7 populārākās normalizēšanas metodes un to efektīva pielietošana

 

I Ievads

 

Normalizācija kā termiskās apstrādes process ir svarīgs līdzeklis tērauda un lējumu mehānisko īpašību uzlabošanai. Karsējot tēraudu līdz noteiktai temperatūrai, noturot to noteiktu laiku un kontrolēti atdzesējot, tiek iegūta vēlamā struktūra un īpašības. Normalizācijas procesi atšķiras atkarībā no sildīšanas temperatūras, dzesēšanas metodes un mērķa. Šīs metodes var iedalīt parastajā normalizēšanā, subkritiskajā normalizēšanā, izotermiskajā normalizēšanā, augstas temperatūras normalizēšanā, normalizēšanā ar ūdens dzesēšanu, normalizēšanā ar gaisa dzesēšanu un normalizēšanā ar izsmidzināšanu. Katrai metodei ir unikāli pielietojuma scenāriji un priekšrocības normalizācijas procesa laikā.

 

 

II Normalizācijas veidi un raksturojums

 

1. Parastā normalizēšana

Definīcija: parastā normalizācija ir termiskās apstrādes process, kurā tēraudu uzkarsē līdz temperatūrai 30–50 grādi virs Ac3 (hipoeutektoīdajam tēraudam) vai Accm (hipereutektoīdajam tēraudam), tur noteiktu laiku un pēc tam dabiski atdzesē gaisā.

 

Raksturlielumi:

• Mērens dzesēšanas ātrums starp atkvēlināšanu un rūdīšanu.
• Izgatavo smalkas perlīta un ferīta struktūras, uzlabojot tērauda izturību un stingrību.
• Piemērots vidējām un smagām mehāniskām daļām, vārpstām un atsperēm.

 

2. Subkritiskā normalizēšana

 

▲ Subkritiskā normalizēšana

 

Definīcija: Subkritiskā normalizēšana, kas pazīstama arī kā subkritiskā vai fāzes transformācijas zonas sildīšanas normalizēšana, uzsilda leģēto tēraudu ar zemu oglekļa saturu līdz temperatūrai no Ac1 līdz Ac3, notur to noteiktu laiku un pēc tam atdzesē ar gaisu.

 

Raksturlielumi:

• Daļēja austenitizācija, kā rezultātā veidojas smalkas austenīta un ferīta struktūras.
• Nevar pilnībā novērst konstrukcijas defektus, piemērots kontrolētas velmēšanas tērauda plāksnēm un normalizētām tērauda plāksnēm bez konstrukcijas defektiem.
• Uzlabo tērauda stingrību, bet ar ierobežotu struktūras izsmalcinātību.

 

3. Izotermiskā normalizēšana

 

▲ Izotermiska normalizēšana

 

Definīcija: Izotermiskā normalizācija ietver tērauda uzsildīšanu līdz austenitizācijas temperatūrai, kādu laiku turot, ātri atdzesējot līdz perlīta transformācijas zonai, veicot izotermisku apstrādi un pēc tam dzesēšanu ar gaisu.

 

Raksturlielumi:

• Lēns un kontrolēts dzesēšanas process, vienmērīga struktūras transformācija.
• Izgatavo smalkākas perlīta un ferīta struktūras, būtiski uzlabojot tērauda mehāniskās īpašības.
• Piemērots detaļām ar augstām visaptverošām mehāniskās veiktspējas prasībām, piemēram, zobratiem un gultņiem.

 

4. Augstas temperatūras normalizēšana

 

▲ Augstas temperatūras normalizēšana

 

Definīcija: Augstas temperatūras normalizēšana ietver tērauda karsēšanu līdz augstākam temperatūras diapazonam nekā parastā normalizācija, parasti 900–950 grādi, kam seko gaisa dzesēšana pēc austenitizācijas.

 

Raksturlielumi:

• Augsta karsēšanas temperatūra, austenīta graudi aug lielāki, bet galīgā struktūra pēc atdzesēšanas saglabājas smalka.
• Piemērots biezu sienu lējumiem ar augstu silīcija saturu, kam nepieciešama gaisa vai aerosola dzesēšana, lai novērstu pārkaršanu.
• Ievērojami uzlabo tērauda izturību un cietību, lai gan stingrība var nedaudz samazināties.

 

5. Ar ūdeni dzesēta normalizēšana

Definīcija: ar ūdeni dzesēta normalizācija ir termiskās apstrādes process, kurā ūdens tiek izmantots kā dzesēšanas vide ātrai dzesēšanai, pamatojoties uz parasto normalizēšanu.

 

Raksturlielumi:

• Ātrs dzesēšanas ātrums, kā rezultātā tiek iegūta labi izsmalcināta struktūra.
• Piemērots lieliem lējumiem un kalumiem ar vienkāršām formām, kas gaisa dzesēšanas laikā var izvairīties no blokveida ferīta vai tīkla cementīta veidošanās.
• Dzesēšanas ātrums ir rūpīgi jākontrolē, lai novērstu plaisāšanu.

 

6. Gaisa dzesēšanas normalizēšana

Definīcija: gaisa dzesēšanas normalizēšanā izmanto gaisa cirkulāciju, lai paātrinātu tērauda detaļu dzesēšanas ātrumu.

 

Raksturlielumi:

• Dzesēšanas ātrums ir starp gaisa dzesēšanu un ūdens dzesēšanu, un dzesēšanas ātrumu var kontrolēt, regulējot gaisa daudzumu.
• Piemērots sarežģītas formas, liela izmēra sagatavēm, samazinot deformācijas un plaisāšanas tendenci.
• Viegli darbināms un zemas izmaksas.

 

7. Spray Normalizing

Definīcija: Smidzināšanas normalizācija izmanto augstspiediena ūdens miglu kā dzesēšanas līdzekli, lai ātri atdzesētu sakarsētas tērauda daļas.

 

Raksturlielumi:

• Īpaši ātrs dzesēšanas ātrums ar ievērojamu graudu izsmalcinātību.
• Piemērots detaļām ar īpaši augstām veiktspējas prasībām un sarežģītām formām.
• Liels ieguldījums iekārtās un sarežģīta darbība, kas prasa stingru izsmidzināšanas apjoma un dzesēšanas laika kontroli.

 

 

III Normalizācijas pielietojumi

 

Vidēja oglekļa tēraudam normalizēšana var aizstāt rūdīšanu un rūdīšanu, sagatavot struktūru augstfrekvences rūdīšanai, samazināt deformāciju un samazināt apstrādes izmaksas. Tēraudam ar augstu oglekļa saturu normalizēšana var novērst cementītu, kas ir savienots ar tīklu, atvieglojot sferoidizējošo atlaidināšanu. Tēraudam ar zemu oglekļa saturu un zemu leģētu tēraudu normalizēšana var palielināt cietību, uzlabojot apstrādājamību. Lieliem tērauda kalumiem vai lējumiem ar krasām šķērsgriezuma izmaiņām normalizācija var aizstāt rūdīšanu, lai samazinātu deformācijas un plaisāšanas tendenci, vai sagatavotu struktūru rūdīšanai. Pārmērīgi rūdītām tērauda detaļām normalizēšana var novērst pārkaršanas efektu, ļaujot atkārtoti dzēst. Čuguna detaļām normalizēšana palielina perlīta daudzumu matricā, uzlabojot lējumu izturību un nodilumizturību.

 

Normalizēšana tiek plaši izmantota tādās nozarēs kā mehāniskā ražošana, automobiļu ražošana, aviācija un energoiekārtas. Dažādām daļām šajās nozarēs ir atšķirīgas veiktspējas prasības, tāpēc ir jāizvēlas atbilstoši normalizēšanas procesi.

 

Piemēram:

 

• Mehāniskā ražošana:Parastā normalizēšana ir piemērota vidējām un smagām mehāniskām daļām, uzlabojot detaļu izturību un stingrību. Izotermiskā normalizācija ir piemērota augstas precizitātes zobratiem un gultņiem, nodrošinot nodilumizturību un stabilitāti.
• Automobiļu ražošana:Augstas temperatūras normalizēšana tiek izmantota galvenajām sastāvdaļām, piemēram, kloķvārpstām un klaņi, palielinot to nestspēju un kalpošanas laiku. Ar ūdeni dzesējamu normalizāciju izmanto lieliem lējumiem, lai novērstu konstrukcijas defektus gaisa dzesēšanas laikā.
• Aviācija:Detaļas ar ārkārtīgi augstām materiāla veiktspējas prasībām, piemēram, dzinēja lāpstiņām un turbīnu diskiem, bieži izmanto izsmidzināšanas normalizēšanu, lai sasniegtu vislabākās mehāniskās īpašības.
• Barošanas aprīkojums:Izotermiskā un gaisa dzesēšanas normalizēšana ir apvienota, lai uzlabotu spēka iekārtu izturību pret koroziju un kalpošanas laiku.

 

 

IV Secinājums

 

Normalizācija kā svarīga termiskās apstrādes procesa sastāvdaļa var ievērojami uzlabot tērauda un lējumu mehāniskās īpašības, izmantojot dažādas metodes un pielietojumu. Faktiskajā ražošanā atbilstošais normalizācijas process jāizvēlas, pamatojoties uz detaļu īpašajām prasībām un procesa apstākļiem, lai sasniegtu vislabāko apstrādes efektu. Nākotnē, materiālu zinātnei un termiskās apstrādes tehnoloģijai turpinot attīstīties, normalizēšanas procesi turpinās ieviest jauninājumus un pilnveidoties, nodrošinot augstas kvalitātes materiālu atbalstu dažādās nozarēs.