Le milieu de trempe, en tant que type de matériau de traitement, est un milieu important pour le contrôle du chemin de refroidissement, qui permet au matériau d'obtenir la structure et les propriétés souhaitées, et endure le matériau avec des performances de service extrêmes. Ces dernières années, l'industrie aéronautique chinoise a fait de grands progrès technologiques, mais dans le domaine du traitement thermique, il y a aussi le phénomène de "chaleur lourde et froid léger", c'est-à-dire l'importance de l'équipement et du processus de chauffage mais néglige l'importance de refroidissement par trempe.
Il existe de nombreux types de milieu de trempe, selon leurs caractéristiques peuvent être divisés en deux catégories, la première est l'apparition d'un changement d'état, la seconde n'est pas l'apparition d'un changement d'état. Le premier type d'eau courante, de solution aqueuse salée ou alcaline, de solution aqueuse de polymère, d'émulsion (boue), d'huile de trempe, etc.; Le deuxième type de bain de sel commun, bain alcalin, bain de métal, gaz, plaque de métal, etc. Avec le développement de l'industrie des matériaux, du traitement thermique et chimique, les pays industriellement développés ont successivement une série de nouvelles recherches et développement des différents types de milieu de trempe, pour s'adapter aux besoins du développement de l'industrie manufacturière, et pour une variété de caractéristiques de refroidissement de la trempe et de ses propriétés physiques et chimiques et évaluer les performances du dispositif et du procédé et ainsi de suite progressivement sur la base de la recherche comparative du système, et dont certains ont formé le système et la norme.
1. Application d'huile de trempe
Il existe deux types d'huile de trempe : l'huile végétale et l'huile minérale. En raison de la faible stabilité de l'huile végétale, elle a longtemps été remplacée par l'huile minérale dans l'industrie aéronautique. Depuis les années 1970, la Chine a progressivement commencé à étudier l'huile de trempe à base minérale. En référence au travail effectué par les pays industriels avancés dans le refroidissement par trempe, après une longue période d'exploration, le vide d'huile spéciale de trempe a été essentiellement rempli. L'huile spéciale de traitement thermique existante en Chine comprend principalement l'huile de trempe rapide, l'huile de trempe brillante, l'huile de trempe brillante rapide, l'huile de trempe sous vide, l'huile de trempe de classement isotherme et d'autres séries d'huile de trempe spéciale.
● Application d'huile mécanique
Certains ateliers de traitement thermique de l'industrie aéronautique chinoise utilisent encore l'huile de système de perte totale N15 et N32 (huile de machine) comme huile de trempe. L'huile de machine est principalement utilisée pour la lubrification de la machine, pas l'huile de trempe pour traitement thermique, dans d'autres industries, a été pratiquement éliminée. Selon JB/T6955-2008 "Exigences techniques pour les supports de trempe courants dans le traitement thermique"
On constate que les performances de refroidissement du N32 sont bien inférieures à celles de l'huile à trempe rapide. Dans la production réelle du traitement thermique, la mauvaise capacité de refroidissement aura un impact plus sérieux sur les produits, en particulier pour les produits avec un certain effet secondaire, l'impact est plus évident.
L'utilisation d'huile mécanique limite dans une certaine mesure l'amélioration du taux de produits de traitement thermique. Il a été prouvé par la pratique que l'utilisation d'huile de trempe professionnelle dans la production réelle a un effet évident sur l'amélioration de la qualité des produits, et c'est une tendance inévitable à remplacer l'huile mécanique par de l'huile de trempe professionnelle.
Ces dernières années, de plus en plus d'entreprises d'aviation ont procédé à une mise à niveau technique et à une relocalisation d'usines, introduisant progressivement l'huile professionnelle dans la pratique de production pour remplacer l'huile de machine traditionnelle. Depuis 2003, le centre de recherche en génie électromécanique et hydraulique de Jincheng Nanjing a introduit l'huile de trempe rapide dans la chaîne de production du four polyvalent, et la production est stable depuis plus de 10 ans. Par rapport à l'huile de machine d'origine, la dureté de surface de la pièce est plus uniforme et la valeur de dureté est supérieure à celle de l'année précédente. Dans le même temps, la profondeur effective de la couche de trempe des produits transformés a également été améliorée. Dans le même temps, la stabilité des produits pétroliers, l'utilisation à long terme maintient toujours la stabilité du processus, a été largement reconnue. Groupe de l'industrie aéronautique de Hongdu, avic xi 'an aviation brake technology co., LTD., the eagle's aviation casting (Wuxi) co., LTD., ca dans les cheveux de transmission machines co., LTD., et d'autres entreprises, dans le processus d'innovation des équipements et d'amélioration des processus, adoptez progressivement l'huile de trempe professionnelle pour remplacer l'huile de trempe traditionnelle, car toute la qualité de l'industrie aéronautique fournit les références de base pour l'ascension.
● Application d'huile sous vide
La trempe à l'huile sous vide est actuellement l'un des principaux processus de traitement thermique sous vide, largement utilisé par les grandes entreprises aéronautiques nationales, telles que SAC, XAC, Chengfei, Hongdu et d'autres entreprises aéronautiques. La difficulté technique dans le développement de la trempe huile sous vide est le problème de la carburation par trempe huile sous vide. Dans les années 1970, nos recherches expérimentales ont montré que la trempe à l'huile sous vide pouvait produire une carburation et réduire les performances en fatigue. Au cours des 30 dernières années, la technologie clé de l'huile de trempe sous vide et de la carburation de surface de trempe à l'huile sous vide a été résolue.
Les atomes de charbon actif formés par la décomposition thermique de l'huile de trempe se produisent principalement au stade du film de vapeur. Plus la température de trempe est élevée, plus il est facile de pénétrer et la couche de cémentation se forme à la surface de la pièce. Dans le même temps, la surface de l'acier est activée lorsqu'elle est chauffée sous vide à haute température. Plus le degré de vide de la chambre de chauffage est élevé, plus le degré d'activation de surface est élevé et plus il est facile d'apparaître un phénomène de carburation. Afin d'éviter ce phénomène, il convient de sélectionner l'huile de trempe sous vide à haute pression de vapeur saturante et d'améliorer le procédé de traitement thermique. Par exemple, la trempe à l'huile sous vide de l'acier rapide peut former une couche blanche carburée de 30 à 40 μm à la surface de la pièce. Afin d'éviter le phénomène de carburation, un vide de chauffage approprié peut être sélectionné, et des mesures telles que le remplissage de gaz avant la méthode de refroidissement à deux étages d'huile ou de gazole peuvent être prises pour améliorer la situation.
Fig. 1 Carburation par trempe à l'huile sous vide d'un matériau de moule
2. Application d'un milieu de trempe soluble dans l'eau et d'un autre milieu d'huile de trempe
L'eau et les milieux de trempe solubles dans l'eau sont également largement utilisés dans l'industrie aéronautique. Le milieu de trempe soluble dans l'eau est généralement divisé en milieu de trempe soluble dans l'eau sel-alcali et milieu de trempe polymère soluble dans l'eau. Le milieu de trempe hydrosoluble salin-alcali est la solution la plus courante de NaCl et de CaCl2, qui est également largement utilisée dans les entreprises aéronautiques. Par exemple, certaines grandes pièces épaisses en acier au carbone utilisent un processus de refroidissement à l'huile de trempe à l'eau. Le milieu de trempe polymère soluble dans l'eau est également de nombreux types, polyglycol commun (PAG), alcool polyvinylique (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyacrylate de sodium (ACR), ces milieux en modifiant la concentration, la température et le mode d'agitation peuvent faire sa capacité de refroidissement dans une large gamme d'évolutions, avec une capacité de refroidissement entre l'eau et l'huile.
Le milieu de trempe polymère soluble dans l'eau PAG est le plus largement utilisé, qui est largement utilisé dans les automobiles, les machines de construction et d'autres industries. Le liquide de trempe PAG a été mûr pour remplacer le processus de refroidissement de l'huile de trempe à l'eau et a une couche de trempe plus profonde sans fissuration. Cependant, en raison des caractéristiques des petits lots et de nombreuses variétés dans l'industrie aéronautique, le four à bain de sel est traditionnellement utilisé pour le chauffage, ce qui limite la promotion du liquide de trempe PAG. Cependant, avec le remplacement du four à sel par un équipement de charge de base, le liquide de trempe PAG est également progressivement appliqué aux métaux ferreux.
Le liquide de trempe PAG est également utilisé dans la solution solide d'alliage d'aluminium par un petit nombre d'entreprises, telles que Chengdu Aircraft Co., Ltd., Xi 'an Aircraft Co., Ltd. et le liquide de trempe Comac.PAG peut réduire efficacement le déformation de l'alliage d'aluminium de plus de 50 %. Il est largement utilisé à l'étranger et dispose d'un processus d'application mature et d'un système standard [3,4]. Bien que les extincteurs polymères soient plus chers que l'eau, ils réduisent le coût total en réduisant la déformation, en réduisant les heures de correction et en réduisant les taux de rebut des produits. Boeing, par exemple, utilise la trempe en solution polymère pour presque éliminer la distorsion de trempe, économisant au total plus de 600,000 XNUMX $ par an en coûts d'étalonnage.
Fig. 2 Comparaison de la déformation par trempe de la plaque 2A12 avec du PAG et de l'eau du robinet
Dans l'industrie aéronautique, le sel fondu, l'alcali fondu et le bain de plomb ont également certaines applications, parmi lesquelles le sel fondu est l'application la plus courante, principalement utilisée pour la trempe de calibrage martensite, la trempe isotherme bainite et la "trempe sorténite". Ces milieux de trempe appartiennent à la milieu sans changement d'état physique, selon certaines exigences techniques particulières du produit, il est difficile d'être remplacé par d'autres milieux de trempe.
3. Analyse des normes pertinentes utilisées par l'industrie aéronautique
À l'heure actuelle, les normes nationales et industrielles pour l'huile de trempe comprennent principalement GB/T 7631.14, GJB 509B, SH/T 0564, HB5415, JB/T 6955, JB/T 13026, JB/T 13347, TB/T 2748, etc. Dans l'industrie aéronautique, les deux normes GJB 509B et HB5415 sont principalement adoptées. Il existe des différences évidentes, voire des contradictions, dans la classification de l'huile de trempe et la comparaison de classification de la viscosité de l'huile de trempe.
Sur la base des problèmes du système standard de l'industrie aéronautique, le chercheur Tong Xiaojun de l'Institut des matériaux aéronautiques de Pékin a organisé la révision de HB 5354 et HB5415 en 2015. L'auteur a été honoré de participer à la révision du contenu lié au milieu d'extinction et de promouvoir l'amélioration du contenu technique non scientifique et contradictoire des normes GJB 509B et HB5415.
L'industrie de l'huile de système de perte totale est communément appelée huile de trempe ordinaire, c'est-à-dire N15 et N32 (huile de machine) communes, mais le nom de l'huile de trempe ordinaire n'est pas standard. HB 5415 et GJB 509B sont également appelés huiles de trempe ordinaires. , dans lequel GJB 509B intègre N15 et N32 ensemble, ce qui n'est pas propice à la sélection d'huile et à l'utilisation standard.
L'huile de trempe Overspeed n'est pas répertoriée dans HB 5415 et appartient uniformément à l'huile de trempe rapide. Avec le développement de l'industrie, l'huile de trempe Overspeed a été utilisée de plus en plus largement et peut être utilisée comme type indépendant. GJB 509B a également stipulé que l'huile de trempe Overspeed est utilisée comme un type d'huile indépendant. L'huile de trempe Overspeed est principalement appliquée à l'acier de construction au carbone à faible trempabilité ou aux produits avec des exigences élevées de la couche de trempe. Ses caractéristiques typiques sont une faible viscosité et une vitesse de refroidissement rapide à basse température. JGB 509B stipule que la viscosité est de 13 à 21 mm2/s, mais la viscosité de l'huile de trempe Overspeed couramment observée dans l'industrie actuelle est généralement comprise entre 8 et 13 mm2/s. , et ses exigences d'indice sont déraisonnables. Il est recommandé de se référer à la révision SH 0564, viscosité ≤17mm2/s.
La viscosité de l'huile à trempe rapide varie considérablement selon les normes. JGB 509Bis 21-29mm2/s, et HB5415 est inférieur ou égal à 20mm2/s. La viscosité de l'huile de trempe rapide dans l'industrie est généralement de 12 à 25 mm2/s. Il est suggéré que l'indice de viscosité de l'huile rapide se réfère à SH 0564 et JB/T 6955 et soit ≤ 26 mm2/s.
L'huile de trempe brillante rapide est un type courant d'huile de trempe, qui convient à la trempe des pièces dans des conditions de protection de l'atmosphère. La viscosité de GJB 509B est de 35 à 44 mm2/s et celle de HB 5415 est de ≤ 38 mm2/s. La viscosité de l'huile brillante commune sur le marché est généralement de 15 à 35 mm2/s, la viscosité de GJB509B est déraisonnable et la pratique l'orientation n'est pas significative. Par conséquent, il est suggéré que l'indice de viscosité de l'huile brillante rapide soit ≤ 38 mm2/s selon HB5415, SH0564 et JB/T 6955.
L'huile de trempe brillante convient aux conditions nécessitant une grande luminosité des produits. À l'heure actuelle, il a été utilisé dans l'industrie automobile, la nitruration douce et d'autres domaines, mais ce type n'est pas spécifié dans JGB 509B. Avec le développement de l'industrie et la diversification de la demande, l'huile de trempe brillante a ses domaines d'application spécifiques. Ce type doit être conservé et des indicateurs pertinents doivent être mis en œuvre conformément à HB 5415 et JB/T 6955. Deux types d'huile de trempe brillante sont spécifiés dans HB 5415, qui sont respectivement ≤18 mm2/s et ≤38 mm2/s. Cependant, les conseils pratiques d'ingénierie sont de peu d'importance, il est donc suggéré de mettre en œuvre selon les index pertinents de JB/T 6955.
L'huile de trempe sous vide est largement utilisée dans les entreprises aéronautiques, et les méthodes de classification originales de l'huile de trempe sous vide rapide et de l'huile de trempe sous vide sont toujours utilisées. Cependant, la viscosité du HB 5415 est testée à 50℃, ce qui n'a aucune signification technique pratique et n'est pas propice à la comparaison horizontale de différents types d'huile. Par conséquent, selon la même chose que GJB 509B, SH 0564 et JB/T 6955, 40℃ est utilisé pour détecter la viscosité. L'huile sous vide dans HB 5415 a un blanc à 25-50 mm2/s (50 ℃), et GJB 509B a un blanc à 30-35 mm2/s (40 ℃). Cependant, l'huile sous vide mentionnée ci-dessus existe dans toutes les industries, et HB 5415 et GJB 509B présentent des défauts. Par conséquent, l'indice de viscosité de l'huile de trempe sous vide rapide et de l'huile de trempe sous vide est mis en œuvre en se référant à JB/T 6955 et SH 0564. Il est suggéré de réviser la viscosité de l'huile de trempe sous vide rapide 20-35 mm2/s et la viscosité de la trempe sous vide. huile 35-70mm2/s.
L'huile de trempe isotherme (graduée) a des noms différents dans différentes normes. À l'heure actuelle, on l'appelle huile de trempe de qualité isotherme dans l'industrie. GJB 509B est appelée huile de trempe de qualité basse température et huile de trempe de qualité haute température, SH 0564 est appelée huile de trempe de qualité isotherme n° 1 et huile de trempe de qualité isotherme n° 2. l'huile de trempe, tandis que HB 5415 ne fournit pas d'huile de trempe isotherme (graduée). Afin d'unifier le nom et de parvenir facilement à un consensus dans l'industrie, il est recommandé de mettre en œuvre les dispositions de JB/T6955, qui sont respectivement l'huile de trempe isotherme rapide (graduée) et l'huile de trempe isotherme (graduée). La viscosité de l'huile de trempe isotherme rapide (graduée) est de 40 à 70 mm2/s, et celle de l'huile de trempe isotherme (graduée) est > 70 mm2/s.
Le test de caractéristique de refroidissement HB 5415 adopte la norme de sonde en argent, tandis que le GJB 509B adopte la sonde en alliage de nickel. Étant donné que la sonde en argent et la sonde en alliage de nickel sont deux systèmes standard indépendants, il n'y a pas de relation linéaire ou de conversion entre les données. La méthode d'évaluation de la sonde en alliage de nickel est très différente de celle de la sonde en argent. La sonde en argent est évaluée par la température caractéristique et la seconde caractéristique, tandis que la norme de sonde en alliage de nickel est principalement évaluée par la température caractéristique supérieure, la vitesse de refroidissement maximale et la température caractéristique inférieure. À l'heure actuelle, la plupart des sondes standard en alliage de nickel en Chine. Afin de faciliter la mise en œuvre, il est recommandé d'adopter la norme de sonde en alliage de nickel GB/T 30823 pour la mesure des caractéristiques de refroidissement.
4. Résumé
L'industrie aéronautique appartient à l'industrie de la fabrication d'équipements haut de gamme. À l'heure actuelle, certains milieux de trempe traditionnels sont encore utilisés en Chine, tels que l'huile de machine et l'eau du robinet, etc., et l'application et la popularité des nouveaux milieux de trempe ont un certain écart avec d'autres domaines industriels. Dans le même temps, le système standard pertinent de milieu de trempe utilisé par l'industrie aéronautique n'est pas parfait et il existe de nombreux problèmes non scientifiques et contradictoires. Par conséquent, il est urgent de réviser la norme, afin de promouvoir le développement de haute qualité de l'industrie aéronautique.