Kuumtöötluse sepistamise joonistel domineerivad kõvaduse spetsifikatsioonid. Paljudel joonistel pole midagi peale HB või HRC väärtuste, millele lisandub lubatud moonutusvaru. Kuid disaini-põhine kvaliteedikontroll hõlmab sügavamaid-lokaliseeritud kuumtöötlustsoone, kõvastunud komponentide korpuse sügavuse nõudeid-ja südamiku kõvadus mõjutavad lõplike komponentide töökindlust. Tulemuslikkuse eesmärgid määravad iga näitaja.
Kõvadus: esmane mõõdik kriitilise hoiatusega
Kõvadustestid domineerivad tsehhipõrandate kvaliteedi kontrollimisel-kiire, mittepurustav ja kulusäästlik{1}}. Kõvaduse ja tõmbetugevuse vaheline korrelatsioon muudab selle praktiliseks asenduseks mehaaniliste omaduste hindamisel, kui täielik tõmbetugevus pole otstarbekas. ASTM A909/A909M ühendab mikrolegeeritud süsinikterasest sepistamisel selgesõnaliselt kõvaduse voolavustugevuse, tõmbetugevuse, pikenemise ja plastilisuse nõuetega.
Kuid pime tuginemine käsiraamatu kõvaduse väärtustele põhjustab väljatõrkeid. Tõrkerežiimi analüüs peab aitama saavutada kõvaduse eesmärke.
Seda illustreerib 40CrNi-st või 35CrMo-st valmistatud 10-tonnine stantsitud vasaravarras. Esialgsed spetsifikatsioonid nägid ette madala kõvadusega (241{8}}270 HBW), mis põhinevad eeldataval mõju-domineerival koormusel. Varda eluiga jäi lühikeseks. Ebaõnnestumise uurimine näitas, et peamine mehhanism on väsimusmurd – mitte mõju ülekoormus. Kõvaduse tõstmine 38-43 HRC-ni pikendas oluliselt kasutusiga. Madalam kõvadus oleks löögi jaoks ohutum; kõrgem kõvadus osutus õigeks väsimuse suhtes.
Disainerid, kes arvutavad pingejaotust, rakendavad ohutustegureid, teisendavad tugevusnõudeid standardsete kõvaduse teisendustabelite abil ja nimetavad seda lõpetatuks, -jäävad rikkerežiimi vestlusest täiesti mööda. Külmad-töövormid pakuvad vastupidist õppetundi. Kõrge-täppispressid nõuavad suure kõvadusega tööriistu. Masina kehv täpsus koos suure löögienergiaga eelistab siiski veidi vähendatud kõvadust, et vältida servade lõhenemist või täielikku purunemist.
Tugevus{0}}Tugevuse tasakaal: täiendav suhe
Terasklassidel on üksteist välistav tugevus- ja sitkuskäitumine. Struktuursed sepised, mis on konstrueeritud ülemäärase sitkuse marginaaliga, ohverdavad tugevust, juhtides liiga suuri komponente, mille väsimus on piiratud. Ja vastupidi, tööriistad ja stantsid on optimeeritud puhtalt kulumiskindluse-maksimaalse kõvaduse, minimaalse sitkuse-ennatliku murdumise jaoks tsüklilise mõju korral.
Sobiv tasakaal selgub dokumenteeritud teenindustingimuste analüüsist. Standardiseeritud katsekehade põhjal mõõdetud materjali tugevuse väärtused väljenduvad harva otseselt komponendi konstruktsiooni tugevuse{1}}suuruses, sälkude tundlikkuses ja jääkpinge olekutes, mis muudavad tegelikku jõudlust olulisel määral. Süsteemi-taseme tugevus, mis hõlmab külgnevaid interakteeruvaid komponente, lisab veel ühe muutuja.
Kõvadusdiferentsiaalid optimeerivad koostu eluiga. Veerelaagrid pikendavad kasutusiga, kui pall jookseb 2 HRC võrra kõvemini kui võistlusrada. Autode veohammasrattad on paremad, kui pinna kõvadus ületab 2–5 HRC võrra vastasharu. Identne materjal sama kõvadusega, vastupidi, tekitab hõõrdumisel sageli halva kulumiskindluse.
Südamiku ja pinna koordineerimine karastatud komponentides
Korpus-karastatud osad-karburiseeritud, karbonitreeritud, induktsioonkarastatud, nitreeritud-nõuavad kindlaid südamiku tugevuse sihtmärke fikseeritud korpuse sügavusel. Liigne südamiku tugevus vähendab pinna kasulikku survet jääkpinget, vähendades väsimuskindlust. Südamiku ebapiisav tugevus viib väsimuse initsiatsiooni üleminekutsooni, kiirendades pragude levikut.
ISO 18203 standardib korpuse sügavuse mõõtmise meetodid termilistes protsessides, sealhulgas leegiga, induktsiooniga, elektronkiirega ja laseriga kõvenemisel, aga ka termokeemilistel töötlustel, nagu karburiseerimine, karbonitrideerimine ja nitridimine. Dokumendis määratletakse korpuse kõvenemissügavus vertikaalse kaugusena pinnast kõvaduse mõõtmispunktini, mis ulatub 550 HV-ni vastavalt standardile ISO 6507-1. Nitriidi kõvaduse sügavus määrab punkti, kus kõvadus ületab põhiväärtusi 50 HV võrra.
Karbureeritud hammasrataste optimaalsed kõvenemissuhted jäävad vahemikku 0,1–0,15 suhtelist efektiivset korpuse sügavust. Paljud olemasolevad spetsifikatsioonid töötavad oluliselt sügavamal kui vaja. Korpuse sügavuse vähendamine selle optimeeritud vahemikuni säilitab samaaegselt väsimuse, tagades samal ajal mõõdetava energiasäästu.
