تأثیر دمای عملیات برگشت بر خواص سایشی فولاد 5115 کربن دهی شده مورد استفاده در اسپیندل ماشین افزار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع علمی کاربردی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه جامع علمی کاربردی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران

چکیده

عامل اصلی کاهش عمر و عملکرد اسپیندل­های ماشین­افزار، ناشی از سایش می­باشد. برای نیل به خواص سایشی بالا، فولادهای سری 51xx مورد استفاده در اسپیندل در شرایط کربن­دهی و برگشت به کار گرفته می­شوند. در تحقیق حاضر، خواص به دست آمده از سه چرخه مختلف کربن­دهی با هم مقایسه شده و تأثیر دمای برگشت­ بر خواص سایشی نمونه­های کربن­دهی شده مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش سایش مورد استفاده در این تحقیق، از نوع بلوک روی رینگ می باشد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریزسختی­سنجی و متالوگرافی جهت تجزیه و تحلیل نتایج استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد؛ نمونه­کربن­دهی شده در دمای 920 درجه سلسیوس به مدت 5 ساعت + نرماله شده + آستنیته شده در دمای 840 درجه سلسیوس به مدت 30 دقیقه + کوئنچ شده در روغن و نهایتاً برگشت داده در دمای 100 درجه سلسیوس، بیشترین مقاومت سایشی را نشان داده است. همچنین با افزایش دمای برگشت تا 250 درجه سلسیوس، مقاومت سایشی نمونه­ها نه تنها هیچ بهبودی پیدا نکرد، بلکه مقاومت سایشی نسبت به نمونه­ خام ضعیف­تر هم شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Abele E., Altintas Y. and Brecher C., Machine tool spindle units, CIRP Annals-Manufacturing Technology, Vol. 59, pp. 781-801, 2010.
[2] Week M. and Bibring H., Handbook of Machine Tools, Vol. 2, Jhon Wiley, New York, 1984.
[3] Honggi L. and Yung C.S., Analysis of bearing configuration effects on high speed spindles using an integrated dynamic thermos-mechanical spindle model. Int. J. of Machine Tools & Manufacture, Vol. 44, pp. 347-364, 2004.
[4] Gagnon V., Bouzgarrou B.C., Ray P. and Barra C., Dynamics analysis and design optimization of high speed spindle bearing system, Springer, pp. 505-518, 2007.
[5] Niizeki S., Ceramic Bearings for Special Environments, Motion & Control-NSK, Vol. 1, pp. 5-12, 1996.
]6[ مهدوی نژاد ر. و غلامی نژاد ثانی آبادی م.، آنالیز تنش­های مکانیکی و حرارتی در اسپیندل ماشین­های تراش. نشریه دانشکده فنی، جلد (4)41، ص 533-525.
[7] Kolar  P. and Holkup T., Prediction of machine tool spindle’s dynamics based on a thermos-mechanical model, MM Science Journal, pp. 166-171, 2010.
[8] Kim J.D., Zverv I. and Lee K. B., Thermal model of high speed spindle units, ScriRP, pp. 306-315, 2010.
[9] Zahedi A. and Movahhedy M.R., Thermo-mechanical modeling of high speed spindles, Scientia Iranica B, Vol. 19(2), pp. 282-293, 2012.
[10] Campos P.H.S., Ferreira J.R., de Paiva A.P., Balestrassi P.P. and Davim J.P., Modeling and optimization techniques in machine of hardened steels: a brief review, Advanced Material Science, Vol. 34, pp. 141-147, 2013.
[11] Holmberg K. and Matthews A., Coating Tribology, 2nd Edition, Elsevier, 1994.
[12] Shea M.M. and Ryntz E.F., Austempering Nodular Iron for optimum toughness, Transactions of the American Foundrymen's Society, Vol. 94, pp. 683-688, 1986.
[13] Sultan J.N., Effect of austenizing and tempering heat treatment temperatures on the fatigue resistance of carburized 16MnCr5 (ASTM 5115) steel, Tikrit Journal of Engineering Sciences, Vol.  20(4), pp. 1-10, 2013.
[14] Kula P., Pietrasik P.  and Dybowski K., Vacuum carburizing-process optimization, 13th international scientific conference on achievements in mechanical and materials engineering, Poland, 2005.
[15] Wang S., Yue W., Fu Z., Wang C., Li X. and Liu J., Study on the tribological properties of plasma nitrided bearing steel under lubrication with borate ester additive. Tribology international, Vol. 66, pp. 259-264, 2013.
[16] Sert H., Can A., Arikan H., Selcuk B. and Toprak H., Wear behavior of different surface treated cam spindles, Wear, Vol. 260, pp. 1013-1019, 2006.
[17] Mann B.S. and Prakash B., High temperature friction and wear characteristics of various coating materials for steam valve spindle application, Wear, Vol. 240, pp. 223-230, 2000.
[18] Burbank J. and Woydt M., Comparison of slip rolling behavior between 20MnCr5 gear steel, 36NiCrMoV1-5-7 hot working tool steel and 45SiCrMo6 spring steel, Wear, Vol. 328, pp. 28-38, 2015.
]19[ دستمزد ن.، اسحق بیگی ع. و اشرفی­زاده ف.، سختکاری فولاد 16MnCr5 و Ck45 در ابزارهای خاک­ورز، هشتمین کنگره ملی مهندسی ماشین­های کشاورزی (بیوسیستم) و مکانیزاسیون، دانشگاه فردوسی مشهد. بهمن 1392.