Teorie

Úvod

Dosažení požadovaných vlastností ocelí tepelným zpracování je ovlivněno celou řadou faktorů. K nejdůležitějším patří vlastnosti materiálu dané chemickým složením, podmínky austenitizace a vlastnosti a druh kalicího prostředku.

Při kalení ocelí je třeba zvolit takové ochlazovací prostředí, aby nedošlo k difúznímu rozpadu austenitu. Tuto podmínku můžeme splnit pouze známe-li chemické složení oceli a k tomu zvolíme optimální ochlazovací prostředí podle požadované tvrdosti.

Ochlazovací schopnost různých prostření je možno definovat ochlazovací intenzitou, přičemž jako základní hodnotu 1 je klidná čistá voda.

Ochlazená intenzita
cirkulace vzduch olej voda
žádná 0,02 0,25 - 0,3 1
střední 0,04 0,4 - 0,5 1,5
silná 0,08 0,8 - 1,1 4


V našem sortimentu naleznete všechny používané kalicí prostředky od předních domácích i zahraničních výrobců olejů, polymerů a solí.

Ve spolupráci s výrobci těchto produktů vám nabízí pomoc ve výběru vhodného kalicího prostředku.

Základní údaje pro správnou volbu kalicího prostředku kterými jsou chemické složení oceli, požadavky na výsledné vlastnosti a popis používané technologie tepelného zpracování jsou soustředěny v dotazníku.

Druhy kalicích prostředků

VZDUCH

Vzduch je nejmírnější kalicím prostředím a proto se používá pouze pro oceli legované prvky které výrazně zvyšují její prokalitelnost. Takové oceli označujeme jako samokalitelné.

OLEJ

Oleje jsou nejrozšířenějším kalicím prostředkem, v menší míře se využívá i pro popouštění. Rychlost ochlazování při kalení a rozsah pracovních teplot (50 až 250°C) je dána typem oleje. Teplota oleje pokud se pohybuje v povoleném rozmezí, výrazně neovlivňuje rychlost ochlazování. Při použití oleje je potřeba dodržovat určitá bezpečnostní opatření, neboť se jedná o hořlavou látku. Mezi základní bezpečnostní zásady při práci s kalicími oleji patří zamezení vniknutí vody do lázně, udržení teploty olej pod hranicí 60°C od teploty vzplanutí, zajištění odsávání kouře vznikajícího při kalení a co možná nejrychlejší ponoření vsázky do oleje.

VODA

Voda je nejčastějším kalicím prostředkem především pro nelegované a nízkolegované oceli. Rychlost ochlazování je u vody i přes velkou závislost na teplotě, největší ze všech běžně používaných kalicích prostředků. Optimálních výsledků se dosahuje při teplotě vody kolem 20 °C.

Pro kalení nelegovaných ocelí lze použít příměsové soli, které zkrátí fázi parního povlaku a rozšíří rozsah optimální teploty lázně do 50°C. Jejich použití má příznivý vliv na kvalitu povrchu kalených součásti, především velmi dobré odolnosti proti korozi.

POLYMERY

Polymerní roztoky vyplňují velkou mezeru mezi ochlazovací rychlostí vody a oleje. Uplatňují se především v případech, kdy vodu ani olej nelze z technologických, ekologických či bezpečnostních důvodů použít (povrchové kalení, kalení sprchou, zpracování slitin hliníku a pod). Oproti olejům mají polymerní roztoky výhodu ve větší ochlazovací rychlosti, jsou nehořlavé a netvoří kouř. S porovnání s vodou je rychlost ochlazování menší a tím dochází k menším pnutím a deformací kalených součástí. Principem účinku polymerních roztoků je vytvoření izolační vrstvy na povrchu součásti, která sníží rychlost ochlazování součásti. Po ochlazení se vrstva rozpustí a proto povrch součást zůstává čistý. Optimální kalicí teplota polymerních roztoků je závislá na koncentraci polymerů ve vodě.

KALICÍ EMULZE

U kalicích emulzí se využívá jejich výrazného prodloužení fáze parního povlaku pro velmi malé rychlosti ochlazování. Kalicí emulze se pro kalení používají pouze v malém měřítku (sprcha po indukčním, nebo povrchovém kalení). Většího uplatnění nachází u popouštění, kde se využívá jejich příznivých účinků na povrch součástí, především velmi dobré odolnosti proti korozi.

SOLI

Solných lázní se jako ochlazovacího prostředku používá při termálním kalení především drobných a tvarově složitých dílů z legovaných ocelí. Výhodou tohoto postupu kalení jsou oproti klasickému kalení menší pnutí a deformace dílů.

 

Fáze chlazení

Proces chlazení lze rozdělit do tří základních fází:

FÁZE PARNÍHO POVLAKU

vzniká bezprostředně při ponoření kalené součásti do lázně vlivem velkého rozdílu teplot mezi součástí a kalicím prostředkem.

V této fázi vzniká na povrchu součásti parní povlak, který svými izolačními vlastnostmi brání přestupu tepla a proto je rychlost ochlazování v této fázi malá.

Délka této fáze má především při kalení nízkolegovaných a nelegovaných ocelí rozhodující vliv na výsledné vlastnosti součásti ( strukturu, tvrdost, pnutí a deformace).

FÁZE VARU

vzniká po rozpadu parního povlaku. V této fázi dochází k vypařování kalicího prostředku na povrchu součásti a rychlost ochlazování dosahuje maximálních hodnot.

KONVEKČNÍ FÁZE

vzniká při ukončení varu. Intenzitu ochlazování v této fázi můžeme zásadním způsobem ovlivnit cirkulací kalicího prostředku.
 

Vlivy ovlivňující kvalitu chlazení

TEPLOTA KALICÍHO PROSTŘEDKU

Správné rozmezí pracovní teploty kalicího prostředku je třeba regulovat výbavou kalicí lázně a především dostatečnou velikostí lázně v poměru k množství kalených součástí.

Největší vliv na rychlost ochlazování má teplota při kalení do vody. Je to dáno malým rozdílem mezi pracovní teplotou a bodem varu vody.

Vliv teploty oleje na kalicí účinek je v případě dodržení optimálního rozmezí teploty malý. Optimální kalicí schopnosti olejů jsou v rozmezí kinematické viskozity 5 až 16 mm 2 /s, což odpovídá určitému rozmezí pracovních teplot v závislosti na druhu oleje. Obecně je třeba dodržet podmínku, aby max. teplota oleje nepřesáhla hranici 60°C pod bodem vzplanutí. Nízká teplota oleje způsobuje vysokou viskozitu a tím zhoršenou cirkulaci a zvýšenou spotřebu oleje. Naopak vysoká teplota vede k nadměrné tvorbě kouře a nebezpečí vznícení.

U polymerních roztoků je vliv teploty na rychlost ochlazování značně závislá na koncentraci roztoku. obecně platí že čím je koncentrace polymeru ve vodě menší tím větší je vliv teploty na rychlost ochlazování.

NÁCHYLNOST K ODPAŘOVÁNÍ

Má význam především při kalení součástí soustředěných v koších a při kalení v prostoru pece v ochranné atmosféře nebo vakuu. Nízká sklon k odpařování zajistí rovnoměrné chlazení všech součástí v koši, sníží spotřebu oleje a tvorbu kouře.

STÁRNUTÍ

Je závislé jednak na vlastní odolnosti kalicího prostředku (termické a oxidační stabilitě) a dále na provozních podmínkách kalení. Stárnutí oleje se projevuje tvorbou kalů, zabarvením oleje a následně skvrnám na povrchu kalených součástí.

Proces stárnutí lze ovlivnit dodržením následujících pravidel:

  • správný poměr mezi objemem lázně a množstvím vsázky
  • chladiče a topná tělesa nesmí obsahovat měď
  • zabránění vniknutí vzduchu do oleje míchacím zařízením
  • dodržením maximálního povrchového zatížení topných těles 1 W/cm 2
  • U polymerních prostředků je třeba zvlášť pečlivě kontrolovat jejich kvalitu a případně znečištění

AZ PROKAL s.r.o.

Srbská 116/4
612 00 Brno

tel: +420 776 677 600
fax: +420 545 222 581
e-mail: servis@azprokal.cz

IČ: 26964970
DIČ: CZ26964970
č.ú.: 195789792/0300
 

MjY5NjQ5NzAtcnNmLWxhcmdl.png

AZ PROKAL s.r.o.

Srbská 116/4
612 00 Brno

tel: +420 776 677 600
fax: +420 545 222 581

e-mail: servis@azprokal.cz