Karburasi ialah teknik pengerasan permukaan yang biasa digunakan yang direka untuk meningkatkan kandungan karbon pada permukaan komponen logam, dengan itu meningkatkan kekerasan, rintangan haus dan rintangan lesu. Proses ini amat sesuai untuk komponen yang memerlukan kekerasan permukaan yang tinggi, seperti gear, bearing dan pin omboh.
Langkah-Langkah Asas Proses Karburasi
Pra-rawatan:
Pembersihan: Bersihkan permukaan komponen logam untuk menghilangkan oksida, minyak, dan kekotoran lain untuk memastikan keberkesanan proses pengkarbonan.
Pemanasan: Panaskan komponen logam pada julat suhu yang sesuai, biasanya antara 850 darjah dan 950 darjah, untuk membolehkan sumber karbon meresap dengan berkesan ke dalam permukaan logam.
Mengkarburkan:
Penambahan Karbon: Letakkan komponen logam dalam persekitaran yang mengandungi sumber karbon. Sumber karbon biasa termasuk gas yang mengandungi karbon (cth, metana), sumber karbon pepejal (cth, serbuk karbon), dan sumber karbon cecair (cth, kalsium karbida). Sumber karbon ini membebaskan atom karbon pada suhu tinggi, yang meresap ke dalam permukaan logam.
Penyebaran: Pada suhu tinggi, atom karbon meresap ke dalam permukaan logam dan menembusi ke dalam logam, membentuk lapisan permukaan yang kaya dengan karbon.
Menyejukkan:
Pelindapkejutan: Sejukkan komponen logam berkarbur dengan cepat untuk meningkatkan kekerasan. Biasanya, air, minyak, atau udara digunakan sebagai medium pelindapkejutan.
Pembajaan: Untuk melegakan tekanan dalaman yang dijana semasa penyejukan dan mengoptimumkan lagi kekerasan dan keliatan, komponen logam biasanya mengalami pembajaan. Proses ini melibatkan pemanasan komponen pada suhu yang lebih rendah (sekitar 150 darjah hingga 200 darjah ) dan kemudian menyejukkannya perlahan-lahan.
Ciri-ciri dan Kelebihan Proses Karburasi
Peningkatan Kekerasan Permukaan: Karburasi meningkatkan kekerasan permukaan komponen logam dengan ketara, menjadikannya lebih tahan haus dan kakisan.
Peningkatan Ketahanan Keletihan: Lapisan berkarburkan meningkatkan rintangan lesu komponen di bawah keadaan beban tinggi.
Rintangan Kesan yang Lebih Baik: Komponen yang tertakluk kepada rawatan pelindapkejutan dan pembajaan mempamerkan rintangan hentaman yang lebih baik, sesuai untuk aplikasi beban berimpak tinggi.
Aplikasi
Industri Automotif: Digunakan untuk gear, aci engkol, aci sesondol, dsb., untuk meningkatkan rintangan haus dan ketahanannya.
Pembuatan Jentera: Digunakan pada bahagian beban tinggi dan geseran tinggi, seperti galas, gear dan alatan.
Industri Aeroangkasa: Meningkatkan kekerasan permukaan dan rintangan lesu komponen untuk menahan keadaan operasi yang keras.
Carburizing berkesan meningkatkan prestasi komponen logam, menjadikannya sesuai untuk aplikasi permintaan tinggi.
Kecacatan dan Pemulihan Biasa dalam Karburasi
1. Zarah Karbida Besar atau Rangkaian dalam Lapisan Carburized
Punca: Kepekatan karbon permukaan yang tinggi.
Penambahan karbon yang berlebihan dalam pengkarbonan gas.
Pengayaan berlebihan karbon dalam pengkarburan atmosfera terkawal.
Kandungan sianida yang tinggi dalam mandian pengkarburan cecair.
Penyejukan perlahan selepas pengkarburan.
Remedi:
Kurangkan kepekatan karbon permukaan, kawal penambahan karbon semasa resapan, dan laraskan kelembapan.
Kurangkan jumlah bahan tambahan karbon dalam pengkarburan pepejal.
Kurangkan kandungan sianida dalam pengkarburan cecair.
Mempercepatkan penyejukan selepas pengkarburan atau meningkatkan suhu dan masa pelindapkejutan.
Gunakan beberapa pelindapkejutan atau normalkan sebelum pelindapkejutan, diikuti dengan pembajaan suhu tinggi.
2. Baki Austenit yang Berlebihan
Punca:
Austenit yang stabil dengan unsur karbon dan aloi yang tinggi.
Pembajaan yang tidak mencukupi, menghasilkan austenit yang stabil.
Penyejukan perlahan selepas pembajaan.
Remedi:
Mengekalkan kepekatan karbon permukaan yang betul.
Kurangkan suhu pelindapkejutan atau panaskan semula untuk pelindapkejutan.
Marah pada suhu rendah diikuti dengan penyejukan pantas.
Panaskan semula dan padam semula atau lakukan pembajaan suhu tinggi diikuti dengan pelindapkejutan.
3. Penyahkarbonan Permukaan
Punca:
Potensi karbon rendah dalam gas semasa peringkat akhir pengkarbonan gas.
Penyejukan perlahan selepas pengkarburan pepejal.
Masa penyejukan udara dilanjutkan selepas pengkarburan.
Kekurangan perlindungan semasa penyejukan atau suasana gas yang tidak betul dalam relau udara.
Remedi:
Tambah pengkarburan dengan potensi karbon yang sesuai.
Lakukan shot peening selepas pelindapkejutan.
Benarkan elaun mengisar pada bahagian yang lebih besar.
4. Pembentukan Bainit Hitam Selepas Pelindapkejutan
Punca: Kandungan oksigen yang tinggi dalam medium pengkarburan, membawa kepada pembentukan oksida.
Remedi:
Kawal kandungan oksigen dalam atmosfera relau.
Gunakan shot peening sebagai ubat.
Meningkatkan keupayaan penyejukan medium pelindapkejutan.
5. Lebihan Ferit dalam Teras, Menghasilkan Kekerasan Rendah
Punca:
Suhu pelindapkejutan rendah.
Masa penahanan dan kadar penyejukan yang tidak mencukupi semasa pelindapkejutan panas semula.
Kehadiran produk penguraian ferit atau austenit yang tidak larut dalam teras.
Remedi:
Panaskan semula dan padam mengikut prosedur standard.
Meningkatkan suhu pelindapkejutan dan masa menahan.
6. Kedalaman Carburizing Tidak Mencukupi
Punca:
Suhu relau rendah dan masa pegangan yang singkat.
Kandungan karbon rendah ejen pengkarburan.
Kebocoran gas dalam relau.
Komposisi mandi garam yang salah atau pemuatan berlebihan dalam relau.
Pengoksidaan permukaan atau pengumpulan karbon.
Remedi:
Laraskan suhu pengkarburan, masa, dan jumlah agen mengikut keperluan.
Periksa dan jaga keadaan relau dengan kerap.
Pastikan bahagian bersih sebelum dikarburkan.
Supplement carburizing jika lapisannya terlalu nipis.
7. Kedalaman Carburizing Tidak Sekata
Punca:
Suhu relau tidak sekata.
Peredaran atmosfera yang lemah dalam relau.
Pengumpulan karbon hitam di permukaan.
Perbezaan suhu yang ketara dalam kotak pengkarburan pepejal atau bahan tambahan karbon yang tidak sekata.
Karat permukaan atau kesan minyak.
Kekasaran permukaan yang tidak konsisten atau jarak bahagian.
Remedi:
Bersihkan bahagian dengan teliti sebelum dikarburkan.
Keluarkan karbon hitam dari relau.
Pastikan jarak sekata dan pengapitan bahagian yang betul.
Periksa keseragaman suhu dan keadaan relau secara kerap.
8. Kekerasan Permukaan Rendah
Punca:
Kepekatan karbon permukaan rendah.
sisa austenit yang tinggi.
Pembentukan struktur bainit.
Suhu pelindapkejutan yang tinggi membawa kepada pelindapkejutan austenit yang berlebihan atau pelindapkejutan suhu rendah.
Suhu pembajaan tinggi.
Remedi:
Tambah karbon jika kepekatan rendah.
Panaskan semula dan padamkan jika terdapat sisa austenit yang berlebihan.
Panaskan semula dan padam semula jika ada bainit.
Mematuhi proses rawatan haba yang betul.
9. Kakisan Permukaan dan Pengoksidaan
Punca:
Kekotoran dalam agen pengkarburan, seperti air atau sulfur.
Kebocoran gas atau pencemaran dalam pengkarburan pepejal.
Perlindungan yang tidak mencukupi semasa penyejukan suhu tinggi.
Penyahoksidaan tidak lengkap dalam mandian garam atau pemanasan tanpa perlindungan dalam relau udara.
Permukaan bahagian yang kotor.
Remedi:
Mengawal komposisi agen pengkarburan dan garam.
Periksa pengedap dan kebersihan peralatan secara kerap.
Bersihkan bahagian dengan segera dan patuhi disiplin proses.
10. Keretakan Bahagian Carburized
Punca:
Penyejukan perlahan membawa kepada perubahan fasa yang tidak sekata.
Austenit tertahan berubah menjadi martensit, menyebabkan tekanan.
Kadar penyejukan yang berlebihan atau bentuk bahagian yang kompleks semasa pelindapkejutan awal.
Kandungan aloi tinggi dengan unsur yang menggalakkan kebolehkerasan.
Remedi:
Penyejukan perlahan selepas pengkarbonan untuk memastikan transformasi fasa lengkap.
Mempercepatkan kadar penyejukan selepas pelindapkejutan untuk mendapatkan martensit dan sisa austenit.
Optimumkan keadaan pelindapkejutan dan proses rawatan haba.
Bahan berlebihan pra-mesin untuk mengelakkan ubah bentuk yang berlebihan.
11. Kerosakan Hidrogen dalam Keluli Aloi Tinggi
Punca:
Kandungan hidrogen yang tinggi dalam suasana relau.
Suhu pengkarburan berlebihan yang menggalakkan penyebaran hidrogen.
Pelindapkejutan langsung tidak membenarkan hidrogen meresap keluar.
Remedi:
Penyejukan perlahan selepas pengkarbonan.
Pembajaan pantas melebihi 250 darjah selepas pelindapkejutan.
Hentikan bekalan pengkarburan sebelum mengeluarkan bahagian dari relau dan siram dengan nitrogen.
12. Kepekatan Karbon Rendah dalam Lapisan Karburisasi
Punca:
Potensi karbon rendah dalam relau, suhu rendah, dan penambahan karbon tidak mencukupi.
Penutup karbon hitam atau pemuatan berlebihan.
Suasana relau tidak sekata dan tekanan relau rendah.
Jarak antara bahagian tidak mencukupi.
Dekarburisasi semasa penyejukan.
Remedi:
Periksa suhu relau dan penambahan karbon secara kerap.
Pastikan suasana dan tekanan relau yang betul.
Mencegah kebocoran dan mengekalkan aliran udara yang betul.
Pastikan jarak yang mencukupi antara bahagian.
13. Ketebalan Lapisan Carburizing Berlebihan
Punca:
Suhu pengkarbonan tinggi dan masa pegangan yang berpanjangan.
Penambahan karbon yang berlebihan.
Ujian sampel yang tidak tepat.
Remedi:
Laraskan parameter proses untuk mengelakkan ketebalan yang berlebihan.
Jika ketebalan melebihi spesifikasi, timbang tara mungkin diperlukan.