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Aplicación de medio de extinción en la industria de la aviación.

  El medio de enfriamiento, como un tipo de material de proceso, es un medio importante para el control de la ruta de enfriamiento, lo que permite que el material obtenga la estructura y las propiedades deseadas, y resiste el material con un rendimiento de servicio extremo. En los últimos años, la industria de la aviación de China ha hecho un gran progreso tecnológico, pero en el campo del tratamiento térmico, también existe el fenómeno de "calor pesado y frío ligero", es decir, la importancia de los equipos y procesos de calefacción, pero descuidan la importancia de enfriamiento templado.

  Hay muchos tipos de medios de enfriamiento, según sus características se pueden dividir en dos categorías, la primera es la ocurrencia de un cambio de estado, la segunda es la ocurrencia de un cambio de estado. El primer tipo de solución de agua común, sal o agua alcalina, solución acuosa de polímero, emulsión (suspensión), aceite de extinción, etc.; El segundo tipo de baño de sal común, baño alcalino, baño de metal, gas, placa de metal, etc. Con el desarrollo del material, el tratamiento térmico y la industria química, los países industrialmente desarrollados sucesivamente una serie de nuevas investigaciones y desarrollo de los diversos tipos de medio de enfriamiento, para adaptarse a las necesidades del desarrollo de la industria manufacturera, y para una variedad de características de enfriamiento del enfriamiento y sus propiedades físicas y químicas y evaluar el rendimiento del dispositivo y método y así sucesivamente sobre la base de la investigación de comparación del sistema, y ​​algunos de los cuales han estado formando sistema y estándar.

1. Aplicación de aceite de temple

  Hay dos tipos de aceite de enfriamiento: aceite vegetal y aceite mineral. Debido a la poca estabilidad del aceite vegetal, durante mucho tiempo ha sido reemplazado por aceite mineral en la industria de la aviación. Desde la década de 1970, China ha comenzado gradualmente a estudiar el aceite de enfriamiento a base de minerales. Con referencia al trabajo realizado por los países industriales avanzados en el enfriamiento de enfriamiento, después de un largo tiempo de exploración, el espacio en blanco de aceite de enfriamiento especial se ha llenado básicamente. El aceite especial de tratamiento térmico existente en China incluye principalmente aceite de enfriamiento rápido, aceite de enfriamiento rápido, aceite de enfriamiento rápido y brillante, aceite de enfriamiento al vacío, aceite de enfriamiento de clasificación isotérmica y otras series de aceite de enfriamiento especial.

● Aplicación de aceite mecánico

  Algunos talleres de tratamiento térmico en la industria de la aviación de China todavía usan aceite de sistema de pérdida total N15 y N32 (aceite de máquina) como aceite de enfriamiento. El aceite de la máquina se utiliza principalmente para la lubricación de la máquina, no el aceite de enfriamiento del tratamiento térmico, en otras industrias, se ha eliminado básicamente. De acuerdo con JB/T6955-2008 "Requisitos técnicos para medios de enfriamiento comunes en tratamientos térmicos"

  Se encuentra que el rendimiento de enfriamiento del N32 es mucho más bajo que el del aceite de enfriamiento rápido. En la producción real de tratamiento térmico, la capacidad de enfriamiento deficiente tendrá un impacto más grave en los productos, especialmente para los productos con ciertos efectos secundarios, el impacto es más evidente.

  El uso de aceite mecánico limita en cierta medida la mejora del nivel de los productos de tratamiento térmico. La práctica ha demostrado que el uso de aceite de enfriamiento profesional en la producción real tiene un efecto evidente en la mejora de la calidad de los productos, y es una tendencia inevitable reemplazar el aceite mecánico con aceite de enfriamiento profesional.

  En los últimos años, cada vez más empresas de aviación han llevado a cabo mejoras técnicas y reubicación de fábricas, incorporando gradualmente aceite profesional a la práctica de producción para reemplazar el aceite de máquina tradicional. Desde 2003, el Centro de Investigación de Ingeniería Electromecánica e Hidráulica de Jincheng Nanjing ha introducido el aceite de enfriamiento rápido en la línea de producción del horno multipropósito, y la producción se ha mantenido estable durante más de 10 años. En comparación con el aceite de máquina original, la dureza de la superficie de la pieza de trabajo es más uniforme y el valor de dureza es más alto que el del año anterior. Al mismo tiempo, también se ha mejorado la profundidad efectiva de la capa de enfriamiento rápido de los productos procesados. Al mismo tiempo, la estabilidad de los productos derivados del petróleo, el uso a largo plazo aún mantiene la estabilidad del proceso, ha sido ampliamente reconocida. Grupo de la industria de la aviación de Hongdu, avic xi 'an Aviation Brake Technology Co., LTD., Eagle's Aviation Casting (Wuxi) Co., LTD., Ca in the Hair of Transmission Machinery Co., LTD., y otras empresas, en el proceso de innovación de equipos y mejora de procesos, adopta gradualmente aceite de enfriamiento profesional para reemplazar el aceite de enfriamiento tradicional, ya que toda la calidad de la industria de la aviación proporciona las referencias básicas para la ascensión.

● Aplicación de aceite de vacío

  El enfriamiento con aceite al vacío es uno de los principales procesos de tratamiento térmico al vacío en la actualidad, que es ampliamente utilizado por las principales empresas de aviación nacionales, como SAC, XAC, Chengfei, Hongdu y otras empresas de aviación. La dificultad técnica en el desarrollo del enfriamiento con aceite al vacío es el problema de la carburación por enfriamiento con aceite al vacío. En la década de 1970, nuestra investigación experimental demostró que el enfriamiento con aceite al vacío puede producir carburación y reducir el rendimiento de fatiga. En los últimos 30 años, se ha resuelto la tecnología clave del aceite de enfriamiento al vacío y la carburización de la superficie de enfriamiento del aceite al vacío.

  Los átomos de carbón activado formados por la descomposición térmica del aceite de enfriamiento ocurren principalmente en la etapa de película de vapor. Cuanto mayor sea la temperatura de enfriamiento, más fácil será penetrar y la capa de cementación se formará en la superficie de la pieza de trabajo. Al mismo tiempo, la superficie del acero se activa cuando se calienta en vacío a alta temperatura. Cuanto mayor sea el grado de vacío de la cámara de calentamiento, mayor será el grado de activación de la superficie y más fácil será que aparezca el fenómeno de carburación. Para evitar este fenómeno, se debe seleccionar el aceite de enfriamiento al vacío con alta presión de vapor saturado y se debe mejorar el proceso de tratamiento térmico. Por ejemplo, el enfriamiento rápido con aceite al vacío del acero de alta velocidad puede formar una capa blanca cementada de 30-40 μm en la superficie de la pieza de trabajo. Para evitar el fenómeno de la carburación, se puede seleccionar un vacío de calentamiento adecuado y se pueden tomar medidas como el llenado de gas antes del método de enfriamiento de dos etapas de aceite o gas-oil para mejorar la situación.

Carburación de enfriamiento rápido con aceite al vacío de un material de molde

Fig. 1 Carburación por enfriamiento rápido con aceite al vacío de un material de molde

2. Aplicación de medio de enfriamiento soluble en agua y otro medio de aceite de enfriamiento

  El agua y los medios de enfriamiento solubles en agua también se usan ampliamente en la industria de la aviación. El medio de extinción soluble en agua generalmente se divide en medio de extinción soluble en agua de sal-álcali y medio de extinción soluble en agua de polímero. El medio de enfriamiento soluble en agua salino-alcalino es la solución más común de NaCl y CaCl2, que también se usa ampliamente en empresas de aviación. Por ejemplo, algunas piezas de trabajo grandes y gruesas de acero al carbono utilizan un proceso de enfriamiento por aceite de enfriamiento con agua. El medio de enfriamiento soluble en agua de polímero también es de muchos tipos, poliglicol común (PAG), alcohol polivinílico (PVA), polivinilpirrolidona (PVP), poliacrilato de sodio (ACR), estos medios al cambiar la concentración, la temperatura y la forma de agitación pueden hacer su capacidad frigorífica en una amplia gama de cambios, con una capacidad frigorífica entre agua y aceite.

  El medio de enfriamiento soluble en agua de polímero PAG es el más utilizado, que se usa ampliamente en automóviles, maquinaria de construcción y otras industrias. El líquido de enfriamiento PAG ha madurado para reemplazar el proceso de enfriamiento de aceite de enfriamiento por agua y tiene una capa de enfriamiento más profunda sin agrietarse. Sin embargo, debido a las características de los lotes pequeños y muchas variedades en la industria de la aviación, el horno de baño de sal se usa tradicionalmente para calentar, lo que limita la promoción del líquido de enfriamiento PAG. Sin embargo, con el reemplazo del horno de sal por equipo de carga base, el líquido de enfriamiento PAG también se aplica gradualmente a los metales ferrosos.

  El líquido de extinción PAG también se utiliza en la solución sólida de aleación de aluminio por un pequeño número de empresas, como Chengdu Aircraft Co., Ltd., Xi 'an Aircraft Co., Ltd. y Comac. El líquido de extinción PAG puede reducir eficazmente el deformación de la aleación de aluminio en más del 50%. Es ampliamente utilizado en el extranjero y tiene un proceso de aplicación maduro y un sistema estándar [3,4]. Aunque los enfriadores de polímeros son más costosos que el agua, reducen el costo total al reducir la deformación, reducir las horas de corrección y reducir las tasas de desechos del producto. Boeing, por ejemplo, utiliza el enfriamiento con solución de polímeros para eliminar casi por completo la distorsión del enfriamiento, ahorrando un total de más de $600,000 XNUMX al año en costos de calibración.

Comparación de la deformación por enfriamiento de la placa 2A12 con PAG y agua del grifo

Fig. 2 Comparación de la deformación por enfriamiento de la placa 2A12 con PAG y agua del grifo

  En la industria aeronáutica, la sal fundida, el álcali fundido y el baño de plomo también tienen ciertas aplicaciones, entre las cuales la sal fundida es la aplicación más común, utilizada principalmente para el enfriamiento rápido de martensita, el enfriamiento isotérmico de bainita y el "apagado sortenito". Estos medios de enfriamiento pertenecen a la medio sin cambio de estado físico, de acuerdo con algunos requisitos técnicos especiales del producto, es difícil ser reemplazado por otros medios de extinción.

3. Análisis de las normas pertinentes utilizadas por la industria de la aviación

  Actualmente, los estándares nacionales e industriales para el aceite de enfriamiento incluyen principalmente GB/T 7631.14, GJB 509B, SH/T 0564, HB5415, JB/T 6955, JB/T 13026, JB/T 13347, TB/T 2748, etc. En la industria de la aviación, se adoptan principalmente los dos estándares de GJB 509B y HB5415. Existen diferencias obvias o incluso contradicciones en la clasificación del aceite de enfriamiento y la comparación de clasificación de la viscosidad del aceite de enfriamiento.

  Basado en los problemas del sistema estándar de la industria de la aviación, el investigador Tong Xiaojun del Instituto de Materiales Aeronáuticos de Beijing organizó la revisión de HB 5354 y HB5415 en 2015. El autor tuvo el honor de participar en la revisión del contenido relacionado con el medio de enfriamiento y promover la mejora del contenido técnico no científico y contradictorio en los estándares GJB 509B y HB5415.

  La industria del aceite del sistema de pérdida total se conoce comúnmente como aceite de enfriamiento ordinario, es decir, N15 y N32 comunes (aceite de máquina), pero el nombre de aceite de enfriamiento ordinario no es estándar. HB 5415 y GJB 509B también se conocen como aceites de enfriamiento ordinarios. , en el que GJB 509B integra N15 y N32, lo que no favorece la selección de aceite y el uso estándar.

  El aceite de enfriamiento de sobrevelocidad no figura en HB 5415 y pertenece uniformemente al aceite de enfriamiento rápido. Con el desarrollo de la industria, el aceite de enfriamiento de sobrevelocidad se ha utilizado cada vez más y se puede utilizar como un tipo independiente. GJB 509B también ha estipulado que el aceite de enfriamiento de sobrevelocidad se usa como un tipo de aceite independiente. El aceite de enfriamiento de sobrevelocidad se aplica principalmente al acero estructural al carbono con baja templabilidad o los productos con altos requisitos de la capa de enfriamiento. Sus características típicas son baja viscosidad y una velocidad de enfriamiento rápida a bajas temperaturas. JGB 509B estipula que la viscosidad es de 13-21 mm2/s, pero la viscosidad del aceite de enfriamiento de sobrevelocidad comúnmente visto en la industria real es generalmente entre 8-13 mm2/s , y sus requisitos de índice no son razonables. Se recomienda consultar revisión SH 0564, viscosidad ≤17mm2/s.

  La viscosidad del aceite de enfriamiento rápido varía mucho en diferentes estándares. JGB 509Bis 21-29 mm2/s, y HB5415 es menor o igual a 20 mm2/s. La viscosidad del aceite de enfriamiento rápido en la industria es generalmente de 12-25 mm2/s. Se sugiere que el índice de viscosidad del aceite rápido se refiera a SH 0564 y JB/T 6955 y sea ≤26 mm2/s.

  El aceite de enfriamiento rápido y brillante es un tipo común de aceite de enfriamiento, que es adecuado para el enfriamiento de piezas de trabajo en condiciones de protección atmosférica. La viscosidad de GJB 509B es de 35-44 mm2/s, y la de HB 5415 es ≤38 mm2/s. La viscosidad del aceite brillante común en el mercado es generalmente de 15-35 mm2/s, la viscosidad de GJB509B no es razonable y la práctica la orientación no es significativa. Por lo tanto, se sugiere que el índice de viscosidad del aceite brillante rápido sea ≤38 mm2/s según HB5415, SH0564 y JB/T 6955.

  El aceite de enfriamiento rápido es adecuado para las condiciones que requieren un alto brillo de los productos. En la actualidad, se ha utilizado en la industria automotriz, nitruración blanda y otros campos, pero este tipo no se especifica en JGB 509B. Con el desarrollo de la industria y la diversificación de la demanda, el aceite de enfriamiento brillante tiene sus campos de aplicación específicos. Este tipo debe conservarse y los indicadores pertinentes deben implementarse de acuerdo con HB 5415 y JB/T 6955. En HB 5415 se especifican dos tipos de aceite de apagado brillante, que son ≤18 mm2/s y ≤38 mm2/s respectivamente. Sin embargo, la guía práctica de ingeniería tiene poca importancia, por lo que se sugiere implementar de acuerdo con los índices relevantes de JB/T 6955.

  El aceite de enfriamiento al vacío se usa ampliamente en las empresas de aviación, y todavía se utilizan los métodos de clasificación originales de aceite de enfriamiento rápido al vacío y aceite de enfriamiento al vacío. Sin embargo, la viscosidad de HB 5415 se prueba a 50 ℃, lo que no tiene importancia práctica en ingeniería y no conduce a la comparación horizontal de diferentes tipos de aceite. Por lo tanto, de acuerdo con GJB 509B, SH 0564 y JB/T 6955, se usa 40 ℃ para detectar la viscosidad. El aceite de vacío en HB 5415 tiene un blanco a 25-50 mm2/s (50 ℃) y GJB 509B tiene un blanco a 30-35 mm2/s (40 ℃). Sin embargo, el aceite de vacío mencionado anteriormente existe en todas las industrias, y tanto el HB 5415 como el GJB 509B tienen deficiencias. Por lo tanto, el índice de viscosidad del aceite de enfriamiento rápido al vacío y el aceite de enfriamiento rápido al vacío se implementa con referencia a JB/T 6955 y SH 0564. Se sugiere revisar la viscosidad del aceite de enfriamiento rápido al vacío 20-35 mm2/s y la viscosidad del aceite de enfriamiento rápido al vacío. aceite 35-70mm2/s.

  El aceite de enfriamiento isotérmico (graduado) tiene diferentes nombres en diferentes estándares. En la actualidad, se llama aceite de enfriamiento de grado isotérmico en la industria. GJB 509B se denomina aceite de enfriamiento de grado de baja temperatura y aceite de enfriamiento de grado de alta temperatura, SH 0564 se denomina aceite de enfriamiento de grado isotérmico No. 1 y aceite de enfriamiento de grado isotérmico No. 2 aceite de enfriamiento, mientras que HB 5415 no proporciona aceite de enfriamiento isotérmico (graduado). Para unificar el nombre y facilitar el consenso en la industria, se recomienda implementar las disposiciones de JB/T6955, que son, respectivamente, aceite de enfriamiento rápido isotérmico (graduado) y aceite de enfriamiento isotérmico (graduado). La viscosidad del aceite de enfriamiento rápido isotérmico (graduado) es de 40-70 mm2/s, y la del aceite de enfriamiento isotérmico (graduado) es > 70 mm2/s.

  La prueba de característica de enfriamiento HB 5415 adopta el estándar de sonda de plata, mientras que el GJB 509B adopta la sonda de aleación de níquel. Debido a que la sonda de plata y la sonda de aleación de níquel son dos sistemas estándar independientes, no existe una relación lineal o de conversión entre los datos. El método de evaluación de la sonda de aleación de níquel es muy diferente al de la sonda de plata. La sonda de plata se evalúa por la temperatura característica y el segundo característico, mientras que la sonda estándar de aleación de níquel se evalúa principalmente por la temperatura característica superior, la velocidad máxima de enfriamiento y la temperatura característica inferior. En la actualidad, la mayor parte del estándar de sonda de aleación de níquel en China. Para facilitar la implementación, se recomienda adoptar el estándar de sonda de aleación de níquel GB/T 30823 para la medición de características de enfriamiento.

4. Resumen

  La industria de la aviación pertenece a la industria de fabricación de equipos de alta gama. En la actualidad, algunos medios de enfriamiento tradicionales todavía se usan en China, como aceite de máquina y agua del grifo, etc., y la aplicación y popularidad de los nuevos medios de enfriamiento tienen una cierta brecha con otros campos industriales. Al mismo tiempo, el sistema estándar relevante de medio de extinción utilizado por la industria de la aviación no es perfecto y existen muchos problemas no científicos y contradictorios. Por lo tanto, es urgente revisar la norma para promover el desarrollo de alta calidad de la industria de la aviación.

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