بهینه سازی سیکل عملیات‌حرارتی سخت‌گردانی سیلندر دستگاه روغن ‌کشی ساخته شده از فولاد زنگ ‌نزن مارتنزیتی

عملیات حرارتی سخت ‏گردانی یکی از مهم‌ترین فرآیند‌هایی است که در ساخت قطعه سیلندر دستگاه روغن‌کشی انجام می‌شود. در طول عملیات حرارتی‏دهی، تنش‌های حرارتی ایجاد شده که در حین فرآیند روغن‌کشی در اثر فشار ناشی از دوران ماردون باعث ایجاد عیوب داخلی در قطعه می‏گردد که عمر مجموعه را به شدت کاهش داده و منجر به شکست آن می‏گردد. این پژوهش به مطالعه تجربی و شبیه‏سازی سیکل‌های عملیات حراتی سخت‏گردانی سیلندر دستگاه روغن‏کشی ساخته شده از فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 پرداخته است. از آنجایی که علت اصلی شکست قطعه سیلندر، وجود تنش‏های باقیمانده است، لذا سیکلی که در آن تنش پسماند قطعه کمترین مقدار است، به عنوان حالت بهینه انتخاب شده است. برای اطمینان از صحت نتایج شبیه‌سازی، نمونه‌‏های آزمایشگاهی با ابعاد مشخص از همان جنس تهیه شده‌ و سیکل‌های مختلفی به روش تاگوچی طراحی شد. در ادامه نمونه‌های استاندارد تست کشش از نمونه‌های آزمایشگاهی سخت شده تهیه شده و رفتار مکانیکی نمونه‌ها باهم مقایسه شده است. در نهایت بهترین سیکل سخت‏گردانی با پیشگرم مرحله اول در دمای 790 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، پیشگرم مرحله دوم در دمای 900 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، آستنیته کردن در دمای 1065 درجه سانتی‏گراد به مدت 30 دقیقه، کوئنچ در روغن 80 درجه سانتی‏گراد به مدت 10 ثانیه، تمپر مرحله اول در دمای 370 درجه سانتی‏گراد به مدت 90 دقیقه و تمپر مرحله دوم در دمای 370 درجه سانتی‏گراد به مدت 90 دقیقه بدست آمده است.

optimization of hardening heat treatment of oil extraction machine’s cylinder made of stainless steel

hardening heat treatment is one of the most important processes used in manufacturing the oil extraction machine’s cylinder. during heating operations, thermal stresses are created. this would lead to internal defects because of screw pressure and finally cause failure and decreases in machine life time. in this paper, different heating heat treatment cycles for an oil extraction machine’s cylinder made of stainless steel aisi420 were investigated by experimental and numerical methods. since the residual stress is the main factor that affects the failure in the cylinder, the cycle with minimum stress is chosen as an optimum condition. the accuracy of the results of the simulation process is evaluated by providing experimental samples. also, different heat treatment cycles were designed by the taguchi method. then, tensile test specimens were prepared from experimental samples, and their mechanical properties were compared. finally, preheating at 790 °c for 30 minutes, the second stage preheating at 900 °c for 30 minutes, the austenitic process at 1056 °c for 30 minutes, quenching in oil at 80 °c for 10 minutes, the first stage tempering process at 370 °c for 90 minutes and the second stage tempering process at 370 °c for 90 minutes was considered as the best condition for hardening heat treatment cycles.