ارايه روش عمليات حرارتي ويژه به منظور افزايش استحكام و كاهش وزن قسمت‌هاي فولادي سازه‌هاي ماشين‌هاي ابزار

A novel heat treatment method to increase strength and reduction of weight for steel parts of machine tool structures

يكي از علل اصلي ناپايداري‌ در فرآيند ماشين كاري صلبيت و استحكام نامناسب ماشين‌ابزار مي‌باشد. بدين سبب پژوهشگران از ديرباز براي تقويت سازه‌هاي ماشين‌هاي ابزار از روش‌هاي گوناگوني همچون افزودن تيغه‌ها به قسمت‌هاي مختلف سازه، انتخاب مواد داراي استحكام بالا و ارتقاي خصوصيات ميرايي با افزايش وزن سازه بهره گرفته‌اند. در اين مقاله با استفاده از عمليات حرارتي ويژه‌اي تحت عنوان آستمپرينگ اصلاح‌شده، رويكردي جديد براي افزايش استحكام سازه و همچنين كاهش وزن قسمت‌هاي فولادي ماشين‌ابزار مورد توجه قرار گرفته است. تحقق اين مهم بر كاهش هزينه ساخت ماشين‌ابزار نيز تاثيرگذار خواهد بود. بدين منظور فرآيند عمليات حرارتي مربوطه براي فولاد فوق‌مستحكم تجاري ASSAB705M طراحي گرديده و سپس نتايج اين روش عمليات حرارتي ويژه با نتايج ديگر روش‌هاي عمليات حراراتي صورت پذيرفته بر روي اين فولاد فوق‌ مستحكم مقايسه گرديد. نتايج نشان مي‌دهد روش پيشنهاد شده در اين تحقيق، ساختار باينيت پاييني و مارتنزيت را در فولاد ايجاد مي‌كند و بنابراين به طور همزمان استحكام و مقاومت به ضربه‌ي بالاتري را نسبت به ديگر عمليات حرارتي انجام شده در اين تحقيق در پي داشته است. با توجه به نتايج، رويكرد عمليات حرارتي ارايه شده در سبك‌سازي و استحكام‌بخشي قسمت‌هاي فولادي سازه‌هاي ماشين‌هاي ابزار كارايي بسيار موثري خواهد داشت.

One of the key reasons for instabilities occurred in machining process is low rigidity and strength in machine tool structures. Thus, researchers have tried to cope with this problem by using different methods like rib enhancement, choosing proper materials and improving damping characteristics through increasing the weight. In this article, a new approach based on heat treatment of steel components is proposed in order to simultaneously increase strength and ductility of steels used in machine structure. This also allows cost reduction in manufacturing due to light-weight steel components. Also, a novel heat treatment process for steel ASSAB705M is designed and the results have been extracted from experiments. Moreover, comparison has been made between experiment results of conventional heat treatment methods and the novel method presented in this research. Results showed that the proposed technique of modified austempering causes lower bainite and martensite formation in specimens. This metallurgical structure produces high tensile strength and ductility, simultaneously. Therefore, this heat treatment approach can be effectively used for reducing the weight and cost of steel construction of the machine tool without adversely affecting its rigidity and damping characteristics.