Dans le domaine de la fabrication de matériaux métalliques, le fer pur, en raison de son excellente ductilité et usinabilité, est depuis longtemps largement utilisé dans divers domaines tels que les pièces mécaniques et les équipements électroniques. En particulier dans les composants de précision tels que les pièces métalliques d'armature des relais, les propriétés des matériaux affectent directement la stabilité opérationnelle du produit. Cependant, le fer pur traditionnel souffre généralement d'inconvénients tels qu'une faible dureté, une résistance aux chocs insuffisante et une résistance à l'usure insuffisante, ce qui limite considérablement son application dans la fabrication haut de gamme. Bien que le carbure cémenté puisse répondre aux exigences de dureté, il est également confronté à de nombreux défis en raison de sa difficulté de traitement et de son coût élevés.
La clé pour améliorer les propriétés mécaniques des matériaux métalliques réside dans le contrôle rationnel des défauts internes des cristaux tels que les dislocations et les macles. Lors de la transformation de phase-à l'état solide, guider la génération et la distribution de défauts cristallins par des moyens scientifiques et technologiques peut modifier efficacement les matériaux. Les techniques de renforcement traditionnelles présentent de nombreuses limites : un refroidissement et une trempe rapides sont difficiles à obtenir pour un renforcement efficace ; la résistance martensitique est insuffisante lorsqu'elle est appliquée à de l'acier à faible-carbone, tandis que la martensite à haute-carbone est sujette à la rupture et a une faible ténacité ; les méthodes de déformation plastique à grande échelle ont non seulement des difficultés à contrôler la microstructure et le taux de conversion d'énergie de seulement 1 % à 10 %, mais conduisent également facilement à des problèmes tels que l'accumulation et la saturation de défauts cristallins, ce qui rend le contrôle technique extrêmement difficile pour l'armature en relais.
Par rapport au renforcement des contraintes externes appliqué artificiellement, la contrainte interne générée par la transformation de phase présente des avantages en termes de protection de l'environnement et d'efficacité. Il peut réaliser une modification efficace de pièces mécaniques simplement en le guidant à travers des moyens techniques conçus avec précision. Le processus de fabrication à haute dureté - développé cette fois utilise la caractéristique du fer pur pour la plaque de fer pur de l'armature de relais qui « le volume rétrécit lorsqu'il est chauffé à la température de transformation de phase et récupère pendant le processus de refroidissement avec l'expansion du volume ». En limitant complètement l'expansion du volume pendant le processus de refroidissement, la contrainte interne de transformation de phase est complètement libérée dans le réseau cristallin, favorisant la génération d'un grand nombre de défauts cristallins, permettant finalement d'obtenir un saut de dureté. Les tests ont montré que la densité de dislocation du fer pur renforcé peut atteindre 10¹⁶-10¹⁷/m², la taille du nanotwin est inférieure à 20 nm et la dureté peut atteindre jusqu'à HV863, ce qui est bien supérieur au niveau de dureté du fer non traité (HV82-85).
Ce processus de fabrication de fer pur à haute dureté-est centré sur un moulage de précision et un traitement à haute-pression et haute-température. Le processus est standardisé et facilement industrialisable et peut être divisé en six étapes clés.
La première étape est la préparation du moule. Sur la base du dessin d'assemblage et des tolérances dimensionnelles de la pièce à traiter, et en tenant compte des exigences de coulée de précision et de post-traitement, un moule en sable coulé de précision-est préparé après compensation positive. Simultanément, en se référant à un coefficient de retrait linéaire de 0,0030 à 0,0035, les dimensions et les tolérances du moule sont modifiées pour créer un moule en acier sous pression hexagonal ou ouvrable.
La deuxième étape est la préparation grossière de la pièce. À l'aide du processus de moulage de précision et du moule en sable coulé avec précision-préparé, la pièce brute est coulée. Après avoir obtenu la pièce brute, un simple traitement de surface est effectué pour éliminer les bavures et autres impuretés générées lors du processus de coulée, garantissant ainsi une surface lisse.
La troisième étape est le traitement thermique. La pièce brute est placée dans un four de traitement thermique à 913 degrés – 920 degrés et maintenue pendant 3 à 60 minutes pour atteindre complètement la température de transformation de phase, créant ainsi les conditions d'un traitement ultérieur à haute pression -.
La quatrième étape est la pressurisation à haute-pression.. Le composant brut, après avoir été chauffé, est rapidement placé dans un moule à pression articulé. Après la fermeture du moule, il est positionné dans une presse à six-faces, garantissant que le composant est fermement fixé et soumis à une contrainte uniforme.
La cinquième étape est le contrôle dynamique de la pression. Une pression initiale de fermeture du moule-de 1 à 3 GPa est sélectionnée. Un capteur de pression collecte des signaux de rétroaction positifs pendant le processus de refroidissement et la pression est ajustée en temps réel. Si un signal de retour négatif apparaît, la pression est relâchée après un délai de 1 à 200 secondes et l'opération est terminée après refroidissement à température ambiante.
La sixième étape se termine. Le composant brut, après avoir été dépressurisé, est retiré, la couche d'oxyde de surface est nettoyée, et il est fini et poli selon les tolérances du dessin d'assemblage, obtenant finalement un composant fini de haute-dureté et de haute-précision.
L'application généralisée de cette technologie résout efficacement le double défi de la faible dureté du fer pur traditionnel et de la difficulté d'usinage du carbure cémenté. Le fer pur pour l’armature du terminal de relais lui-même est peu coûteux et facile à usiner. Après avoir été renforcée par cette technologie, sa dureté atteint ou s'approche de celle du carbure cémenté ordinaire, tout en conservant son usinabilité de base, réduisant considérablement le coût de fabrication des composants durs haut de gamme. En termes de scénarios d'application, les composants de haute-dureté produits par cette technologie ont une large applicabilité et peuvent être fabriqués sous diverses formes telles que des cylindres, des semi-cylindres, des sphères et des plaques minces-embouties. Les plaques embouties fines - peuvent être utilisées dans les plaques de blindage des gilets pare-balles, tandis que les pièces formées avec précision - peuvent être appliquées aux composants de base des relais tels que l'armature en fer pur d'électricien, améliorant ainsi la résistance aux chocs et la durée de vie du relais.
Avec le développement rapide des industries manufacturières haut de gamme, les exigences en matière de dureté, de précision et de résistance à l'usure des bornes à plaques d'armature de relais ne cessent d'augmenter, en particulier dans les domaines des relais, des instruments de précision et des industries de la défense, où la demande du marché pour du fer à haute dureté-est croissante. Cette avancée dans la technologie de fabrication à haute dureté ouvre non seulement une nouvelle voie de processus pour le durcissement des matériaux en acier, mais favorise également la mise à niveau des applications de matériaux, en passant des matériaux d'usinage ordinaires aux matériaux de composants de précision haut de gamme.
Foire aux questions
T1. Quel matériau est couramment utilisé pour l'armature en fer pur pour relais EV ?
Le fer pur DT4 et d'autres matériaux en fer magnétique doux sont couramment utilisés en raison de leurs excellentes propriétés magnétiques.
Q2. Pourquoi la dureté est-elle importante pour la plaque d'armature mobile pour relais EV ?
Une dureté plus élevée améliore la résistance à l'usure et la stabilité dimensionnelle lors d'un fonctionnement à long-terme.
Q3. L'armature de relais EV estampillée avec précision peut-elle être estampillée ?
Oui. L'estampage de précision est l'une des méthodes de fabrication les plus efficaces pour la production d'armatures de relais.
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