Naučite se, kako lahko toplotno obdelavo uporabimo za številne kovinske zlitine, da drastično izboljšamo ključne fizikalne lastnosti, kot so trdota, moč in obdelovalnost.
Uvod
Toplotno obdelavo lahko uporabimo za številne kovinske zlitine, da drastično izboljšamo ključne fizikalne lastnosti (na primer trdoto, trdnost ali obdelovalnost).Te spremembe se zgodijo zaradi sprememb mikrostrukture in včasih kemične sestave materiala.
Te obdelave vključujejo segrevanje kovinskih zlitin na (običajno) ekstremne temperature, čemur sledi korak ohlajanja pod nadzorovanimi pogoji.Temperatura, na katero se material segreje, čas, ko se zadržuje pri tej temperaturi, in hitrost ohlajanja močno vplivajo na končne fizikalne lastnosti kovinske zlitine.
V tem članku smo pregledali toplotne obdelave, ki so pomembne za najpogosteje uporabljene kovinske zlitine pri CNC obdelavi.Z opisom vpliva teh postopkov na lastnosti končnega dela vam bo ta članek pomagal izbrati pravi material za vaše aplikacije.
Kdaj se uporablja toplotna obdelava
Toplotna obdelava se lahko uporablja za kovinske zlitine v celotnem proizvodnem procesu.Za CNC obdelane dele se toplotna obdelava običajno uporablja bodisi:
Pred CNC obdelavo: Ko se zahteva standardizirana kakovost kovinske zlitine, ki je takoj na voljo, bo ponudnik storitev CNC obdelal dele neposredno iz tega osnovnega materiala.To je pogosto najboljša možnost za skrajšanje dobavnih časov.
Po CNC obdelavi: Nekatere toplotne obdelave znatno povečajo trdoto materiala ali pa se uporabljajo kot zaključni korak po oblikovanju.V teh primerih se toplotna obdelava izvede po CNC obdelavi, saj visoka trdota zmanjša obdelovalnost materiala.To je na primer standardna praksa pri CNC obdelavi jeklenih delov orodja.
Običajne toplotne obdelave CNC materialov
Žarjenje, razbremenitev in kaljenje
Žarjenje, popuščanje in razbremenitev vključujejo segrevanje kovinske zlitine na visoko temperaturo in kasnejše ohlajanje materiala pri počasni hitrosti, običajno na zraku ali v pečici.Razlikujejo se po temperaturi, na katero se material segreva, in po vrstnem redu v procesu izdelave.
Pri žarjenju se kovina segreje na zelo visoko temperaturo in nato počasi ohlaja, da se doseže želena mikrostruktura.Žarjenje se običajno uporablja za vse kovinske zlitine po oblikovanju in pred kakršno koli nadaljnjo obdelavo, da se zmehčajo in izboljša njihova obdelovalnost.Če druga toplotna obdelava ni določena, bo imela večina CNC strojno obdelanih delov materialne lastnosti žarjenega stanja.
Razbremenitev vključuje segrevanje dela na visoko temperaturo (vendar nižjo od žarjenja) in se običajno uporablja po CNC obdelavi, da se odpravijo preostale napetosti, ki nastanejo v proizvodnem procesu.Na ta način se proizvajajo deli z bolj doslednimi mehanskimi lastnostmi.
Kaljenje tudi segreje del pri nižji temperaturi od žarjenja in se običajno uporablja po kaljenju (glejte naslednji razdelek) mehkih jekel (1045 in A36) in legiranih jekel (4140 in 4240), da se zmanjša njihova krhkost in izboljša njihova mehanska učinkovitost.
Kaljenje
Kaljenje vključuje segrevanje kovine na zelo visoko temperaturo, čemur sledi korak hitrega ohlajanja, običajno s potapljanjem materiala v olje ali vodo ali izpostavitvijo toku hladnega zraka.Hitro hlajenje "zaklene" spremembe v mikrostrukturi, ki jim je material izpostavljen pri segrevanju, kar povzroči dele z zelo visoko trdoto.
Deli so običajno kaljeni kot zadnji korak v proizvodnem procesu po CNC obdelavi (pomislite na kovače, ki namakajo rezila v olje), saj je zaradi povečane trdote material težje obdelati.
Orodna jekla so po CNC obdelavi kaljena, da dosežejo zelo visoko površinsko trdoto.Za nadzor nastale trdote se lahko nato uporabi postopek kaljenja.Na primer, orodno jeklo A2 ima po kaljenju trdoto 63-65 Rockwell C, vendar ga je mogoče popustiti na trdoto v razponu od 42 do 62 HRC.Kaljenje podaljša življenjsko dobo izdelka, saj zmanjša krhkost (najboljši rezultati so doseženi pri trdoti 56-58 HRC).
Precipitacijsko utrjevanje (staranje)
Precipitacijsko utrjevanje ali staranje sta dva izraza, ki se običajno uporabljata za opis istega procesa.Precipitacijsko utrjevanje je tristopenjski proces: material se najprej segreje na visoko temperaturo, nato se kali in na koncu dolgo segreje na nižjo temperaturo (staranje).To povzroči, da se elementi zlitine, ki so sprva videti kot diskretni delci različne sestave, raztopijo in enakomerno porazdelijo v kovinski matrici, na podoben način, kot se kristali sladkorja raztopijo v vodi, ko se raztopina segreje.
Po precipitacijskem utrjevanju se trdnost in trdota kovinskih zlitin drastično povečata.Na primer, 7075 je aluminijeva zlitina, ki se običajno uporablja v vesoljski industriji za izdelavo delov z natezno trdnostjo, ki je primerljiva z nerjavnim jeklom, medtem ko ima manj kot 3-krat težo.
Kaljenje in naogljičenje
Kaljenje je družina toplotnih obdelav, ki povzročijo dele z visoko trdoto na površini, medtem ko podčrtani materiali ostanejo mehki.To je pogosto prednost pred povečanjem trdote dela po vsej njegovi prostornini (na primer s kaljenjem), saj so trši deli tudi bolj krhki.
Naogljičenje je najpogostejša toplotna obdelava za utrjevanje.Vključuje segrevanje mehkih jekel v okolju, bogatem z ogljikom, in naknadno kaljenje dela, da se ogljik zaklene v kovinski matrici.To poveča površinsko trdoto jekel na podoben način, kot eloksiranje poveča površinsko trdoto aluminijevih zlitin.
Čas objave: 14. februarja 2022