Zistite, ako možno tepelné spracovanie použiť na mnohé zliatiny kovov, aby sa výrazne zlepšili kľúčové fyzikálne vlastnosti, ako je tvrdosť, pevnosť a opracovateľnosť.
Úvod
Tepelné spracovanie je možné aplikovať na mnohé zliatiny kovov, aby sa výrazne zlepšili kľúčové fyzikálne vlastnosti (napríklad tvrdosť, pevnosť alebo opracovateľnosť).K týmto zmenám dochádza v dôsledku modifikácií mikroštruktúry a niekedy aj chemického zloženia materiálu.
Tieto úpravy zahŕňajú zahrievanie kovových zliatin na (zvyčajne) extrémne teploty, po ktorom nasleduje krok chladenia za kontrolovaných podmienok.Teplota, na ktorú sa materiál zahreje, čas, počas ktorého sa udržiava na tejto teplote a rýchlosť chladenia, to všetko výrazne ovplyvňuje konečné fyzikálne vlastnosti kovovej zliatiny.
V tomto článku sme zhodnotili tepelné spracovania, ktoré sú relevantné pre najbežnejšie používané kovové zliatiny v CNC obrábaní.Opísaním vplyvu týchto procesov na vlastnosti finálnej časti vám tento článok pomôže vybrať ten správny materiál pre vaše aplikácie.
Kedy sa aplikujú tepelné úpravy
Tepelné spracovanie môže byť aplikované na kovové zliatiny počas celého výrobného procesu.Pre CNC obrábané diely sa tepelné spracovanie zvyčajne používa buď:
Pred CNC obrábaním: Keď sa požaduje štandardizovaná trieda kovovej zliatiny, ktorá je ľahko dostupná, poskytovateľ CNC služieb obrobí diely priamo z tohto skladového materiálu.Toto je často najlepšia možnosť na skrátenie dodacích lehôt.
Po CNC obrábaní: Niektoré tepelné úpravy výrazne zvyšujú tvrdosť materiálu alebo sa používajú ako dokončovací krok po tvárnení.V týchto prípadoch sa tepelné spracovanie aplikuje po CNC obrábaní, pretože vysoká tvrdosť znižuje obrobiteľnosť materiálu.Ide napríklad o štandardnú prax pri CNC obrábaní dielov z nástrojovej ocele.
Bežné tepelné spracovanie CNC materiálov
Žíhanie, odbúravanie stresu a temperovanie
Žíhanie, popúšťanie a odbúravanie pnutia zahŕňa zahriatie kovovej zliatiny na vysokú teplotu a následné ochladzovanie materiálu pomalou rýchlosťou, zvyčajne na vzduchu alebo v peci.Líšia sa teplotou, na ktorú sa materiál zahrieva, a poradím vo výrobnom procese.
Pri žíhaní sa kov zahreje na veľmi vysokú teplotu a potom sa pomaly ochladí, aby sa dosiahla požadovaná mikroštruktúra.Žíhanie sa zvyčajne aplikuje na všetky kovové zliatiny po tvarovaní a pred akýmkoľvek ďalším spracovaním na ich zmäkčenie a zlepšenie ich opracovateľnosti.Ak nie je špecifikované iné tepelné spracovanie, väčšina CNC obrábaných dielov bude mať materiálové vlastnosti žíhaného stavu.
Uvoľnenie napätia zahŕňa zahriatie dielu na vysokú teplotu (ale nižšiu ako žíhanie) a zvyčajne sa používa po CNC obrábaní, aby sa eliminovalo zvyškové napätie vznikajúce pri výrobnom procese.Týmto spôsobom sa vyrábajú diely s konzistentnejšími mechanickými vlastnosťami.
Popúšťanie tiež zahrieva diel na teplotu nižšiu ako žíhanie a zvyčajne sa používa po kalení (pozri nasledujúcu časť) mäkkých ocelí (1045 a A36) a legovaných ocelí (4140 a 4240) na zníženie ich krehkosti a zlepšenie ich mechanického výkonu.
Kalenie
Kalenie zahŕňa zahriatie kovu na veľmi vysokú teplotu, po ktorom nasleduje krok rýchleho ochladenia, zvyčajne ponorením materiálu do oleja alebo vody alebo vystavením prúdu studeného vzduchu.Rýchle ochladenie „uzamkne“ zmeny v mikroštruktúre materiálu pri zahriatí, výsledkom čoho sú diely s veľmi vysokou tvrdosťou.
Časti sa zvyčajne kalia ako posledný krok vo výrobnom procese po CNC obrábaní (spomeňte si na kováčov, ktorí namáčajú čepele do oleja), pretože zvýšená tvrdosť sťažuje opracovanie materiálu.
Nástrojové ocele sú po CNC obrábaní kalené, aby sa dosiahla ich veľmi vysoká povrchová tvrdosť.Na kontrolu výslednej tvrdosti sa potom môže použiť proces popúšťania.Napríklad nástrojová oceľ A2 má po kalení tvrdosť 63-65 Rockwell C, ale môže byť popúšťaná na tvrdosť v rozsahu od 42 do 62 HRC.Popúšťanie predlžuje životnosť dielu, pretože znižuje krehkosť (najlepšie výsledky sa dosahujú pri tvrdosti 56-58 HRC).
Vytvrdzovanie zrážok (starnutie)
Vytvrdzovanie alebo starnutie sú dva pojmy, ktoré sa bežne používajú na opis rovnakého procesu.Precipitačné vytvrdzovanie je trojstupňový proces: materiál sa najskôr zahreje na vysokú teplotu, potom sa ochladzuje a nakoniec sa zahrieva na nižšiu teplotu na dlhú dobu (starne).To spôsobí, že prvky zliatiny, ktoré sa spočiatku javia ako samostatné častice rôzneho zloženia, sa rozpustia a rovnomerne rozložia v kovovej matrici podobným spôsobom, ako sa kryštály cukru rozpúšťajú vo vode, keď sa roztok zahrieva.
Po vytvrdnutí precipitáciou sa pevnosť a tvrdosť kovových zliatin drasticky zvýši.Napríklad 7075 je hliníková zliatina, bežne používaná v leteckom priemysle na výrobu dielov s pevnosťou v ťahu porovnateľnou s nehrdzavejúcou oceľou, pričom má menej ako 3-násobok hmotnosti.
Púzdro kalenie a nauhličovanie
Povrchové tvrdenie je skupina tepelných úprav, ktorých výsledkom sú diely s vysokou tvrdosťou na ich povrchu, pričom podkladové materiály zostávajú mäkké.Toto je často preferované pred zvýšením tvrdosti dielu v celom jeho objeme (napríklad kalením), pretože tvrdšie diely sú tiež krehkejšie.
Nauhličovanie je najbežnejšie cementačné tepelné spracovanie.Zahŕňa zahrievanie mäkkých ocelí v prostredí bohatom na uhlík a následné ochladzovanie dielu na uzamknutie uhlíka v kovovej matrici.Tým sa zvyšuje povrchová tvrdosť ocelí podobným spôsobom ako eloxovanie zvyšuje povrchovú tvrdosť hliníkových zliatin.
Čas odoslania: 14. február 2022