Lær hvordan varmebehandlinger kan brukes på mange metallegeringer for å drastisk forbedre viktige fysiske egenskaper som hardhet, styrke og bearbeidbarhet.
Introduksjon
Varmebehandlinger kan brukes på mange metallegeringer for å drastisk forbedre viktige fysiske egenskaper (for eksempel hardhet, styrke eller bearbeidbarhet).Disse endringene skjer på grunn av modifikasjoner av mikrostrukturen og noen ganger den kjemiske sammensetningen av materialet.
Disse behandlingene involverer oppvarming av metallegeringene til (vanligvis) ekstreme temperaturer, etterfulgt av et avkjølingstrinn under kontrollerte forhold.Temperaturen materialet varmes opp til, tiden det holdes ved den temperaturen og kjølehastigheten påvirker i stor grad de endelige fysiske egenskapene til metallegeringen.
I denne artikkelen har vi gjennomgått varmebehandlingene som er relevante for de mest brukte metallegeringene i CNC-bearbeiding.Ved å beskrive effekten av disse prosessene til egenskapene til den siste delen, vil denne artikkelen hjelpe deg med å velge riktig materiale for applikasjonene dine.
Når brukes varmebehandlinger
Varmebehandlinger kan brukes på metallegeringer gjennom hele produksjonsprosessen.For CNC-maskinerte deler brukes varmebehandlinger vanligvis enten:
Før CNC-bearbeiding: Når det etterspørres en standardisert kvalitet av en metallegering som er lett tilgjengelig, vil CNC-tjenesteleverandøren bearbeide delene direkte fra det lagermaterialet.Dette er ofte det beste alternativet for å redusere ledetidene.
Etter CNC-bearbeiding: Noen varmebehandlinger øker hardheten til materialet betydelig eller brukes som etterbehandlingstrinn etter forming.I disse tilfellene påføres varmebehandlingen etter CNC-bearbeiding, da høy hardhet reduserer bearbeidbarheten til et materiale.Dette er for eksempel standard praksis ved CNC-bearbeiding av verktøyståldeler.
Vanlige varmebehandlinger for CNC-materialer
Utglødning, avstressende og temperering
Utglødning, temperering og stressavlastning involverer alle oppvarming av metallegeringen til høy temperatur og påfølgende avkjøling av materialet i sakte tempo, vanligvis i luft eller i ovn.De er forskjellige i temperaturen som materialet varmes opp til og i rekkefølgen i produksjonsprosessen.
Ved gløding varmes metallet opp til svært høy temperatur og avkjøles deretter sakte for å oppnå ønsket mikrostruktur.Gløding påføres vanligvis alle metalllegeringer etter forming og før videre bearbeiding for å myke dem og forbedre maskinbearbeidbarheten.Hvis en annen varmebehandling ikke er spesifisert, vil de fleste CNC-maskinerte deler ha materialegenskapene til den glødede tilstanden.
Spenningsavlastning innebærer oppvarming av delen til en høy temperatur (men lavere enn gløding) og brukes vanligvis etter CNC-bearbeiding for å eliminere restspenningene fra produksjonsprosessen.På denne måten produseres deler med mer konsistente mekaniske egenskaper.
Tempering varmer også delen ved en temperatur lavere enn gløding, og den brukes vanligvis etter bråkjøling (se neste avsnitt) av bløtt stål (1045 og A36) og legert stål (4140 og 4240) for å redusere sprøhet og forbedre deres mekaniske ytelse.
Slokking
Bråkjøling innebærer oppvarming av metallet til en svært høy temperatur, etterfulgt av et raskt avkjølingstrinn, vanligvis ved å dyppe materialet i olje eller vann eller utsette det for en strøm av kjølig luft.Rask avkjøling "låser" inn endringene i mikrostrukturen som materialet gjennomgår når det varmes opp, noe som resulterer i deler med svært høy hardhet.
Deler blir vanligvis bråkjølt som et siste trinn i produksjonsprosessen etter CNC-bearbeiding (tenk på smeder som dypper bladene sine i olje), da økt hardhet gjør materialet vanskeligere å bearbeide.
Verktøystål bråkjøles etter CNC-bearbeiding for å oppnå sine svært høye overflatehardhetsegenskaper.En tempereringsprosess kan deretter brukes til å kontrollere den resulterende hardheten.For eksempel har Verktøystål A2 en hardhet på 63-65 Rockwell C etter bråkjøling, men kan herdes til en hardhet som varierer mellom 42 og 62 HRC.Herding forlenger delens levetid, da det reduserer sprøhet (best resultat oppnås ved en hardhet på 56-58 HRC).
Nedbørsherding (aldring)
Nedbørsherding eller aldring er to begreper som vanligvis brukes for å beskrive den samme prosessen.Nedbørsherding er en tre-trinns prosess: materialet varmes først opp til høy temperatur, deretter bråkjøles og til slutt varmes opp til en lavere temperatur over lang tid (aldres).Dette fører til at legeringselementene som i utgangspunktet fremstår som diskrete partikler med forskjellig sammensetning, løses opp og fordeler seg jevnt i metallmatrisen, på en lignende måte som sukkerkrystall oppløses i vann når løsningen varmes opp.
Etter nedbørsherding øker styrken og hardheten til metallegeringene drastisk.For eksempel er 7075 en aluminiumslegering, vanligvis brukt i romfartsindustrien, for å produsere deler med strekkstyrke som kan sammenlignes med rustfritt stål, samtidig som den har mindre enn 3 ganger vekten.
Case Herding og karburering
Case-herding er en familie av varmebehandlinger som resulterer i deler med høy hardhet på overflaten, mens understrekingsmaterialene forblir myke.Dette foretrekkes ofte fremfor å øke hardheten til delen gjennom hele volumet (for eksempel ved bråkjøling), da hardere deler også er sprøere.
Karburering er den vanligste kasseherdende varmebehandlingen.Det innebærer oppvarming av bløtt stål i et karbonrikt miljø og påfølgende bråkjøling av delen for å låse karbonet i metallmatrisen.Dette øker overflatehardheten til stål på samme måte som anodisering øker overflatehardheten til aluminiumslegeringer.
Innleggstid: 14. februar 2022