Lær, hvordan varmebehandlinger kan anvendes på mange metallegeringer for drastisk at forbedre vigtige fysiske egenskaber som hårdhed, styrke og bearbejdelighed.
Introduktion
Varmebehandlinger kan anvendes på mange metallegeringer for drastisk at forbedre vigtige fysiske egenskaber (for eksempel hårdhed, styrke eller bearbejdelighed).Disse ændringer sker på grund af ændringer i mikrostrukturen og nogle gange den kemiske sammensætning af materialet.
Disse behandlinger involverer opvarmning af metallegeringerne til (normalt) ekstreme temperaturer, efterfulgt af et afkølingstrin under kontrollerede forhold.Temperaturen materialet opvarmes til, tiden det holdes ved den temperatur og afkølingshastigheden påvirker alle i høj grad metallegeringens endelige fysiske egenskaber.
I denne artikel har vi gennemgået de varmebehandlinger, der er relevante for de mest almindeligt anvendte metallegeringer i CNC-bearbejdning.Ved at beskrive effekten af disse processer til egenskaberne af den sidste del, vil denne artikel hjælpe dig med at vælge det rigtige materiale til dine applikationer.
Hvornår anvendes varmebehandlinger
Varmebehandlinger kan anvendes på metallegeringer gennem hele fremstillingsprocessen.For CNC-bearbejdede dele anvendes varmebehandlinger typisk enten:
Før CNC-bearbejdning: Når der anmodes om en standardiseret kvalitet af en metallegering, som er let tilgængelig, vil CNC-serviceudbyderen bearbejde delene direkte fra det pågældende lagermateriale.Dette er ofte den bedste mulighed for at reducere leveringstider.
Efter CNC-bearbejdning: Nogle varmebehandlinger øger materialets hårdhed betydeligt eller bruges som efterbehandlingstrin efter formning.I disse tilfælde påføres varmebehandlingen efter CNC-bearbejdning, da høj hårdhed reducerer et materiales bearbejdelighed.For eksempel er dette standardpraksis ved CNC-bearbejdning af værktøjsståldele.
Almindelige varmebehandlinger til CNC-materialer
Udglødning, afstressende & temperering
Udglødning, temperering og stressaflastning involverer alle opvarmning af metallegeringen til en høj temperatur og den efterfølgende afkøling af materialet i en langsom hastighed, normalt i luft eller i ovnen.De adskiller sig i den temperatur, som materialet opvarmes til, og i rækkefølgen i fremstillingsprocessen.
Ved udglødning opvarmes metallet til en meget høj temperatur og afkøles derefter langsomt for at opnå den ønskede mikrostruktur.Udglødning anvendes sædvanligvis på alle metallegeringer efter formning og før enhver yderligere forarbejdning for at blødgøre dem og forbedre deres bearbejdelighed.Hvis en anden varmebehandling ikke er specificeret, vil de fleste CNC-bearbejdede dele have materialeegenskaberne i den udglødede tilstand.
Afspændingsaflastning involverer opvarmning af delen til en høj temperatur (men lavere end udglødning) og anvendes normalt efter CNC-bearbejdning for at eliminere de resterende spændinger, der skabes fra fremstillingsprocessen.På denne måde produceres dele med mere ensartede mekaniske egenskaber.
Anløbning opvarmer også delen ved en temperatur, der er lavere end udglødning, og den anvendes normalt efter bratkøling (se næste afsnit) af blødt stål (1045 og A36) og legeret stål (4140 og 4240) for at reducere deres skørhed og forbedre deres mekaniske ydeevne.
Slukning
Slukning involverer opvarmning af metallet til en meget høj temperatur, efterfulgt af et hurtigt afkølingstrin, normalt ved at dyppe materialet i olie eller vand eller udsætte det for en strøm af kølig luft.Hurtig afkøling "låser" de ændringer i mikrostrukturen, som materialet gennemgår ved opvarmning, hvilket resulterer i dele med meget høj hårdhed.
Dele bliver normalt bratkølet som et sidste trin i fremstillingsprocessen efter CNC-bearbejdning (tænk på smede, der dypper deres klinger i olie), da øget hårdhed gør materialet sværere at bearbejde.
Værktøjsstål bratkøles efter CNC-bearbejdning for at opnå deres meget høje overfladehårdhedsegenskaber.En hærdningsproces kan derefter anvendes til at kontrollere den resulterende hårdhed.For eksempel har Værktøjsstål A2 en hårdhed på 63-65 Rockwell C efter bratkøling, men kan hærdes til en hårdhed på mellem 42 og 62 HRC.Anløbning forlænger delens levetid, da det reducerer skørhed (bedste resultater opnås ved en hårdhed på 56-58 HRC).
Udfældningshærdning (ældning)
Udfældningshærdning eller aldring er to udtryk, der almindeligvis bruges til at beskrive den samme proces.Udfældningshærdning er en proces i tre trin: Materialet opvarmes først til en høj temperatur, derefter bratkøles og til sidst opvarmes til en lavere temperatur i en længere periode (ældes).Dette bevirker, at de legeringselementer, der oprindeligt fremstår som diskrete partikler af forskellig sammensætning, opløses og fordeler sig ensartet i metalmatrixen, på samme måde som sukkerkrystal opløses i vand, når opløsningen opvarmes.
Efter udfældningshærdning øges metallegeringernes styrke og hårdhed drastisk.For eksempel er 7075 en aluminiumslegering, almindeligvis brugt i rumfartsindustrien, til fremstilling af dele med trækstyrke, der kan sammenlignes med rustfrit stål, mens den har mindre end 3 gange vægten.
Kassehærdning og karburering
Case-hærdning er en familie af varmebehandlinger, der resulterer i dele med høj hårdhed på deres overflade, mens understregningsmaterialerne forbliver bløde.Dette foretrækkes ofte frem for at øge hårdheden af delen i hele dens volumen (for eksempel ved bratkøling), da hårdere dele også er mere skøre.
Karburering er den mest almindelige case-hærdende varmebehandling.Det involverer opvarmning af blødt stål i et kulstofrigt miljø og den efterfølgende bratkøling af delen for at låse kulstoffet i metalmatrixen.Dette øger overfladehårdheden af stål på samme måde, som anodisering øger overfladehårdheden af aluminiumslegeringer.
Indlægstid: 14-feb-2022