Dowiedz się, w jaki sposób można zastosować obróbkę cieplną wielu stopów metali, aby radykalnie poprawić kluczowe właściwości fizyczne, takie jak twardość, wytrzymałość i skrawalność.
Wstęp
Obróbkę cieplną można zastosować do wielu stopów metali, aby radykalnie poprawić kluczowe właściwości fizyczne (na przykład twardość, wytrzymałość lub skrawalność).Zmiany te zachodzą w wyniku modyfikacji mikrostruktury, a czasami składu chemicznego materiału.
Obróbka ta obejmuje nagrzewanie stopów metali do (zwykle) ekstremalnych temperatur, po którym następuje etap chłodzenia w kontrolowanych warunkach.Temperatura, do której materiał jest podgrzewany, czas utrzymywania go w tej temperaturze i szybkość chłodzenia, mają ogromny wpływ na końcowe właściwości fizyczne stopu metalu.
W tym artykule dokonaliśmy przeglądu obróbki cieplnej, która jest odpowiednia dla najczęściej stosowanych stopów metali w obróbce CNC.Opisując wpływ tych procesów na właściwości końcowej części, ten artykuł pomoże Ci wybrać odpowiedni materiał do Twoich zastosowań.
Kiedy stosuje się obróbkę cieplną
Obróbkę cieplną można stosować do stopów metali w całym procesie produkcyjnym.W przypadku części obrabianych CNC obróbka cieplna jest zwykle stosowana:
Przed obróbką CNC: gdy wymagany jest znormalizowany gatunek stopu metalu, który jest łatwo dostępny, dostawca usług CNC wykona obróbkę części bezpośrednio z tego materiału podstawowego.Jest to często najlepsza opcja skrócenia czasu realizacji.
Po obróbce CNC: Niektóre obróbki cieplne znacznie zwiększają twardość materiału lub są stosowane jako etap wykańczający po formowaniu.W takich przypadkach obróbka cieplna jest stosowana po obróbce CNC, ponieważ wysoka twardość zmniejsza skrawalność materiału.Na przykład jest to standardowa praktyka podczas obróbki części stalowych narzędzi CNC.
Typowa obróbka cieplna materiałów CNC
Wyżarzanie, odprężanie i odpuszczanie
Wyżarzanie, odpuszczanie i odprężanie obejmuje podgrzewanie stopu metalu do wysokiej temperatury, a następnie powolne chłodzenie materiału, zwykle na powietrzu lub w piecu.Różnią się temperaturą, do której materiał jest podgrzewany oraz kolejnością w procesie produkcyjnym.
Podczas wyżarzania metal jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, a następnie powoli schładzany w celu uzyskania pożądanej mikrostruktury.Wyżarzanie jest zwykle stosowane do wszystkich stopów metali po formowaniu i przed jakąkolwiek dalszą obróbką w celu ich zmiękczenia i poprawy ich skrawalności.Jeśli nie określono innej obróbki cieplnej, większość części obrabianych CNC będzie miała właściwości materiału stanu wyżarzenia.
Odprężanie polega na podgrzaniu części do wysokiej temperatury (ale niższej niż wyżarzanie) i jest zwykle stosowane po obróbce CNC w celu wyeliminowania naprężeń resztkowych powstających w procesie produkcyjnym.W ten sposób produkowane są części o bardziej spójnych właściwościach mechanicznych.
Odpuszczanie również ogrzewa część w temperaturze niższej niż wyżarzanie i jest zwykle stosowane po hartowaniu (patrz następna sekcja) stali miękkich (1045 i A36) i stali stopowych (4140 i 4240) w celu zmniejszenia ich kruchości i poprawy ich właściwości mechanicznych.
Gaszenie
Hartowanie polega na podgrzaniu metalu do bardzo wysokiej temperatury, po którym następuje szybki etap chłodzenia, zwykle przez zanurzenie materiału w oleju lub wodzie lub wystawienie na działanie strumienia chłodnego powietrza.Szybkie chłodzenie „blokuje” zmiany w mikrostrukturze, jakim poddawany jest materiał po podgrzaniu, w wyniku czego części mają bardzo wysoką twardość.
Części są zwykle hartowane jako ostatni krok w procesie produkcyjnym po obróbce CNC (pomyśl o kowalach zanurzających swoje ostrza w oleju), ponieważ zwiększona twardość utrudnia obróbkę materiału.
Stale narzędziowe są hartowane po obróbce CNC, aby uzyskać bardzo wysoką twardość powierzchni.Następnie można zastosować proces odpuszczania do kontrolowania uzyskanej twardości.Na przykład stal narzędziowa A2 ma twardość 63-65 Rockwell C po hartowaniu, ale może być hartowana do twardości w zakresie od 42 do 62 HRC.Odpuszczanie przedłuża żywotność części, ponieważ zmniejsza kruchość (najlepsze wyniki uzyskuje się dla twardości 56-58 HRC).
Utwardzanie wytrącające (starzenie)
Utwardzanie lub starzenie przez wytrącanie to dwa terminy powszechnie używane do opisania tego samego procesu.Utwardzanie wydzieleniowe jest procesem trzyetapowym: materiał jest najpierw podgrzewany do wysokiej temperatury, następnie hartowany, a na koniec podgrzewany do niższej temperatury przez długi czas (starzenie).Powoduje to, że pierwiastki stopowe, które początkowo wyglądają jak oddzielne cząstki o różnym składzie, rozpuszczają się i równomiernie rozprowadzają w metalowej osnowie, w podobny sposób, jak kryształki cukru rozpuszczają się w wodzie po podgrzaniu roztworu.
Po utwardzeniu wydzieleniowym drastycznie wzrasta wytrzymałość i twardość stopów metali.Na przykład 7075 to stop aluminium, powszechnie stosowany w przemyśle lotniczym do produkcji części o wytrzymałości na rozciąganie porównywalnej ze stalą nierdzewną, a jednocześnie mający mniej niż 3-krotność masy.
Hartowanie powierzchniowe i nawęglanie
Utwardzanie powierzchniowe to rodzina obróbki cieplnej, w wyniku której części mają wysoką twardość na powierzchni, podczas gdy materiały dolne pozostają miękkie.Jest to często preferowane zamiast zwiększania twardości części w całej jej objętości (na przykład przez hartowanie), ponieważ twardsze części są również bardziej kruche.
Nawęglanie jest najpowszechniejszą obróbką cieplną utwardzającą powierzchniowo.Obejmuje ogrzewanie stali miękkich w środowisku bogatym w węgiel, a następnie hartowanie części w celu zablokowania węgla w metalowej osnowie.Zwiększa to twardość powierzchni stali w podobny sposób, jak anodowanie zwiększa twardość powierzchni stopów aluminium.
Czas postu: 14-02-2022