Naučite kako se toplinski tretmani mogu primijeniti na mnoge metalne legure kako bi se drastično poboljšala ključna fizička svojstva poput tvrdoće, čvrstoće i obradivosti.
Uvod
Toplinska obrada može se primijeniti na mnoge metalne legure kako bi se drastično poboljšala ključna fizička svojstva (na primjer tvrdoća, čvrstoća ili obradivost).Ove promjene nastaju zbog modifikacija mikrostrukture, a ponekad i hemijskog sastava materijala.
Ti tretmani uključuju zagrijavanje metalnih legura do (obično) ekstremnih temperatura, nakon čega slijedi korak hlađenja u kontroliranim uvjetima.Temperatura do koje se materijal zagrijava, vrijeme održavanja na toj temperaturi i brzina hlađenja uvelike utječu na konačna fizička svojstva metalne legure.
U ovom članku smo pregledali toplinske tretmane koji su relevantni za najčešće korištene metalne legure u CNC obradi.Opisujući učinak ovih procesa na svojstva završnog dijela, ovaj članak će vam pomoći da odaberete pravi materijal za vašu primjenu.
Kada se primjenjuju toplinski tretmani
Toplinska obrada može se primijeniti na metalne legure tokom cijelog procesa proizvodnje.Za CNC obrađene dijelove, toplinski tretmani se obično primjenjuju ili:
Prije CNC obrade: Kada se zahtijeva standardizirana klasa metalne legure koja je lako dostupna, dobavljač CNC usluga će obraditi dijelove direktno iz tog zaliha materijala.Ovo je često najbolja opcija za smanjenje vremena isporuke.
Nakon CNC obrade: Neki toplinski tretmani značajno povećavaju tvrdoću materijala ili se koriste kao završni korak nakon oblikovanja.U tim slučajevima se toplinska obrada primjenjuje nakon CNC obrade, jer visoka tvrdoća smanjuje obradivost materijala.Na primjer, ovo je standardna praksa kada CNC obrađuje čelične dijelove alata.
Uobičajeni toplinski tretmani za CNC materijale
Žarenje, ublažavanje stresa i kaljenje
Žarenje, kaljenje i oslobađanje od naprezanja uključuju zagrijavanje metalne legure do visoke temperature i naknadno hlađenje materijala sporom brzinom, obično na zraku ili u pećnici.Razlikuju se po temperaturi na koju se materijal zagrijava i po redoslijedu u procesu proizvodnje.
Prilikom žarenja, metal se zagrijava na vrlo visoku temperaturu, a zatim polako hladi kako bi se postigla željena mikrostruktura.Žarenje se obično primjenjuje na sve metalne legure nakon oblikovanja i prije bilo kakve daljnje obrade kako bi se omekšale i poboljšala njihova obradivost.Ako druga termička obrada nije specificirana, većina CNC obrađenih dijelova imat će svojstva materijala žarenog stanja.
Oslobađanje od naprezanja uključuje zagrijavanje dijela na visoku temperaturu (ali nižu od žarenja) i obično se koristi nakon CNC obrade, kako bi se eliminisala zaostala naprezanja nastala iz procesa proizvodnje.Na ovaj način se proizvode dijelovi sa konzistentnijim mehaničkim svojstvima.
Kaljenje također zagrijava dio na temperaturi nižoj od žarenja, a obično se koristi nakon gašenja (vidi sljedeći odjeljak) mekih čelika (1045 i A36) i legiranih čelika (4140 i 4240) kako bi se smanjila njihova lomljivost i poboljšale njihove mehaničke performanse.
Gašenje
Kašenje uključuje zagrijavanje metala na vrlo visoku temperaturu, nakon čega slijedi korak brzog hlađenja, obično potapanjem materijala u ulje ili vodu ili izlaganjem struji hladnog zraka.Brzo hlađenje „zaključava“ promjene u mikrostrukturi kojima materijal prolazi kada se zagrije, što rezultira dijelovima vrlo visoke tvrdoće.
Dijelovi se obično gaše kao završni korak u proizvodnom procesu nakon CNC obrade (mislite na kovače koji umaču svoje oštrice u ulje), jer povećana tvrdoća otežava obradu materijala.
Alatni čelici se gaše nakon CNC obrade kako bi se postigla njihova vrlo visoka svojstva površinske tvrdoće.Proces kaljenja se tada može koristiti za kontrolu rezultujuće tvrdoće.Na primjer, alatni čelik A2 ima tvrdoću od 63-65 Rockwell C nakon gašenja, ali se može temperirati na tvrdoću u rasponu između 42 i 62 HRC.Kaljenje produžava vijek trajanja dijela, jer smanjuje lomljivost (najbolji rezultati se postižu za tvrdoću od 56-58 HRC).
Precipitacijsko stvrdnjavanje (starenje)
Precipitacijsko očvršćavanje ili starenje su dva pojma koja se obično koriste za opisivanje istog procesa.Precipitacijsko stvrdnjavanje je proces u tri koraka: materijal se prvo zagrijava na visokoj temperaturi, zatim gali i konačno zagrijava na nižu temperaturu tokom dužeg vremenskog perioda (odležavanje).Ovo uzrokuje da se elementi legure koji se u početku pojavljuju kao diskretne čestice različitog sastava otapaju i ravnomjerno raspoređuju u metalnoj matrici, na sličan način na koji se kristal šećera otapa u vodi kada se otopina zagrije.
Nakon taložnog stvrdnjavanja, čvrstoća i tvrdoća metalnih legura se drastično povećavaju.Na primjer, 7075 je aluminijska legura, koja se obično koristi u zrakoplovnoj industriji, za proizvodnju dijelova vlačne čvrstoće uporedive sa nehrđajućim čelikom, a ima manje od 3 puta veću težinu.
Očvršćavanje kućišta i karburizacija
Očvršćavanje kućišta je porodica termičkih tretmana koji rezultiraju dijelovima s visokom tvrdoćom na površini, dok donji materijali ostaju mekani.Ovo se često preferira u odnosu na povećanje tvrdoće dijela u cijelom njegovom volumenu (na primjer, gašenjem), jer su tvrđi dijelovi također krhkiji.
Karburizacija je najčešća termička obrada stvrdnjavanja kućišta.To uključuje zagrijavanje mekih čelika u okruženju bogatom ugljikom i naknadno gašenje dijela kako bi se ugljik zaključao u metalnoj matrici.Ovo povećava površinsku tvrdoću čelika na sličan način na koji anodizacija povećava površinsku tvrdoću aluminijskih legura.
Vrijeme objave: Feb-14-2022