Opi kuinka lämpökäsittelyjä voidaan soveltaa moniin metalliseoksiin keskeisten fysikaalisten ominaisuuksien, kuten kovuuden, lujuuden ja työstettävyyden, parantamiseksi.
Johdanto
Lämpökäsittelyjä voidaan soveltaa moniin metalliseoksiin keskeisten fysikaalisten ominaisuuksien (esimerkiksi kovuuden, lujuuden tai työstettävyyden) parantamiseksi.Nämä muutokset johtuvat materiaalin mikrorakenteen ja joskus kemiallisen koostumuksen muutoksista.
Nämä käsittelyt sisältävät metalliseosten kuumentamisen (yleensä) äärilämpötiloihin, mitä seuraa jäähdytysvaihe kontrolloiduissa olosuhteissa.Lämpötila, johon materiaali kuumennetaan, aika, jonka se pidetään tässä lämpötilassa, ja jäähdytysnopeus vaikuttavat kaikki suuresti metalliseoksen lopullisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin.
Tässä artikkelissa tarkastelimme lämpökäsittelyjä, jotka koskevat CNC-työstössä yleisimmin käytettyjä metalliseoksia.Kuvaamalla näiden prosessien vaikutusta viimeisen osan ominaisuuksiin, tämä artikkeli auttaa sinua valitsemaan oikean materiaalin sovelluksiisi.
Milloin lämpökäsittelyjä käytetään
Lämpökäsittelyjä voidaan soveltaa metalliseoksiin koko valmistusprosessin ajan.CNC-koneistetuille osille lämpökäsittelyjä käytetään tyypillisesti joko:
Ennen CNC-työstöä: Kun vaaditaan standardisoitua metalliseoksen laatua, joka on helposti saatavilla, CNC-palveluntarjoaja koneistaa osat suoraan kyseisestä materiaalista.Tämä on usein paras vaihtoehto toimitusaikojen lyhentämiseen.
CNC-työstön jälkeen: Jotkut lämpökäsittelyt lisäävät merkittävästi materiaalin kovuutta tai niitä käytetään viimeistelyvaiheena muotoilun jälkeen.Näissä tapauksissa lämpökäsittely suoritetaan CNC-työstön jälkeen, koska korkea kovuus heikentää materiaalin työstettävyyttä.Tämä on esimerkiksi vakiokäytäntö CNC-työstettäessä työkaluteräsosia.
Yleisiä CNC-materiaalien lämpökäsittelyjä
Hehkutus, stressiä lievittävä ja karkaisu
Hehkutus, karkaisu ja jännityksenpoisto kaikki sisältävät metalliseoksen kuumentamisen korkeaan lämpötilaan ja sen jälkeisen materiaalin jäähdytyksen hitaasti, yleensä ilmassa tai uunissa.Ne eroavat toisistaan lämpötilassa, johon materiaali lämmitetään, ja valmistusprosessin järjestyksessä.
Hehkutuksessa metalli kuumennetaan erittäin korkeaan lämpötilaan ja jäähdytetään sitten hitaasti halutun mikrorakenteen saavuttamiseksi.Hehkutusta käytetään yleensä kaikkiin metalliseoksiin muotoilun jälkeen ja ennen jatkokäsittelyä niiden pehmentämiseksi ja työstettävyyden parantamiseksi.Jos muuta lämpökäsittelyä ei ole määritelty, useimmilla CNC-koneistetuilla osilla on hehkutetun tilan materiaaliominaisuudet.
Jännitystenpoistoon liittyy osan kuumentaminen korkeaan lämpötilaan (mutta alhaisempaan lämpötilaan kuin hehkutus), ja sitä käytetään yleensä CNC-työstön jälkeen valmistusprosessista syntyvien jäännösjännitysten poistamiseksi.Näin saadaan osia, joilla on yhtenäisemmät mekaaniset ominaisuudet.
Karkaisu lämmittää myös osan alempaan lämpötilaan kuin hehkutus, ja sitä käytetään yleensä mietojen terästen (1045 ja A36) ja seosterästen (4140 ja 4240) karkaisun jälkeen (katso seuraava osa) niiden haurauden vähentämiseksi ja mekaanisen suorituskyvyn parantamiseksi.
Sammutus
Sammutus käsittää metallin kuumentamisen erittäin korkeaan lämpötilaan, jota seuraa nopea jäähdytysvaihe, yleensä kastamalla materiaali öljyyn tai veteen tai altistamalla viileälle ilmavirralle.Nopea jäähdytys "lukitsee" materiaalin kuumennettaessa tapahtuvat muutokset mikrorakenteessa, jolloin syntyy erittäin kovia osia.
Osat karkaistaan yleensä valmistusprosessin viimeisenä vaiheena CNC-työstön jälkeen (ajattele sepäitä, jotka kastavat teränsä öljyyn), koska kovuuden lisääntyminen vaikeuttaa materiaalin työstämistä.
Työkaluteräkset karkaistaan CNC-työstön jälkeen niiden erittäin korkeiden pintakovuusominaisuuksien saavuttamiseksi.Karkaisuprosessia voidaan sitten käyttää tuloksena olevan kovuuden säätelyyn.Esimerkiksi työkaluteräksen A2 kovuus on 63-65 Rockwell C karkaisun jälkeen, mutta se voidaan karkaista 42 - 62 HRC:n välillä.Karkaisu pidentää osan käyttöikää, koska se vähentää haurautta (parhaat tulokset saavutetaan kovuudella 56-58 HRC).
Sadekovettuminen (vanheneminen)
Saostumiskovettuminen tai vanheneminen ovat kaksi termiä, joita käytetään yleisesti kuvaamaan samaa prosessia.Saostuskarkaisu on kolmivaiheinen prosessi: materiaali kuumennetaan ensin korkeassa lämpötilassa, sitten sammutetaan ja lopuksi kuumennetaan alempaan lämpötilaan pitkäksi aikaa (vanhennetaan).Tämä aiheuttaa seoksen alkuaineiden, jotka näyttävät alun perin erillisinä, koostumukseltaan eri hiukkasina, liukenemaan ja jakautumaan tasaisesti metallimatriisiin samalla tavalla kuin sokerikiteet liukenevat veteen, kun liuosta kuumennetaan.
Saostuskarkaisun jälkeen metalliseosten lujuus ja kovuus kasvavat rajusti.Esimerkiksi 7075 on alumiiniseos, jota käytetään yleisesti ilmailuteollisuudessa valmistamaan osia, joiden vetolujuus on verrattavissa ruostumattomaan teräkseen, mutta jonka paino on alle 3 kertaa.
Kotelon karkaisu ja hiiletys
Case hardening on lämpökäsittelyjen perhe, jonka pintaan saadaan erittäin kovia osia, mutta alleviivausmateriaalit pysyvät pehmeinä.Tämä on usein parempi kuin osan kovuuden lisääminen koko tilavuudessa (esimerkiksi karkaisemalla), koska kovemmat osat ovat myös hauraampia.
Hiiletys on yleisin kotelon karkaiseva lämpökäsittely.Se sisältää mietojen terästen kuumentamisen hiilipitoisessa ympäristössä ja sen jälkeisen osan sammutuksen hiilen lukitsemiseksi metallimatriisiin.Tämä lisää terästen pintakovuutta samalla tavalla kuin anodisointi lisää alumiiniseosten pintakovuutta.
Postitusaika: 14.2.2022