Rolą obróbki cieplnej aluminium jest poprawa właściwości mechanicznych materiałów, eliminacja naprężeń szczątkowych oraz poprawa skrawalności metali. Ze względu na cel obróbki cieplnej, procesy można podzielić na dwie kategorie: obróbkę cieplną wstępną i obróbkę cieplną końcową.
Celem obróbki cieplnej jest poprawa wydajności obróbki, eliminacja naprężeń wewnętrznych i przygotowanie dobrej struktury metalograficznej do końcowej obróbki cieplnej. Proces obróbki cieplnej obejmuje wyżarzanie, normalizowanie, starzenie, hartowanie i odpuszczanie itd.
1) Wyżarzanie i normalizowanie
Wyżarzanie i normalizowanie stosuje się do obróbki plastycznej na gorąco aluminiowych półfabrykatów. Stal węglowa i stopowa o zawartości węgla powyżej 0,5% jest często wyżarzana w celu zmniejszenia twardości i zwiększenia łatwości cięcia; stal węglowa i stopowa o zawartości węgla poniżej 0,5% jest stosowana w celu uniknięcia przywierania do noża, gdy twardość jest zbyt niska. Należy również zastosować obróbkę normalizującą. Wyżarzanie i normalizowanie pozwala na uzyskanie drobnego ziarna i jednolitej struktury oraz przygotowanie do późniejszej obróbki cieplnej. Wyżarzanie i normalizowanie zazwyczaj przeprowadza się po wyprodukowaniu półfabrykatu, a przed obróbką zgrubną.
2) Leczenie starzenia
Proces starzenia jest stosowany głównie w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych powstających podczas produkcji wykrojów i obróbki skrawaniem.
Aby uniknąć nadmiernego obciążenia transportem, w przypadku części o ogólnej precyzji wystarczy wykonać jeden proces starzenia przed obróbką wykończeniową. Natomiast w przypadku części o wysokich wymaganiach precyzji, takich jak obudowa wiertarki współrzędnościowej itp., należy wykonać dwa lub kilka procesów starzenia. Proste części zazwyczaj nie wymagają starzenia.
Oprócz odlewów, w przypadku niektórych precyzyjnych części o niskiej sztywności, takich jak śruby precyzyjne, w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych powstających podczas obróbki i stabilizacji dokładności obróbki, często stosuje się wielokrotne starzenie pomiędzy obróbką zgrubną a półwykańczającą. W przypadku niektórych wałów starzenie powinno być również przeprowadzane po procesie prostowania.
3) Hartowanie i odpuszczanie
Hartowanie i odpuszczanie odnosi się do wysokotemperaturowego odpuszczania po hartowaniu. Pozwala ono uzyskać jednorodną i odpuszczoną strukturę sorbitu, która jest preparatem zmniejszającym odkształcenia podczas hartowania powierzchniowego i azotowania. Dlatego hartowanie i odpuszczanie może być również stosowane jako obróbka cieplna.
Ze względu na lepsze właściwości mechaniczne części poddanych hartowaniu i odpuszczaniu, proces ten może być również stosowany jako końcowy proces obróbki cieplnej w przypadku niektórych części, od których nie wymaga się dużej twardości i odporności na zużycie.
Celem końcowej obróbki cieplnej jest poprawa właściwości mechanicznych, takich jak twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość. Proces obróbki cieplnej obejmuje hartowanie, nawęglanie i hartowanie oraz azotowanie.
1) Hartowanie
Hartowanie dzieli się na hartowanie powierzchniowe i hartowanie całkowite. Spośród nich, hartowanie powierzchniowe jest szeroko stosowane ze względu na niewielkie odkształcenia, utlenianie i odwęglenie, a hartowanie powierzchniowe charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością zewnętrzną i dobrą odpornością na zużycie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrej wytrzymałości wewnętrznej i wysokiej udarności. Aby poprawić właściwości mechaniczne części hartowanych powierzchniowo, często wymagana jest obróbka cieplna, taka jak hartowanie i odpuszczanie lub normalizowanie, jako wstępna obróbka cieplna. Ogólna ścieżka procesu obejmuje: wykrawanie, kucie, normalizowanie, wyżarzanie, obróbkę zgrubną, hartowanie i odpuszczanie, obróbkę półwykańczającą, hartowanie powierzchniowe i wykańczającą.
2) Nawęglanie i hartowanie
Nawęglanie i hartowanie ma na celu najpierw zwiększenie zawartości węgla w warstwie powierzchniowej elementu. Po hartowaniu warstwa powierzchniowa uzyskuje wysoką twardość, a rdzeń zachowuje pewną wytrzymałość, wysoką udarność i plastyczność. Nawęglanie dzieli się na nawęglanie całkowite i częściowe. Podczas nawęglania częściowego należy zastosować środki zapobiegające przesiąkaniu w przypadku elementów nienawęglanych. Ponieważ nawęglanie i hartowanie powoduje duże odkształcenia, a głębokość nawęglania wynosi zazwyczaj od 0,5 do 2 mm, proces nawęglania jest zazwyczaj przeprowadzany pomiędzy obróbką półwykańczającą a wykańczającą.
Proces obejmuje zazwyczaj: wykrawanie, kucie, normalizowanie, obróbkę zgrubną, półwykańczanie, nawęglanie i hartowanie, wykańczanie. Jeśli nienawęglana część części nawęglanej i hartowanej przyjmuje plan procesu usuwania nadmiaru warstwy nawęglonej po zwiększeniu marginesu, proces usuwania nadmiaru warstwy nawęglonej powinien być przeprowadzony po nawęglaniu i hartowaniu, a przed hartowaniem.
3) Obróbka azotowaniem
Azotowanie to proces infiltracji atomów azotu w powierzchnię metalu w celu uzyskania warstwy związków azotu. Warstwa azotowania może poprawić twardość, odporność na zużycie, wytrzymałość zmęczeniową i odporność na korozję powierzchni elementu. Ponieważ temperatura azotowania jest niska, odkształcenie jest niewielkie, a warstwa azotowania jest cienka, zazwyczaj nie większa niż 0,6–0,7 mm, proces azotowania powinien być przeprowadzany jak najpóźniej. Aby zmniejszyć odkształcenia podczas azotowania, zazwyczaj stosuje się odpuszczanie w wysokiej temperaturze w celu odprężenia.
Edytowane przez May Jiang z MAT Alumin
Czas publikacji: 04.09.2023
