Podczas obróbki cieplnej aluminium i stopów aluminium często spotykane są różne problemy, takie jak:
- Niewłaściwe umiejscowienie części: Może to prowadzić do odkształcenia części, często z powodu niewystarczającego odprowadzania ciepła przez medium hartujące w wystarczająco szybkim tempie, aby uzyskać pożądane właściwości mechaniczne.
- Szybkie nagrzewanie: Może to skutkować odkształceniami termicznymi; prawidłowe rozmieszczenie części pozwala zapewnić równomierne nagrzewanie.
- Przegrzanie: Może prowadzić do częściowego stopienia lub topnienia eutektycznego.
-Złuszczanie powierzchni/utlenianie w wysokiej temperaturze.
- Nadmierne lub niewystarczające starzenie może skutkować utratą właściwości mechanicznych.
-Wahania parametrów czasu/temperatury/hartowania, które mogą powodować odchylenia właściwości mechanicznych i/lub fizycznych pomiędzy częściami i partiami.
- Ponadto, nierównomierny rozkład temperatury, niewystarczający czas izolacji i niewystarczające chłodzenie podczas obróbki cieplnej roztworu mogą przyczynić się do uzyskania niezadowalających rezultatów.
Obróbka cieplna jest kluczowym procesem cieplnym w przemyśle aluminiowym. Przyjrzyjmy się bliżej tej wiedzy.
1. Wstępne leczenie
Procesy wstępnej obróbki, które poprawiają strukturę i łagodzą naprężenia przed hartowaniem, są korzystne dla zmniejszenia odkształceń. Wstępna obróbka zazwyczaj obejmuje procesy takie jak wyżarzanie sferoidyzujące i wyżarzanie odprężające, a niektóre również przyjmują hartowanie i odpuszczanie lub normalizowanie.
Wyżarzanie odprężające: Podczas obróbki skrawaniem mogą powstawać naprężenia szczątkowe z powodu takich czynników jak metody obróbki, zaangażowanie narzędzia i prędkości skrawania. Nierównomierne rozłożenie tych naprężeń może prowadzić do odkształceń podczas hartowania. Aby złagodzić te efekty, konieczne jest wyżarzanie odprężające przed hartowaniem. Temperatura wyżarzania odprężającego wynosi zazwyczaj 500–700°C. Podczas ogrzewania w medium powietrznym stosuje się temperaturę 500–550°C z czasem utrzymywania 2–3 godzin, aby zapobiec utlenianiu i odwęgleniu. Odkształcenie części z powodu ciężaru własnego należy wziąć pod uwagę podczas ładowania, a inne procedury są podobne do standardowego wyżarzania.
Obróbka cieplna w celu poprawy struktury:Obejmuje to wyżarzanie sferoidyzujące, hartowanie i odpuszczanie oraz obróbkę normalizującą.
- Wyżarzanie sferoidyzujące: Niezbędna dla stali narzędziowej węglowej i stali narzędziowej stopowej podczas obróbki cieplnej, struktura uzyskana po wyżarzaniu sferoidyzującym znacząco wpływa na tendencję odkształceń podczas hartowania. Poprzez dostosowanie struktury po wyżarzaniu można zmniejszyć regularne odkształcenia podczas hartowania.
-Inne metody wstępnego przetwarzania: Różne metody mogą być stosowane w celu zmniejszenia zniekształceń hartowniczych, takie jak hartowanie i odpuszczanie, obróbka normalizująca. Wybór odpowiednich wstępnych obróbek, takich jak hartowanie i odpuszczanie, obróbka normalizująca, w oparciu o przyczynę zniekształcenia i materiał części, może skutecznie zmniejszyć zniekształcenie. Należy jednak zachować ostrożność w przypadku naprężeń szczątkowych i wzrostu twardości po odpuszczaniu, zwłaszcza obróbka hartownicza i odpuszczająca może zmniejszyć rozszerzalność podczas hartowania w przypadku stali zawierających W i Mn, ale ma niewielki wpływ na zmniejszenie odkształceń w przypadku stali takich jak GCr15.
W praktycznej produkcji identyfikacja przyczyny zniekształcenia hartowania, niezależnie od tego, czy jest ono spowodowane naprężeniami resztkowymi, czy słabą strukturą, jest niezbędna do skutecznego leczenia. Wyżarzanie odprężające powinno być przeprowadzane w przypadku zniekształceń spowodowanych naprężeniami resztkowymi, podczas gdy takie zabiegi jak odpuszczanie, które zmieniają strukturę, nie są konieczne i odwrotnie. Tylko wtedy można osiągnąć cel zmniejszenia zniekształcenia hartowania, aby obniżyć koszty i zapewnić jakość.
2.Operacja hartowania i ogrzewania
Temperatura hartowania: Temperatura hartowania znacząco wpływa na odkształcenie. Możemy osiągnąć cel zmniejszenia odkształcenia poprzez dostosowanie temperatury hartowania lub zarezerwowany naddatek na obróbkę jest taki sam jak temperatura hartowania, aby osiągnąć cel zmniejszenia odkształcenia lub rozsądnie wybrać i zarezerwować naddatek na obróbkę i temperaturę hartowania po testach obróbki cieplnej, aby zmniejszyć późniejszy naddatek na obróbkę. Wpływ temperatury hartowania na odkształcenie hartowania jest związany nie tylko z materiałem użytym w obrabianym przedmiocie, ale również z rozmiarem i kształtem obrabianego przedmiotu. Gdy kształt i rozmiar obrabianego przedmiotu są bardzo różne, chociaż materiał obrabianego przedmiotu jest taki sam, trend odkształcenia hartowania jest zupełnie inny i operator powinien zwrócić uwagę na tę sytuację w rzeczywistej produkcji.
Czas utrzymywania hartowania: Wybór czasu utrzymywania nie tylko zapewnia dokładne nagrzewanie i osiągnięcie pożądanej twardości lub właściwości mechanicznych po hartowaniu, ale także bierze pod uwagę jego wpływ na odkształcenie. Wydłużenie czasu utrzymywania hartowania zasadniczo zwiększa temperaturę hartowania, co jest szczególnie widoczne w przypadku stali wysokowęglowej i wysokochromowej.
Metody ładowania:Jeśli przedmiot obrabiany zostanie umieszczony w nieodpowiednim kształcie podczas podgrzewania, może to spowodować odkształcenie spowodowane ciężarem przedmiotu obrabianego lub odkształcenie spowodowane wzajemnym wyciskaniem między przedmiotami obrabianymi lub odkształcenie spowodowane nierównomiernym nagrzewaniem i chłodzeniem z powodu nadmiernego ułożenia przedmiotów obrabianych.
Metoda ogrzewania: W przypadku przedmiotów obrabianych o złożonych kształtach i różnej grubości, zwłaszcza tych z elementami o wysokiej zawartości węgla i stopów, kluczowy jest powolny i równomierny proces nagrzewania. Często konieczne jest wykorzystanie podgrzewania wstępnego, czasami wymagającego wielu cykli podgrzewania wstępnego. W przypadku większych przedmiotów obrabianych, które nie są skutecznie poddawane obróbce poprzez podgrzewanie wstępne, użycie pieca oporowego skrzynkowego z kontrolowanym podgrzewaniem może zmniejszyć odkształcenia spowodowane szybkim nagrzewaniem.
3. Operacja chłodzenia
Deformacja hartownicza jest przede wszystkim wynikiem procesu chłodzenia. Prawidłowy dobór medium hartowniczego, umiejętna obsługa i każdy etap procesu chłodzenia bezpośrednio wpływają na deformację hartowniczą.
Wybór medium hartującego: Zapewniając pożądaną twardość po hartowaniu, należy preferować łagodniejsze media hartownicze, aby zminimalizować odkształcenia. Zaleca się stosowanie podgrzewanych mediów do kąpieli w celu chłodzenia (aby ułatwić prostowanie, gdy część jest jeszcze gorąca) lub nawet chłodzenia powietrzem. Media o szybkości chłodzenia pomiędzy wodą i olejem mogą również zastąpić media podwójne woda-olej.
—Hartowanie w chłodzeniu powietrznym: Hartowanie w chłodzeniu powietrznym jest skuteczne w redukcji odkształceń hartowniczych stali szybkotnącej, stali chromowej do form i stali do mikroodkształceń chłodzonej powietrzem. W przypadku stali 3Cr2W8V, która nie wymaga wysokiej twardości po hartowaniu, hartowanie w chłodzeniu powietrznym można również stosować w celu redukcji odkształceń poprzez odpowiednią regulację temperatury hartowania.
—Chłodzenie i hartowanie oleju: olej jest medium hartowniczym o znacznie niższej szybkości chłodzenia niż woda, ale w przypadku tych przedmiotów obrabianych o wysokiej hartowności, małych rozmiarach, złożonym kształcie i dużej tendencji do odkształceń, szybkość chłodzenia oleju jest zbyt wysoka, ale w przypadku przedmiotów obrabianych o małych rozmiarach, ale słabej hartowności, szybkość chłodzenia oleju jest niewystarczająca. Aby rozwiązać powyższe sprzeczności i w pełni wykorzystać hartowanie olejowe w celu zmniejszenia odkształceń hartowniczych przedmiotów obrabianych, ludzie przyjęli metody dostosowywania temperatury oleju i zwiększania temperatury hartowania w celu rozszerzenia wykorzystania oleju.
—Zmiana temperatury oleju hartowniczego: stosowanie tej samej temperatury oleju do hartowania w celu zmniejszenia odkształcenia hartowniczego nadal ma następujące problemy, to znaczy, gdy temperatura oleju jest niska, odkształcenie hartownicze jest nadal duże, a gdy temperatura oleju jest wysoka, trudno jest zapewnić, że przedmiot obrabiany po hartowaniu będzie twardy. Pod wpływem połączonego wpływu kształtu i materiału niektórych przedmiotów obrabianych, zwiększenie temperatury oleju hartowniczego może również zwiększyć jego odkształcenie. Dlatego bardzo konieczne jest określenie temperatury oleju hartowniczego po przejściu testu zgodnie z rzeczywistymi warunkami materiału przedmiotu obrabianego, rozmiarem przekroju i kształtem.
Podczas stosowania gorącego oleju do hartowania, aby uniknąć pożaru spowodowanego wysoką temperaturą oleju powstałą podczas hartowania i chłodzenia, niezbędny sprzęt przeciwpożarowy powinien być zainstalowany w pobliżu zbiornika oleju. Ponadto wskaźnik jakości oleju hartowniczego powinien być regularnie sprawdzany, a nowy olej powinien być uzupełniany lub wymieniany na czas.
—Zwiększ temperaturę hartowania:Ta metoda jest odpowiednia dla małych przekrojów poprzecznych obrabianych elementów ze stali węglowej i nieco większych obrabianych elementów ze stali stopowej, które nie mogą spełnić wymagań twardości po podgrzaniu i utrwaleniu cieplnym w normalnych temperaturach hartowania i hartowaniu olejowym. Poprzez odpowiednie zwiększenie temperatury hartowania, a następnie hartowanie olejowe, można uzyskać efekt hartowania i zmniejszenia odkształceń. Podczas stosowania tej metody hartowania należy zachować ostrożność, aby zapobiec problemom, takim jak zgrubienie ziarna, obniżenie właściwości mechanicznych i żywotności obrabianego elementu z powodu zwiększonej temperatury hartowania.
—Klasyfikacja i hartowanie: Gdy twardość hartowania spełnia wymagania projektowe, klasyfikacja i austempering gorącego medium kąpielowego powinny być w pełni wykorzystane w celu osiągnięcia celu zmniejszenia odkształceń hartowniczych. Ta metoda jest również skuteczna w przypadku stali konstrukcyjnej węglowej o niskiej hartowności i stali narzędziowej o małym przekroju, w szczególności stali matrycowej zawierającej chrom i elementów obrabianych ze stali szybkotnącej o wysokiej hartowności. Klasyfikacja gorącego medium kąpielowego i metoda chłodzenia austemperingu są podstawowymi metodami hartowania dla tego rodzaju stali. Podobnie jest również skuteczna w przypadku tych stali węglowych i niskostopowych stali konstrukcyjnych, które nie wymagają wysokiej twardości hartowniczej.
Podczas hartowania w gorącej kąpieli należy zwrócić uwagę na następujące kwestie:
Po pierwsze, gdy kąpiel olejowa jest stosowana do sortowania i hartowania izotermicznego, należy ściśle kontrolować temperaturę oleju, aby zapobiec wystąpieniu pożaru.
Po drugie, podczas gaszenia solą azotanową zbiornik na sól azotanową powinien być wyposażony w niezbędne urządzenia i urządzenia chłodzące wodę. W przypadku innych środków ostrożności należy zapoznać się z odpowiednimi informacjami i nie będziemy ich tutaj powtarzać.
Po trzecie, temperatura izotermiczna powinna być ściśle kontrolowana podczas hartowania izotermicznego. Wysoka lub niska temperatura nie sprzyja redukcji odkształceń hartowniczych. Ponadto podczas hartowania austempering należy wybrać metodę zawieszania przedmiotu obrabianego, aby zapobiec odkształceniom spowodowanym przez ciężar przedmiotu obrabianego.
Po czwarte, podczas stosowania hartowania izotermicznego lub stopniowego w celu skorygowania kształtu przedmiotu obrabianego, gdy jest gorący, narzędzia i osprzęt powinny być w pełni wyposażone, a działanie powinno być szybkie w trakcie pracy. Zapobiegaj niekorzystnym skutkom dla jakości hartowania przedmiotu obrabianego.
Operacja chłodzenia:Umiejętne operowanie procesem chłodzenia ma istotny wpływ na odkształcenia hartownicze, zwłaszcza gdy do hartowania używa się wody lub oleju.
- Prawidłowy kierunek wprowadzania środka hartowniczego: Zazwyczaj symetrycznie wyważone lub wydłużone prętowate przedmioty obrabiane powinny być hartowane pionowo w medium. Części asymetryczne mogą być hartowane pod kątem. Prawidłowy kierunek ma na celu zapewnienie równomiernego chłodzenia wszystkich części, przy czym wolniejsze obszary chłodzące wchodzą do medium jako pierwsze, a następnie szybsze sekcje chłodzące. W praktyce kluczowe jest uwzględnienie kształtu przedmiotu obrabianego i jego wpływu na prędkość chłodzenia.
-Ruch przedmiotów obrabianych w medium hartowniczym: Części o powolnym stygnięciu powinny być zwrócone w stronę medium hartowniczego. Symetrycznie ukształtowane przedmioty obrabiane powinny podążać zrównoważoną i jednolitą ścieżką w medium, utrzymując małą amplitudę i szybki ruch. W przypadku cienkich i wydłużonych przedmiotów obrabianych stabilność podczas hartowania jest kluczowa. Unikaj kołysania i rozważ użycie zacisków zamiast wiązania drutem, aby uzyskać lepszą kontrolę.
-Prędkość gaszenia: Przedmioty obrabiane powinny być szybko hartowane. Szczególnie w przypadku cienkich, prętowych przedmiotów obrabianych, wolniejsze prędkości hartowania mogą prowadzić do zwiększonej deformacji gięcia i różnic w deformacji między sekcjami hartowanymi w różnym czasie.
- Kontrolowane chłodzenie:W przypadku elementów obrabianych o znacznych różnicach w przekroju poprzecznym należy zabezpieczyć sekcje wymagające szybszego chłodzenia za pomocą materiałów takich jak liny azbestowe lub blachy, aby zmniejszyć szybkość ich chłodzenia i uzyskać równomierne chłodzenie.
-Czas chłodzenia w wodzie: W przypadku przedmiotów obrabianych, które ulegają odkształceniom głównie z powodu naprężeń strukturalnych, należy skrócić czas ich chłodzenia w wodzie. W przypadku przedmiotów obrabianych, które ulegają odkształceniom głównie z powodu naprężeń cieplnych, należy wydłużyć czas ich chłodzenia w wodzie, aby zmniejszyć odkształcenia hartownicze.
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 21-02-2024
