Lär dig hur värmebehandlingar kan tillämpas på många metallegeringar för att drastiskt förbättra viktiga fysiska egenskaper som hårdhet, styrka och bearbetbarhet.
Introduktion
Värmebehandlingar kan tillämpas på många metallegeringar för att drastiskt förbättra viktiga fysikaliska egenskaper (till exempel hårdhet, styrka eller bearbetbarhet).Dessa förändringar sker på grund av modifieringar av mikrostrukturen och ibland den kemiska sammansättningen av materialet.
Dessa behandlingar innefattar uppvärmning av metallegeringarna till (vanligtvis) extrema temperaturer, följt av ett kylningssteg under kontrollerade förhållanden.Temperaturen materialet värms upp till, tiden det hålls vid den temperaturen och kylningshastigheten påverkar alla i hög grad de slutliga fysikaliska egenskaperna hos metallegeringen.
I den här artikeln har vi granskat de värmebehandlingar som är relevanta för de mest använda metallegeringarna inom CNC-bearbetning.Genom att beskriva effekten av dessa processer till egenskaperna hos den sista delen, hjälper den här artikeln dig att välja rätt material för dina applikationer.
När används värmebehandlingar
Värmebehandlingar kan tillämpas på metallegeringar under hela tillverkningsprocessen.För CNC-bearbetade delar tillämpas värmebehandlingar vanligtvis antingen:
Före CNC-bearbetning: När en standardiserad kvalitet av en metallegering efterfrågas som är lättillgänglig, kommer CNC-tjänsteleverantören att bearbeta delarna direkt från det lagermaterialet.Detta är ofta det bästa alternativet för att minska ledtiderna.
Efter CNC-bearbetning: Vissa värmebehandlingar ökar materialets hårdhet avsevärt eller används som ett efterbehandlingssteg efter formningen.I dessa fall tillämpas värmebehandlingen efter CNC-bearbetning, eftersom hög hårdhet minskar bearbetbarheten av ett material.Detta är till exempel standardpraxis vid CNC-bearbetning av verktygsståldelar.
Vanliga värmebehandlingar för CNC-material
Glödgning, avstressande & tempererande
Glödgning, härdning och stressavlastning involverar alla uppvärmning av metallegeringen till en hög temperatur och den efterföljande kylningen av materialet i långsam takt, vanligtvis i luft eller i ugnen.De skiljer sig åt i den temperatur som materialet värms upp till och i ordningen i tillverkningsprocessen.
Vid glödgning värms metallen till en mycket hög temperatur och kyls sedan långsamt för att uppnå önskad mikrostruktur.Glödgning tillämpas vanligtvis på alla metallegeringar efter formning och före ytterligare bearbetning för att mjuka upp dem och förbättra deras bearbetbarhet.Om en annan värmebehandling inte specificeras, kommer de flesta CNC-bearbetade delar att ha materialegenskaperna i det glödgade tillståndet.
Avspänningsavlastning innebär uppvärmning av delen till en hög temperatur (men lägre än glödgning) och används vanligtvis efter CNC-bearbetning för att eliminera restspänningar som skapas från tillverkningsprocessen.På så sätt produceras delar med mer konsekventa mekaniska egenskaper.
Anlöpning värmer också delen vid en temperatur som är lägre än glödgning, och den används vanligtvis efter härdning (se nästa avsnitt) av mjukt stål (1045 och A36) och legerat stål (4140 och 4240) för att minska deras sprödhet och förbättra deras mekaniska prestanda.
Släckning
Släckning innebär uppvärmning av metallen till en mycket hög temperatur, följt av ett snabbt nedkylningssteg, vanligtvis genom att doppa materialet i olja eller vatten eller utsätta det för en ström av kall luft.Snabb kylning ”låser in” de förändringar i mikrostrukturen som materialet genomgår vid upphettning, vilket resulterar i delar med mycket hög hårdhet.
Delar härdas vanligtvis som ett sista steg i tillverkningsprocessen efter CNC-bearbetning (tänk på smeder som doppar sina blad i olja), eftersom ökad hårdhet gör materialet svårare att bearbeta.
Verktygsstål härdas efter CNC-bearbetning för att uppnå sina mycket höga ythårdhetsegenskaper.En härdningsprocess kan sedan användas för att kontrollera den resulterande hårdheten.Verktygsstål A2 har till exempel en hårdhet på 63-65 Rockwell C efter härdning men kan härdas till en hårdhet mellan 42 och 62 HRC.Anlöpning förlänger delens livslängd, eftersom det minskar sprödheten (bästa resultat uppnås för en hårdhet på 56-58 HRC).
Nederbördshärdning (åldrande)
Nederbördshärdning eller åldrande är två termer som vanligtvis används för att beskriva samma process.Nederbördshärdning är en process i tre steg: materialet värms först upp till en hög temperatur, släcks sedan och värms slutligen till en lägre temperatur under en lång tidsperiod (åldras).Detta gör att legeringselementen som initialt uppträder som diskreta partiklar av olika sammansättning löses upp och fördelar sig likformigt i metallmatrisen, på ett liknande sätt som sockerkristaller löses upp i vatten när lösningen värms upp.
Efter fällningshärdning ökar styrkan och hårdheten hos metallegeringarna drastiskt.Till exempel är 7075 en aluminiumlegering, vanligen använd inom flygindustrin, för att tillverka delar med draghållfasthet jämförbar med rostfritt stål, samtidigt som den har mindre än 3 gånger vikten.
Case Härdning & uppkolning
Case härdning är en familj av värmebehandlingar som resulterar i delar med hög hårdhet på sin yta, medan understrykningsmaterialen förblir mjuka.Detta föredras ofta framför att öka delens hårdhet genom hela dess volym (till exempel genom härdning), eftersom hårdare delar också är sprödare.
Karburering är den vanligaste härdande värmebehandlingen.Det innebär uppvärmning av mjukt stål i en kolrik miljö och efterföljande härdning av delen för att låsa kolet i metallmatrisen.Detta ökar ythårdheten hos stål på liknande sätt som anodisering ökar ythårdheten hos aluminiumlegeringar.
Posttid: 2022-02-14