Alumiinin lämpökäsittelyn tehtävänä on parantaa materiaalien mekaanisia ominaisuuksia, poistaa jäännösjännityksiä ja parantaa metallien lastuttavuutta. Lämpökäsittelyn eri tarkoitusten mukaan prosessit voidaan jakaa kahteen luokkaan: esilämpökäsittely ja lopullinen lämpökäsittely.
Esilämpökäsittelyn tarkoituksena on parantaa prosessointitehoa, poistaa sisäinen jännitys ja valmistella hyvä metallografinen rakenne lopullista lämpökäsittelyä varten. Lämpökäsittelyprosessiin kuuluvat hehkutus, normalisointi, vanhentaminen, sammutus ja päästö sekä niin edelleen.
1) Hehkutus ja normalisointi
Kuumatyöstetyille alumiiniaihioille käytetään hehkutusta ja normalisointia. Hiiliterästä ja seosterästä, jonka hiilipitoisuus on yli 0,5 %, hehkutetaan usein niiden kovuuden vähentämiseksi ja leikkaamisen helpottamiseksi. Hiiliterästä ja seosterästä, jonka hiilipitoisuus on alle 0,5 %, käytetään, jotta vältetään tarttuminen veitseen, kun kovuus on liian alhainen. Ja käytetään normalisointikäsittelyä. Hehkutus ja normalisointi voivat edelleen hienosäätää rakeita ja yhtenäistää rakennetta ja valmistaa sitä seuraavaan lämpökäsittelyyn. Hehkutus ja normalisointi järjestetään yleensä aihion valmistuksen jälkeen ja ennen karkeaa koneistusta.
2) Ikääntymisen hoito
Vanhennuskäsittelyä käytetään pääasiassa aihioiden valmistuksessa ja koneistuksessa syntyvän sisäisen jännityksen poistamiseen.
Liiallisen kuljetustyömäärän välttämiseksi yleisen tarkkuuden omaavien osien kohdalla riittää yksi vanhennuskäsittely ennen viimeistelyä. Kuitenkin osille, joilla on korkeat tarkkuusvaatimukset, kuten jigiporakoneen laatikko jne., tulisi järjestää kaksi tai useampi vanhennuskäsittely. Yksinkertaiset osat eivät yleensä tarvitse vanhennuskäsittelyä.
Valukappaleiden lisäksi joillekin tarkkuusosille, joilla on heikko jäykkyys, kuten tarkkuusruuvit, järjestetään usein useita vanhentamiskäsittelyjä karkean työstön ja esiviimeistelyn välillä, jotta voidaan poistaa käsittelyn aikana syntyvä sisäinen jännitys ja vakauttaa osien käsittelytarkkuus. Joillekin akseliosille vanhentamiskäsittely tulisi järjestää myös oikaisuprosessin jälkeen.
3) Sammutus ja päästö
Sammutus ja päästö viittaa korkean lämpötilan päästöön sammutuksen jälkeen. Se voi saada aikaan tasaisen ja karkaistun sorbiittirakenteen, joka on valmiste muodonmuutoksen vähentämiseksi pinnan sammutuksen ja nitrauskäsittelyn aikana. Siksi sammutusta ja päästöä voidaan käyttää myös esilämmityskäsittelynä.
Sammutus- ja päästöosien parempien kokonaisvaltaisten mekaanisten ominaisuuksien ansiosta sitä voidaan käyttää myös viimeisenä lämpökäsittelyprosessina joillekin osille, jotka eivät vaadi suurta kovuutta ja kulutuskestävyyttä.
Viimeisen lämpökäsittelyn tarkoituksena on parantaa mekaanisia ominaisuuksia, kuten kovuutta, kulutuskestävyyttä ja lujuutta. Lämpökäsittelyprosessiin kuuluvat sammutus, hiiletys ja sammutus sekä nitrauskäsittely.
1) Sammutus
Sammutus jaetaan pintasammutukseen ja kokonaissammutukseen. Pintasammutusta käytetään laajalti sen pienen muodonmuutoksen, hapettumisen ja hiilenpoiston vuoksi. Pintasammutuksen etuna on myös korkea ulkoinen lujuus ja hyvä kulutuskestävyys, samalla kun sillä säilyy hyvä sisäinen sitkeys ja vahva iskunkestävyys. Pintasammutuksen osien mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi tarvitaan usein lämpökäsittelyä, kuten sammutusta ja päästöä tai normalisointia, esilämpökäsittelynä. Yleinen prosessireitti on: meikkaus, taonta, normalisointi, hehkutus, karkea työstö, sammutus ja päästö, väliviimeistely, pintasammutus ja viimeistely.
2) Hiiletys ja sammutus
Hiiletys ja sammutus lisäävät ensin osan pintakerroksen hiilipitoisuutta, ja sammutuksen jälkeen pintakerros saavuttaa suuren kovuuden, kun taas ydinosa säilyttää tietyn lujuuden, sitkeyden ja plastisuuden. Hiiletys jaetaan kokonaishiiletykseen ja osittaiseen hiiletykseen. Kun osittainen hiiletys suoritetaan, on hiilettömille osille ryhdyttävä vuotojenestotoimenpiteisiin. Koska hiiletys ja sammutus aiheuttavat suuria muodonmuutoksia ja hiiletyssyvyys on yleensä 0,5–2 mm, hiiletysprosessi järjestetään yleensä esiviimeistelyn ja viimeistelyn välille.
Prosessireitti on yleensä: meikkaus, taonta, normalisointi, karkea työstö, puoliviimeistely, hiiletys ja sammutus, viimeistely. Kun hiiletys- ja sammutusosan hiilettämätön osa ottaa käyttöön prosessisuunnitelman, jossa ylimääräinen hiiletyskerros poistetaan marginaalin lisäämisen jälkeen, ylimääräisen hiiletyskerroksen poistoprosessi tulisi järjestää hiiletyksen ja sammutuksen jälkeen ennen sammutusta.
3) Nitridikäsittely
Nitraus on prosessi, jossa typpiatomeja tunkeutuu metallipintaan typpipitoisten yhdisteiden kerroksen muodostamiseksi. Nitrauskerros voi parantaa osan pinnan kovuutta, kulutuskestävyyttä, väsymislujuutta ja korroosionkestävyyttä. Koska nitrauskäsittelylämpötila on alhainen, muodonmuutos on pieni ja nitrauskerros on ohut, yleensä enintään 0,6–0,7 mm, nitrausprosessi tulisi järjestää mahdollisimman myöhään. Nitrauksen aikana tapahtuvan muodonmuutoksen vähentämiseksi käytetään yleensä korkean lämpötilan päästöä jännitysten poistamiseksi.
Toimittanut May Jiang MAT Aluminista
Julkaisun aika: 04.09.2023
