Alumiinin ja alumiiniseosten lämpökäsittelyssä kohdataan usein erilaisia ongelmia, kuten:
-Väärä osien sijoitus: Tämä voi johtaa osan muodonmuutokseen, mikä johtuu usein riittämättömästä lämmönpoistosta sammutusväliaineella riittävän nopeasti haluttujen mekaanisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.
-Nopea kuumennus: Tämä voi aiheuttaa lämpömuodonmuutoksia; osien oikea sijoitus varmistaa tasaisen lämmityksen.
-Ylikuumeneminen: Tämä voi johtaa osittaiseen tai eutektiseen sulamiseen.
-Pintojen hilseily/korkean lämpötilan hapetus.
- Liiallinen tai riittämätön vanhenemiskäsittely, jotka molemmat voivat johtaa mekaanisten ominaisuuksien menetykseen.
-Ajan/lämpötilan/sammutusparametrien vaihtelut, jotka voivat aiheuttaa poikkeamia mekaanisissa ja/tai fysikaalisissa ominaisuuksissa osien ja erien välillä.
-Lisäksi huono lämpötilan tasaisuus, riittämätön eristysaika ja riittämätön jäähdytys liuoslämpökäsittelyn aikana voivat kaikki vaikuttaa riittämättömiin tuloksiin.
Lämpökäsittely on tärkeä lämpöprosessi alumiiniteollisuudessa, syvennytään asiaan liittyvään tietoon.
1. Esikäsittely
Esikäsittelyprosessit, jotka parantavat rakennetta ja vähentävät jännitystä ennen karkaisua, ovat hyödyllisiä vääristymien vähentämisessä. Esikäsittelyyn kuuluu tyypillisesti prosesseja, kuten sferoidisoiva hehkutus ja jännityksenpoistohehkutus, ja jotkut käyttävät myös karkaisua ja karkaisua tai normalisointikäsittelyä.
Stressiä lievittävä hehkutus: Työstön aikana voi muodostua jäännösjännitystä, joka johtuu tekijöistä, kuten työstömenetelmistä, työkalun kytkemisestä ja leikkausnopeuksista. Näiden jännitysten epätasainen jakautuminen voi johtaa vääristymiin sammutuksen aikana. Näiden vaikutusten lieventämiseksi stressiä lievittävä hehkutus ennen sammuttamista on välttämätöntä. Stressinpoistohehkutuksen lämpötila on yleensä 500-700 °C. Ilmassa kuumennettaessa käytetään 500-550°C lämpötilaa ja pitoaika 2-3 tuntia estämään hapettumista ja hiilenpoistoa. Omapainosta johtuvat osien vääristymät tulee ottaa huomioon kuormituksen aikana, ja muut menettelyt ovat samanlaisia kuin tavallinen hehkutus.
Esilämmityskäsittely rakenteen parantamiseksi: Tämä sisältää sferoidisoivan hehkutuksen, karkaisun ja karkaisun, normalisoinnin.
-Sferoidoiva hehkutus: Välttämätön hiiliteräkselle ja seostetulle työkaluteräkselle lämpökäsittelyn aikana. Sferoidisoivan hehkutuksen jälkeen saatu rakenne vaikuttaa merkittävästi vääristymistrendiin sammutuksen aikana. Säätämällä jälkihehkutusrakennetta voidaan vähentää säännöllistä vääristymistä sammutuksen aikana.
- Muut esikäsittelymenetelmät: Erilaisia menetelmiä voidaan käyttää vähentämään sammutusvääristymiä, kuten karkaisua ja karkaisua, käsittelyn normalisointia. Vääristymistä voidaan tehokkaasti vähentää valitsemalla sopivia esikäsittelyjä, kuten karkaisu ja karkaisu, sekä käsittelyn normalisointi vääntymisen syyn ja osan materiaalin perusteella. Varovaisuus on kuitenkin tarpeen jäännösjännitysten ja kovuuden kasvun suhteen karkaisun jälkeen. Erityisesti karkaisu- ja karkaisukäsittely voi vähentää paisumista karkaisun aikana W- ja Mn-teräksillä, mutta sillä on vain vähän vaikutusta muodonmuutosten vähentämiseen teräksillä, kuten GCr15.
Käytännön tuotannossa sammutusvääristymän syyn tunnistaminen, olipa kyseessä jäännösjännitys tai huono rakenne, on tehokkaan hoidon kannalta olennaista. Jännitystä vähentävä hehkutus tulisi suorittaa jäännösjännityksen aiheuttamien vääristymien varalta, kun taas rakennetta muuttavat käsittelyt, kuten karkaisu, eivät ole välttämättömiä ja päinvastoin. Vain näin voidaan saavuttaa vaimennussäröjen vähentämisen tavoite kustannusten alentamiseksi ja laadun varmistamiseksi.
2. Sammutuslämmitystoiminto
Sammutuslämpötila: Sammutuslämpötila vaikuttaa merkittävästi vääristymiseen. Voimme saavuttaa muodonmuutoksen vähentämistavoitteen säätämällä karkaisulämpötilaa tai varattu koneistusvara on sama kuin karkaisulämpötila muodonmuutoksen vähentämistavoitteen saavuttamiseksi, tai kohtuudella valittu ja varattu koneistusvara ja karkaisulämpötila lämpökäsittelykokeiden jälkeen , mikä vähentää myöhempää työstövaraa. Karkaisulämpötilan vaikutus karkaisun muodonmuutokseen ei liity pelkästään työkappaleessa käytettyyn materiaaliin, vaan myös työkappaleen kokoon ja muotoon. Kun työkappaleen muoto ja koko ovat hyvin erilaisia, vaikka työkappaleen materiaali on sama, sammutusmuodonmuutostrendi on melko erilainen, ja käyttäjän tulee kiinnittää huomiota tähän tilanteeseen todellisessa tuotannossa.
Jäähdytyksen pitoaika: Pitoajan valinta varmistaa perusteellisen kuumennuksen ja halutun kovuuden tai mekaanisten ominaisuuksien saavuttamisen sammutuksen jälkeen, vaan ottaa huomioon myös sen vaikutuksen vääristymiin. Karkaisun pitoajan pidentäminen nostaa oleellisesti sammutuslämpötilaa, mikä on erityisen voimakasta korkeahiiliselle ja korkeakromiteräkselle.
Latausmenetelmät: Jos työkappale asetetaan kohtuuttomaan muotoon lämmityksen aikana, se aiheuttaa muodonmuutoksia työkappaleen painon vuoksi tai muodonmuutoksia työkappaleiden keskinäisestä puristumisesta tai epätasaisesta kuumenemisesta ja jäähtymisestä johtuvaa muodonmuutosta työkappaleiden liiallisesta pinoamisesta.
Lämmitysmenetelmä: Monimutkaisen muotoisille ja vaihtelevan paksuisille työkappaleille, erityisesti niille, joissa on paljon hiili- ja seoselementtejä, hidas ja tasainen kuumennusprosessi on ratkaisevan tärkeä. Esilämmityksen käyttäminen on usein välttämätöntä, joskus se vaatii useita esilämmitysjaksoja. Suuremmille työkappaleille, joita ei ole käsitelty tehokkaasti esilämmityksellä, laatikkovastusuunin käyttö kontrolloidulla lämmityksellä voi vähentää nopean kuumennuksen aiheuttamaa vääristymistä.
3. Jäähdytystoiminto
Sammutusmuodonmuutos johtuu pääasiassa jäähdytysprosessista. Oikea sammutusaineen valinta, taitava toiminta ja jokainen jäähdytysprosessin vaihe vaikuttavat suoraan sammutuksen muodonmuutokseen.
Karkaisuaineen valinta: Samalla kun varmistetaan haluttu kovuus jälkikarkaisun jälkeen, tulee suosia lievempiä karkaisuaineita vääristymien minimoimiseksi. On suositeltavaa käyttää lämmitettyä kylpyväliainetta jäähdytykseen (oikaisun helpottamiseksi osan ollessa vielä kuuma) tai jopa ilmajäähdytystä. Välineet, joiden jäähdytysnopeus on veden ja öljyn välillä, voivat myös korvata vesi-öljy -kaksoisväliaineen.
– Ilmajäähdytyssammutus: Ilmajäähdytyssammutus on tehokas nopean teräksen, kromimuottiteräksen ja ilmajäähdyttävän mikrodeformaatioteräksen sammutuksen muodonmuutoksen vähentämiseen. 3Cr2W8V-teräkselle, joka ei vaadi suurta kovuutta karkaisun jälkeen, voidaan käyttää myös ilmakarkaisua vähentämään muodonmuutoksia säätämällä karkaisulämpötila oikein.
– Öljyn jäähdytys ja karkaisu: öljy on karkaisuväliaine, jonka jäähdytysnopeus on paljon alhaisempi kuin vesi, mutta niille työkappaleille, joilla on korkea karkenevuus, pieni koko, monimutkainen muoto ja suuri muodonmuutostaipumus, öljyn jäähdytysnopeus on liian korkea, mutta pienikokoisille mutta huonoille työkappaleille karkenevuus, öljyn jäähdytysnopeus on riittämätön. Ratkaistakseen yllä olevat ristiriidat ja hyödyntääkseen täysimääräisesti öljykarkaisua työkappaleiden sammutusmuodonmuutoksen vähentämiseksi, ihmiset ovat ottaneet käyttöön menetelmiä öljyn lämpötilan säätämiseksi ja sammutuslämpötilan nostamiseksi öljyn käytön laajentamiseksi.
– Sammutusöljyn lämpötilan muuttaminen: saman öljyn lämpötilan käyttämisessä karkaisussa sammutuksen muodonmuutoksen vähentämiseksi on edelleen seuraavat ongelmat, eli kun öljyn lämpötila on alhainen, sammutusmuodonmuutos on edelleen suuri, ja kun öljyn lämpötila on korkea, on vaikea varmistaa, että työkappale kovuuden karkaisun jälkeen. Joidenkin työkappaleiden muodon ja materiaalin yhteisvaikutuksessa karkaisuöljyn lämpötilan nostaminen voi myös lisätä sen muodonmuutoksia. Siksi on erittäin tärkeää määrittää sammutusöljyn öljyn lämpötila testin läpäisyn jälkeen työkappaleen materiaalin todellisten olosuhteiden, poikkileikkauksen koon ja muodon mukaan.
Kun sammuttamiseen käytetään kuumaa öljyä, öljysäiliön läheisyyteen tulee varustaa tarvittavat sammutuslaitteet, jotta vältytään sammutuksesta ja jäähdytyksestä johtuvasta korkeasta öljyn lämpötilasta. Lisäksi sammutusöljyn laatuindeksi on testattava säännöllisesti ja uusi öljy tulee täydentää tai vaihtaa ajoissa.
- Nosta sammutuslämpötilaa: Tämä menetelmä soveltuu poikkileikkaukseltaan pienille hiiliterästyökappaleille ja hieman isommille seosteräksisille työkappaleille, jotka eivät täytä kovuusvaatimuksia lämmityksen ja lämmönsäilytyksen jälkeen normaaleissa karkaisulämpötiloissa ja öljykarkaisussa. Nostamalla asianmukaisesti karkaisulämpötilaa ja sitten öljykarkaisua voidaan saavuttaa karkaisu ja muodonmuutoksia vähentävä vaikutus. Käytettäessä tätä menetelmää karkaisussa on huolehdittava sellaisten ongelmien estämisestä, kuten rakeiden karkeneminen, työkappaleen mekaanisten ominaisuuksien ja käyttöiän heikkeneminen kohonneen karkaisulämpötilan vuoksi.
— Luokittelu ja karsiminen: Kun sammutuskovuus voi täyttää suunnitteluvaatimukset, kuuman kylvyn väliaineen luokitusta ja karsimista tulee hyödyntää täysimääräisesti sammutuksen muodonmuutosten vähentämisen saavuttamiseksi. Tämä menetelmä on tehokas myös matalakarkeneville, pienipoikkileikkauksellisille hiilirakenneteräksille ja työkaluteräksille, erityisesti kromipitoisille muottiteräksille ja korkean karkaistuvuuden omaaville pikaterästyökappaleille. Kuuman kylpyväliaineen luokittelu ja austemperingin jäähdytysmenetelmä ovat tämän tyyppisen teräksen perussammutusmenetelmät. Samoin se on tehokas myös niille hiiliteräksille ja niukkaseosteisille rakenneteräksille, jotka eivät vaadi suurta karkaisukovuutta.
Kuumalla kylvyllä sammutettaessa tulee kiinnittää huomiota seuraaviin seikkoihin:
Ensinnäkin, kun öljyhaudetta käytetään lajitteluun ja isotermiseen sammutukseen, öljyn lämpötilaa on valvottava tiukasti tulipalon estämiseksi.
Toiseksi, kun sammutetaan nitraattisuolalaaduilla, nitraattisuolasäiliö tulee varustaa tarvittavilla instrumenteilla ja vesijäähdytyslaitteilla. Katso muut varotoimenpiteet asiaankuuluvista tiedoista, äläkä toista niitä täällä.
Kolmanneksi isoterminen lämpötila on valvottava tiukasti isotermisen sammutuksen aikana. Korkea tai matala lämpötila ei auta vähentämään sammutusmuodonmuutoksia. Lisäksi austemperingissa tulee valita työkappaleen ripustustapa, jotta vältetään työkappaleen painon aiheuttama muodonmuutos.
Neljänneksi, kun käytetään isotermistä tai porrastettua karkaisua työkappaleen muodon korjaamiseen sen ollessa kuuma, työkalujen ja kiinnikkeiden tulee olla täysin varustettuja ja toiminnan tulee olla nopeaa käytön aikana. Estä haitalliset vaikutukset työkappaleen karkaisulaatuun.
Jäähdytystoiminto: Taitava käyttö jäähdytysprosessin aikana vaikuttaa merkittävästi sammuttamisen muodonmuutoksiin, varsinkin kun käytetään vettä tai öljyä.
- Oikea sammutusaineen sisääntulon suunta: Tyypillisesti symmetrisesti tasapainotetut tai pitkänomaiset sauvamaiset työkappaleet tulee karkaista pystysuoraan väliaineeseen. Epäsymmetriset osat voidaan sammuttaa kulmassa. Oikealla suunnalla pyritään varmistamaan tasainen jäähdytys kaikissa osissa, jolloin väliaineeseen tulee ensin hitaammat jäähdytysalueet ja sen jälkeen nopeammat jäähdytysosat. Työkappaleen muodon ja sen vaikutuksen jäähdytysnopeuteen huomioiminen on käytännössä tärkeää.
- Työkappaleiden liikkuminen karkaisuväliaineessa: Hitaasti jäähtyvien osien tulee olla vasten sammutusainetta. Symmetrinen muotoisten työkappaleiden tulee kulkea tasapainoista ja tasaista reittiä väliaineessa säilyttäen pienen amplitudin ja nopean liikkeen. Ohuille ja pitkänomaisille työkappaleille vakaus karkaisun aikana on ratkaisevan tärkeää. Vältä heilauttamista ja harkitse puristimien käyttöä langan sidonnan sijaan paremman hallinnan saavuttamiseksi.
- Sammutuksen nopeus: Työkappaleet tulee karkaista nopeasti. Erityisesti ohuilla, sauvamaisilla työkappaleilla hitaammat karkaisunopeudet voivat johtaa lisääntyneeseen taivutusmuodonmuutokseen ja muodonmuutoseroihin eri aikoina karkaistujen osien välillä.
- Ohjattu jäähdytys: Jos työkappaleet, joiden poikkileikkauskoossa on merkittäviä eroja, suojaa nopeammin jäähtyvät osat materiaaleilla, kuten asbestiköydellä tai metallilevyillä, jotta niiden jäähtymisnopeus hidastuu ja jäähdytys pysyy tasaisena.
- Jäähtymisaika vedessä: Lyhennä työkappaleiden jäähtymisaikaa vedessä, jos niissä on pääasiassa rakenteellisen jännityksen aiheuttamia muodonmuutoksia. Pidennä työkappaleiden muodonmuutoksia pääasiassa lämpöjännityksen vuoksi, pidennä niiden jäähtymisaikaa vedessä vähentääksesi sammutusmuodonmuutoksia.
Toimittanut May Jiang, MAT Aluminium
Postitusaika: 21.2.2024
