Při tepelném zpracování hliníku a hliníkových slitin se běžně setkáváme s různými problémy, jako jsou:
-Nesprávné umístění součásti: To může vést k deformaci součásti, často v důsledku nedostatečného odvodu tepla kalícím médiem dostatečně rychle k dosažení požadovaných mechanických vlastností.
-Rychlé zahřívání: To může vést k tepelné deformaci; správné umístění dílů pomáhá zajistit rovnoměrné zahřívání.
-Přehřátí: To může vést k částečnému tání nebo eutektickému tání.
-Odlupování povrchu / vysokoteplotní oxidace.
-Nadměrné nebo nedostatečné ošetření stárnutím, obojí může vést ke ztrátě mechanických vlastností.
- Kolísání parametrů času/teploty/kalení, které může způsobit odchylky v mechanických a/nebo fyzikálních vlastnostech mezi díly a šaržemi.
-K nedostatečným výsledkům může navíc přispět špatná rovnoměrnost teploty, nedostatečná doba izolace a nedostatečné chlazení během tepelného zpracování.
Tepelné zpracování je zásadní tepelný proces v hliníkovém průmyslu, pojďme se ponořit do dalších souvisejících znalostí.
1.Předběžná úprava
Procesy předběžné úpravy, které zlepšují strukturu a uvolňují napětí před kalením, jsou prospěšné pro snížení deformace. Předúprava obvykle zahrnuje procesy, jako je sféroidizační žíhání a žíhání pro odlehčení pnutí, a některé také používají kalení a temperování nebo normalizační zpracování.
Žíhání pro úlevu od stresu: Během obrábění se mohou vyvinout zbytková napětí v důsledku faktorů, jako jsou metody obrábění, záběr nástroje a řezné rychlosti. Nerovnoměrné rozložení těchto napětí může vést k deformaci během kalení. Ke zmírnění těchto účinků je nutné před kalením odlehčit žíhání. Teplota pro žíhání pro odlehčení pnutí je obecně 500-700 °C. Při ohřevu ve vzdušném médiu se používá teplota 500-550°C s dobou výdrže 2-3 hodiny, aby se zabránilo oxidaci a oduhličení. Během zatěžování je třeba vzít v úvahu deformaci součásti v důsledku vlastní hmotnosti a další postupy jsou podobné standardnímu žíhání.
Předehřev pro zlepšení struktury: To zahrnuje sféroidizační žíhání, kalení a popouštění, normalizační zpracování.
- Sferoidizační žíhání: Nezbytný pro uhlíkovou nástrojovou ocel a legovanou nástrojovou ocel během tepelného zpracování, struktura získaná po sféroidním žíhání významně ovlivňuje trend zkreslení během kalení. Úpravou struktury po žíhání lze snížit pravidelné zkreslení během kalení.
-Další metody předběžné úpravy: Ke snížení zkreslení kalením lze použít různé metody, jako je kalení a temperování, normalizační zpracování. Výběr vhodných předúprav, jako je kalení a temperování, normalizační zpracování na základě příčiny zkreslení a materiálu součásti může účinně snížit zkreslení. Opatrnost je však nutná u zbytkových napětí a zvýšení tvrdosti po popouštění, zejména kalení a popouštění může snížit roztažnost během kalení u ocelí obsahujících W a Mn, ale má malý vliv na snížení deformace u ocelí, jako je GCr15.
V praktické výrobě je identifikace příčiny deformace při kalení, ať už je to kvůli zbytkovým napětím nebo špatné struktuře, zásadní pro účinné ošetření. Žíhání pro odlehčení pnutí by mělo být provedeno pro deformace způsobené zbytkovým napětím, zatímco úpravy jako temperování, které mění strukturu, nejsou nutné, a naopak. Jedině tak lze dosáhnout cíle snížení zkreslení při kalení, snížit náklady a zajistit kvalitu.
2. Provoz kalení
Teplota kalení: Teplota kalení výrazně ovlivňuje zkreslení. Účelu snížení deformace můžeme dosáhnout úpravou kalicí teploty, nebo je rezervovaný přídavek na obrábění stejný jako kalicí teplota, abychom dosáhli účelu snížení deformace, nebo rozumně zvolit a rezervovat přídavek na obrábění a kalicí teplotu po zkouškách tepelného zpracování. , aby se snížil přídavek na následné obrábění. Vliv kalicí teploty na kalicí deformaci nesouvisí pouze s materiálem použitým v obrobku, ale souvisí také s velikostí a tvarem obrobku. Když jsou tvar a velikost obrobku velmi odlišné, ačkoli materiál obrobku je stejný, trend deformace kalením je zcela odlišný a operátor by měl této situaci věnovat pozornost ve skutečné výrobě.
Doba zhášení: Volba doby výdrže zajišťuje nejen důkladné zahřátí a dosažení požadované tvrdosti nebo mechanických vlastností po kalení, ale také zohledňuje její vliv na deformaci. Prodloužení doby zdržení kalením podstatně zvyšuje kalicí teplotu, což je zvláště výrazné u oceli s vysokým obsahem uhlíku a oceli s vysokým obsahem chrómu.
Způsoby načítání: Pokud je obrobek při zahřívání umístěn v nepřiměřené formě, dojde k deformaci vlivem hmotnosti obrobku nebo k deformaci v důsledku vzájemného vytlačování mezi obrobky nebo k deformaci v důsledku nerovnoměrného ohřevu a ochlazování v důsledku nadměrného stohování obrobků.
Způsob vytápění: U složitých tvarů a obrobků různé tloušťky, zejména těch s vysokým obsahem uhlíku a slitinových prvků, je rozhodující pomalý a rovnoměrný proces ohřevu. Využití předehřívání je často nezbytné, někdy vyžaduje více cyklů předehřívání. U větších obrobků, které nejsou účinně ošetřeny předehřevem, může použití skříňové odporové pece s řízeným ohřevem snížit zkreslení způsobené rychlým ohřevem.
3. Provoz chlazení
Deformace kalením je primárně důsledkem procesu chlazení. Správný výběr kalícího média, zručný provoz a každý krok procesu chlazení přímo ovlivňují deformaci kalení.
Kalení výběr média: Při zajištění požadované tvrdosti po kalení by měla být preferována mírnější kalící média, aby se minimalizovalo zkreslení. Pro chlazení (pro usnadnění rovnání, dokud je díl ještě horký) se doporučuje používat zahřátá lázeňská média nebo dokonce chlazení vzduchem. Média s rychlostmi chlazení mezi vodou a olejem mohou také nahradit duální média voda-olej.
— Hašení vzduchovým chlazením: Kalení s chlazením vzduchem je účinné pro snížení deformace kalením rychlořezné oceli, chromové oceli a mikrodeformační oceli chlazené vzduchem. U oceli 3Cr2W8V, která po kalení nevyžaduje vysokou tvrdost, lze ke snížení deformace použít také kalení vzduchem správným nastavením teploty kalení.
— Chlazení a kalení oleje: olej je kalící médium s mnohem nižší rychlostí ochlazování než voda, ale pro obrobky s vysokou prokalitelností, malou velikostí, složitým tvarem a velkou tendencí k deformaci je rychlost ochlazování oleje příliš vysoká, ale pro obrobky s malou velikostí, ale špatnou prokalitelnost, rychlost chlazení oleje je nedostatečná. Aby se vyřešily výše uvedené rozpory a plně se využilo kalení oleje ke snížení deformace kalením obrobků, lidé přijali metody úpravy teploty oleje a zvýšení teploty kalení, aby se rozšířilo využití oleje.
—Změna teploty kalícího oleje: použití stejné teploty oleje pro kalení ke snížení deformace kalením má stále následující problémy, to znamená, že když je teplota oleje nízká, deformace kalením je stále velká, a když je teplota oleje vysoká, je obtížné zajistit, aby obrobek po kalení tvrdost. Při kombinovaném účinku tvaru a materiálu některých obrobků může zvýšení teploty kalícího oleje také zvýšit jeho deformaci. Proto je velmi nutné určit teplotu oleje kalícího oleje po absolvování zkoušky podle skutečných podmínek materiálu obrobku, velikosti průřezu a tvaru.
Při použití horkého oleje k hašení, aby se předešlo požáru způsobenému vysokou teplotou oleje způsobenou zhášením a chlazením, by mělo být v blízkosti olejové nádrže vybaveno potřebné hasicí zařízení. Kromě toho by měl být pravidelně testován index kvality zhášecího oleje a nový olej by měl být včas doplňován nebo vyměňován.
—Zvyšte teplotu kalení: Tato metoda je vhodná pro obrobky z uhlíkové oceli s malým průřezem a mírně větší obrobky z legované oceli, které po zahřátí a tepelném uchování při normálních kalicích teplotách a kalení oleje nemohou splnit požadavky na tvrdost. Přiměřeným zvýšením kalící teploty a následně kalením olejem lze dosáhnout efektu zpevnění a snížení deformace. Při použití této metody pro kalení je třeba dbát na to, aby se předešlo problémům, jako je hrubnutí zrna, snížení mechanických vlastností a životnosti obrobku v důsledku zvýšené kalicí teploty.
—Klasifikace a australské kalení: Když kalicí tvrdost může splňovat konstrukční požadavky, měla by být klasifikace a izotermické kalení média horké lázně plně využity k dosažení účelu snížení deformace kalením. Tato metoda je také účinná pro uhlíkovou konstrukční ocel s malým průřezem a nástrojovou ocel s nízkou prokalitelností, zejména zápustkovou ocel obsahující chrom a obrobky z rychlořezné oceli s vysokou prokalitelností. Klasifikace média horké lázně a metoda chlazení izotermického kalení jsou základními metodami kalení pro tento druh oceli. Podobně je účinný i pro uhlíkové oceli a nízkolegované konstrukční oceli, které nevyžadují vysokou kalicí tvrdost.
Při hašení horkou lázní je třeba věnovat pozornost následujícím problémům:
Za prvé, když se olejová lázeň používá pro třídění a izotermické kalení, měla by být teplota oleje přísně kontrolována, aby se zabránilo vzniku požáru.
Za druhé, při hašení dusičnanovými solemi by měla být nádrž na dusičnanovou sůl vybavena nezbytnými nástroji a zařízeními na chlazení vody. Další bezpečnostní opatření naleznete v příslušných informacích a nebudete je zde opakovat.
Za třetí, izotermická teplota by měla být během izotermického kalení přísně kontrolována. Vysoká nebo nízká teplota nevede ke snížení deformace kalením. Kromě toho by měl být během automatického temperování zvolen způsob zavěšení obrobku, aby se zabránilo deformaci způsobené hmotností obrobku.
Za čtvrté, při použití izotermického nebo stupňovitého kalení ke korekci tvaru obrobku, když je horký, by nástroje a přípravky měly být plně vybaveny a akce by měla být během provozu rychlá. Zabraňte nepříznivým vlivům na kvalitu kalení obrobku.
Provoz chlazení: Dovedný provoz během procesu chlazení má významný vliv na deformaci kalením, zejména při použití vody nebo oleje pro kalení.
-Správný směr vstupu kalícího média: Typicky by symetricky vyvážené nebo protáhlé tyčovité obrobky měly být vertikálně kaleny do média. Asymetrické části lze kalit pod úhlem. Správný směr má za cíl zajistit rovnoměrné chlazení napříč všemi částmi, přičemž do média vstupují nejprve pomalejší chladicí oblasti, po nichž následují rychlejší chladicí sekce. Zohlednění tvaru obrobku a jeho vlivu na rychlost chlazení je v praxi zásadní.
-Pohyb obrobků v kalícím médiu: Pomalu chladící části by měly směřovat ke zhášecímu médiu. Symetricky tvarované obrobky by měly sledovat vyváženou a rovnoměrnou dráhu v médiu, zachovávat si malou amplitudu a rychlý pohyb. U tenkých a podlouhlých obrobků je rozhodující stabilita při kalení. Vyhněte se kývání a zvažte použití svorek místo drátěného vázání pro lepší kontrolu.
- Rychlost kalení: Obrobky by měly být rychle kaleny. Zejména u tenkých, tyčovitých obrobků mohou nižší rychlosti kalení vést ke zvýšené deformaci ohybem a rozdílům v deformaci mezi sekcemi kalenými v různých časech.
- Řízené chlazení: U obrobků s výraznými rozdíly ve velikosti průřezu chraňte rychleji ochlazující části materiály, jako jsou azbestové lano nebo kovové plechy, abyste snížili rychlost jejich chlazení a dosáhli rovnoměrného chlazení.
- Doba chlazení ve vodě: U obrobků, u kterých dochází převážně k deformaci v důsledku strukturálního namáhání, zkraťte dobu jejich chlazení ve vodě. U obrobků, které se primárně deformují v důsledku tepelného namáhání, prodlužte dobu jejich chlazení ve vodě, abyste snížili deformaci kalením.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: 21. února 2024
