Leer hoe warmtebehandelingen kunnen worden toegepast op veel metaallegeringen om belangrijke fysische eigenschappen zoals hardheid, sterkte en bewerkbaarheid drastisch te verbeteren.
Invoering
Warmtebehandelingen kunnen op veel metaallegeringen worden toegepast om belangrijke fysische eigenschappen (bijvoorbeeld hardheid, sterkte of bewerkbaarheid) drastisch te verbeteren.Deze veranderingen vinden plaats als gevolg van wijzigingen in de microstructuur en soms de chemische samenstelling van het materiaal.
Die behandelingen omvatten het verhitten van de metaallegeringen tot (meestal) extreme temperaturen, gevolgd door een afkoelstap onder gecontroleerde omstandigheden.De temperatuur waarop het materiaal wordt verwarmd, de tijd dat het op die temperatuur wordt gehouden en de afkoelsnelheid hebben allemaal grote invloed op de uiteindelijke fysische eigenschappen van de metaallegering.
In dit artikel hebben we de warmtebehandelingen besproken die relevant zijn voor de meest gebruikte metaallegeringen bij CNC-bewerkingen.Door het effect van deze processen op de eigenschappen van het laatste onderdeel te beschrijven, helpt dit artikel u bij het kiezen van het juiste materiaal voor uw toepassingen.
Wanneer worden warmtebehandelingen toegepast
Tijdens het fabricageproces kunnen warmtebehandelingen worden toegepast op metaallegeringen.Voor CNC-gefreesde onderdelen worden meestal warmtebehandelingen toegepast:
Vóór CNC-bewerking: wanneer een gestandaardiseerde kwaliteit van een metaallegering wordt aangevraagd die direct beschikbaar is, zal de CNC-serviceprovider de onderdelen rechtstreeks uit dat voorraadmateriaal bewerken.Dit is vaak de beste optie om doorlooptijden te verkorten.
Na CNC-bewerking: Sommige warmtebehandelingen verhogen de hardheid van het materiaal aanzienlijk of worden gebruikt als afwerkingsstap na het vormen.In deze gevallen wordt de warmtebehandeling toegepast na CNC-bewerking, omdat een hoge hardheid de bewerkbaarheid van een materiaal vermindert.Dit is bijvoorbeeld de standaardpraktijk bij CNC-bewerkingen van gereedschapsstalen onderdelen.
Gangbare warmtebehandelingen voor CNC-materialen
Gloeien, spanningsverlichtend en ontlaten
Gloeien, ontlaten en spanningsverlichting omvatten allemaal het verhitten van de metaallegering tot een hoge temperatuur en het daaropvolgende langzaam afkoelen van het materiaal, meestal in lucht of in de oven.Ze verschillen in de temperatuur waarop het materiaal wordt verhit en in de volgorde van het fabricageproces.
Bij uitgloeien wordt het metaal verhit tot een zeer hoge temperatuur en vervolgens langzaam afgekoeld om de gewenste microstructuur te verkrijgen.Gloeien wordt meestal toegepast op alle metaallegeringen na het vormen en voorafgaand aan enige verdere verwerking om ze zachter te maken en hun bewerkbaarheid te verbeteren.Als er geen andere warmtebehandeling wordt gespecificeerd, hebben de meeste CNC-gefreesde onderdelen de materiaaleigenschappen van de gegloeide toestand.
Spanningsverlichting omvat het verhitten van het onderdeel tot een hoge temperatuur (maar lager dan uitgloeien) en wordt meestal gebruikt na CNC-bewerking om de resterende spanningen die door het fabricageproces worden veroorzaakt, te elimineren.Op deze manier worden onderdelen met meer consistente mechanische eigenschappen geproduceerd.
Ontlaten verwarmt het onderdeel ook bij een lagere temperatuur dan uitgloeien, en wordt meestal gebruikt na het afschrikken (zie volgende sectie) van zacht staal (1045 en A36) en gelegeerd staal (4140 en 4240) om hun brosheid te verminderen en hun mechanische prestaties te verbeteren.
blussen
Afschrikken omvat het verhitten van het metaal tot een zeer hoge temperatuur, gevolgd door een snelle afkoelstap, meestal door het materiaal in olie of water te dompelen of bloot te stellen aan een stroom koele lucht.Snelle afkoeling "vergrendelt" de veranderingen in de microstructuur die het materiaal ondergaat bij verhitting, wat resulteert in onderdelen met een zeer hoge hardheid.
Onderdelen worden meestal afgeschrikt als laatste stap in het fabricageproces na CNC-bewerking (denk aan smeden die hun messen in olie dompelen), omdat een grotere hardheid het materiaal moeilijker maakt om te bewerken.
Gereedschapsstaal wordt afgeschrikt na CNC-bewerking om hun zeer hoge oppervlaktehardheidseigenschappen te bereiken.Een ontlaatproces kan dan worden gebruikt om de resulterende hardheid te regelen.Gereedschapsstaal A2 heeft bijvoorbeeld een hardheid van 63-65 Rockwell C na afschrikken, maar kan worden getemperd tot een hardheid van 42 tot 62 HRC.Ontlaten verlengt de levensduur van het onderdeel, omdat het de broosheid vermindert (de beste resultaten worden bereikt bij een hardheid van 56-58 HRC).
Neerslagverharding (veroudering)
Neerslagverharding of veroudering zijn twee termen die gewoonlijk worden gebruikt om hetzelfde proces te beschrijven.Precipitatieharden is een proces in drie stappen: het materiaal wordt eerst verhit tot een hoge temperatuur, vervolgens afgeschrikt en ten slotte gedurende lange tijd verhit tot een lagere temperatuur (verouderd).Dit zorgt ervoor dat de legeringselementen die aanvankelijk verschijnen als afzonderlijke deeltjes van verschillende samenstelling, oplossen en uniform verdelen in de metaalmatrix, op dezelfde manier als suikerkristallen oplossen in water wanneer de oplossing wordt verwarmd.
Na precipitatieharden nemen de sterkte en hardheid van de metaallegeringen drastisch toe.7075 is bijvoorbeeld een aluminiumlegering die veel wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie om onderdelen te vervaardigen met een treksterkte die vergelijkbaar is met die van roestvrij staal, terwijl ze minder dan 3 keer zo zwaar zijn.
Behuizingsverharding en carbonering
Inzetharden is een familie van warmtebehandelingen die resulteren in onderdelen met een hoge hardheid op hun oppervlak, terwijl de onderlijnmaterialen zacht blijven.Dit heeft vaak de voorkeur boven het verhogen van de hardheid van het onderdeel over het hele volume (bijvoorbeeld door afschrikken), aangezien hardere onderdelen ook brosser zijn.
Carbureren is de meest gebruikelijke hittebehandeling voor het harden van de oppervlakte.Het omvat het verwarmen van zacht staal in een koolstofrijke omgeving en het daaropvolgende afschrikken van het onderdeel om de koolstof in de metalen matrix te vergrendelen.Dit verhoogt de oppervlaktehardheid van staal op dezelfde manier als anodiseren de oppervlaktehardheid van aluminiumlegeringen verhoogt.
Posttijd: 14 februari 2022