Úlohou tepelného spracovania hliníka je zlepšiť mechanické vlastnosti materiálov, odstrániť zvyškové napätie a zlepšiť obrobiteľnosť kovov. Podľa rôznych účelov tepelného spracovania možno procesy rozdeliť do dvoch kategórií: predhrievacie spracovanie a konečné tepelné spracovanie.
Účelom predhrievania je zlepšiť výkon spracovania, odstrániť vnútorné napätie a pripraviť dobrú metalografickú štruktúru pre konečné tepelné spracovanie. Proces tepelného spracovania zahŕňa žíhanie, normalizáciu, starnutie, kalenie a popúšťanie atď.
1) Žíhanie a normalizácia
Žíhanie a normalizácia sa používajú na hliníkové polotovary spracované za tepla. Uhlíková oceľ a legovaná oceľ s obsahom uhlíka vyšším ako 0,5 % sa často žíhajú, aby sa znížila ich tvrdosť a uľahčilo sa ich rezanie; uhlíková oceľ a legovaná oceľ s obsahom uhlíka nižším ako 0,5 % sa používajú, aby sa zabránilo prilepeniu na nôž, keď je tvrdosť príliš nízka. Používa sa aj normalizačné spracovanie. Žíhanie a normalizácia môžu stále zjemniť zrno a zjednotiť štruktúru a pripraviť ho na následné tepelné spracovanie. Žíhanie a normalizácia sa zvyčajne vykonávajú po výrobe polotovaru a pred hrubým obrábaním.
2) Liečba starnutia
Starnutie sa používa hlavne na odstránenie vnútorného napätia vznikajúceho pri výrobe a obrábaní polotovarov.
Aby sa predišlo nadmernému prepravnému zaťaženiu, postačuje pri súčiastkach s bežnou presnosťou vykonať jedno ošetrenie starnutím pred konečnou úpravou. Pri súčiastkach s vysokými požiadavkami na presnosť, ako napríklad skriňa súradnicovej vyvrtávačky atď., by sa však mali vykonať dva alebo viac postupov ošetrenia starnutím. Jednoduché súčiastky zvyčajne nepotrebujú ošetrenie starnutím.
Okrem odliatkov sa pri niektorých presných dieloch s nízkou tuhosťou, ako sú napríklad presné skrutky, často vykonáva viacnásobné ošetrenie starnutím medzi hrubovaním a polotovarmi, aby sa eliminovalo vnútorné napätie vznikajúce počas spracovania a stabilizovala presnosť spracovania dielov. Pri niektorých hriadeľových dieloch by sa ošetrenie starnutím malo vykonať aj po procese rovnania.
3) Kalenie a popúšťanie
Kalenie a popúšťanie sa vzťahuje na vysokoteplotné popúšťanie po kalení. Môže dosiahnuť rovnomernú a popúšťanú sorbitovú štruktúru, ktorá slúži na zníženie deformácie počas povrchového kalenia a nitridácie. Kalenie a popúšťanie sa preto môže použiť aj ako predhrievacie spracovanie.
Vďaka lepším komplexným mechanickým vlastnostiam kalených a popúšťaných dielov sa môže použiť aj ako konečný proces tepelného spracovania pre niektoré diely, ktoré nevyžadujú vysokú tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu.
Účelom konečného tepelného spracovania je zlepšiť mechanické vlastnosti, ako je tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť. Proces tepelného spracovania zahŕňa kalenie, cementáciu a nitridáciu.
1) Kalenie
Kalenie sa delí na povrchové kalenie a celkové kalenie. Povrchové kalenie sa široko používa kvôli svojej malej deformácii, oxidácii a oduhličeniu a povrchové kalenie má tiež výhody vysokej vonkajšej pevnosti a dobrej odolnosti proti opotrebeniu, pričom si zachováva dobrú vnútornú húževnatosť a vysokú rázovú húževnatosť. Na zlepšenie mechanických vlastností povrchovo kalených dielov sa ako predbežné tepelné spracovanie často vyžaduje tepelné spracovanie, ako je kalenie a popúšťanie alebo normalizácia. Jeho všeobecný procesný postup je: strihanie, kovanie, normalizácia, žíhanie, hrubovanie, kalenie a popúšťanie, polotovar, povrchové kalenie, konečná úprava.
2) Cementácia a kalenie
Cementácia a kalenie slúžia na zvýšenie obsahu uhlíka v povrchovej vrstve dielu a po kalení povrchová vrstva získa vysokú tvrdosť, zatiaľ čo jadro dielu si stále zachováva určitú pevnosť, vysokú húževnatosť a plasticitu. Cementácia sa delí na celkovú a čiastočnú cementáciu. Pri čiastočnej cementácii by sa mali prijať opatrenia proti presakovaniu pri necementovaných dieloch. Keďže cementácia a kalenie spôsobujú veľké deformácie a hĺbka cementácie je zvyčajne medzi 0,5 a 2 mm, proces cementácie sa zvyčajne usporadúva medzi polodokončovaním a dokončovaním.
Procesný postup je vo všeobecnosti nasledovný: strihanie, kovanie, normalizácia, hrubovanie, polodokončovanie, cementácia a kalenie, konečná úprava. Keď sa v necementovanej časti cementovanej a kalených častí použije procesný plán na odstránenie prebytočnej cementovanej vrstvy po zvýšení okraja, proces odstránenia prebytočnej cementovanej vrstvy by sa mal uskutočniť po cementácii a kalení pred kalením.
3) Nitridačná úprava
Nitridácia je proces infiltrácie atómov dusíka do kovového povrchu za účelom získania vrstvy zlúčenín obsahujúcich dusík. Nitridačná vrstva môže zlepšiť tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, únavovú pevnosť a odolnosť povrchu súčiastky proti korózii. Keďže teplota nitridácie je nízka, deformácia je malá a nitridovaná vrstva je tenká, zvyčajne nie viac ako 0,6 až 0,7 mm, mal by sa nitridačný proces začať čo najneskôr. Na zníženie deformácie počas nitridácie sa zvyčajne používa popúšťanie pri vysokých teplotách na zmiernenie napätia.
Upravené May Jiang z MAT Alumin
Čas uverejnenia: 4. septembra 2023
