Počas tepelného spracovania hliníka a hliníkových zliatin sa bežne vyskytujú rôzne problémy, ako napríklad:
-Nesprávne umiestnenie dielu: Môže to viesť k deformácii dielu, často v dôsledku nedostatočného odvodu tepla kaliacim médiom dostatočne rýchlo na dosiahnutie požadovaných mechanických vlastností.
-Rýchle zahrievanie: To môže viesť k tepelnej deformácii; správne umiestnenie dielov pomáha zabezpečiť rovnomerné zahrievanie.
-Prehriatie: To môže viesť k čiastočnému roztaveniu alebo eutektickému roztaveniu.
-Odlupovanie povrchu/vysokoteplotná oxidácia.
-Nadmerné alebo nedostatočné ošetrenie starnutím, ktoré môže viesť k strate mechanických vlastností.
- Kolísanie parametrov času/teploty/kalenia, ktoré môže spôsobiť odchýlky v mechanických a/alebo fyzikálnych vlastnostiach medzi časťami a dávkami.
-K nedostatočným výsledkom môže navyše prispieť zlá rovnomernosť teploty, nedostatočný čas izolácie a nedostatočné chladenie počas tepelného spracovania v roztoku.
Tepelné spracovanie je kľúčovým tepelným procesom v hliníkovom priemysle, poďme sa ponoriť do ďalších súvisiacich poznatkov.
1.Predúprava
Procesy predbežnej úpravy, ktoré zlepšujú štruktúru a uvoľňujú napätie pred kalením, sú prospešné pre zníženie skreslenia. Predúprava zvyčajne zahŕňa procesy, ako je sféroidizačné žíhanie a žíhanie na zmiernenie napätia, a niektoré tiež používajú kalenie a temperovanie alebo normalizačné spracovanie.
Žíhanie na zmiernenie stresu: Počas obrábania sa môžu vyvinúť zvyškové napätia v dôsledku faktorov, ako sú metódy obrábania, záber nástroja a rezné rýchlosti. Nerovnomerné rozloženie týchto napätí môže viesť k deformácii počas kalenia. Na zmiernenie týchto účinkov je potrebné žíhanie na uvoľnenie napätia pred kalením. Teplota pre žíhanie na uvoľnenie napätia je všeobecne 500-700 °C. Pri ohreve vo vzduchovom médiu sa používa teplota 500-550°C s dobou výdrže 2-3 hodiny, aby sa zabránilo oxidácii a oduhličeniu. Pri zaťažení by sa malo zvážiť skreslenie dielu v dôsledku vlastnej hmotnosti a ostatné postupy sú podobné štandardnému žíhaniu.
Predhrievanie na zlepšenie štruktúry: To zahŕňa sféroidné žíhanie, kalenie a popúšťanie, normalizačné spracovanie.
- Sferoidizačné žíhanie: Nevyhnutný pre uhlíkovú nástrojovú oceľ a legovanú nástrojovú oceľ počas tepelného spracovania, štruktúra získaná po sféroidizačnom žíhaní výrazne ovplyvňuje trend deformácie počas kalenia. Úpravou štruktúry po žíhaní je možné znížiť pravidelné skreslenie počas kalenia.
- Ďalšie metódy predbežnej úpravy: Na zníženie deformácie kalením je možné použiť rôzne metódy, ako je kalenie a popúšťanie, normalizačné spracovanie. Výber vhodných predbežných úprav, ako je kalenie a popúšťanie, normalizácia spracovania na základe príčiny skreslenia a materiálu dielu môže účinne znížiť skreslenie. Opatrnosť je však potrebná pri zvyškových napätiach a zvýšení tvrdosti po popúšťaní, najmä úprava kalením a popúšťaním môže znížiť expanziu počas kalenia pre ocele obsahujúce W a Mn, ale má malý vplyv na zníženie deformácie pre ocele, ako je GCr15.
V praktickej výrobe je identifikácia príčiny deformácie kalením, či už je to spôsobené zvyškovým napätím alebo zlou štruktúrou, nevyhnutná pre účinnú liečbu. Žíhanie na uvoľnenie napätia by sa malo vykonať pre deformácie spôsobené zvyškovými napätiami, zatiaľ čo úpravy ako temperovanie, ktoré menia štruktúru, nie sú potrebné, a naopak. Len tak možno dosiahnuť cieľ zníženia skreslenia pri kalení, aby sa znížili náklady a zabezpečila kvalita.
2. Prevádzka vykurovania kalením
Teplota kalenia: Teplota kalenia výrazne ovplyvňuje skreslenie. Účel zníženia deformácie môžeme dosiahnuť úpravou teploty kalenia, alebo rezervovaný prídavok na opracovanie je rovnaký ako teplota kalenia, aby sa dosiahol účel zníženia deformácie, alebo rozumne zvolený a rezervovaný prídavok na opracovanie a teplota kalenia po skúškach tepelného spracovania. , aby sa znížil dodatočný prídavok na obrábanie. Vplyv kaliacej teploty na kaliacu deformáciu nesúvisí len s materiálom použitým v obrobku, ale súvisí aj s veľkosťou a tvarom obrobku. Keď sú tvar a veľkosť obrobku veľmi odlišné, hoci materiál obrobku je rovnaký, trend deformácie kalením je úplne odlišný a operátor by mal venovať pozornosť tejto situácii v skutočnej výrobe.
Čas držania kalenia: Výber doby výdrže zaisťuje nielen dôkladné zahriatie a dosiahnutie požadovanej tvrdosti alebo mechanických vlastností po kalení, ale zohľadňuje aj jej vplyv na deformáciu. Predĺženie doby zdržania kalením podstatne zvyšuje kaliacu teplotu, čo je obzvlášť výrazné pri oceli s vysokým obsahom uhlíka a chrómu.
Spôsoby načítania: Ak je obrobok počas zahrievania umiestnený v neprimeranej forme, spôsobí deformáciu v dôsledku hmotnosti obrobku alebo deformáciu v dôsledku vzájomného pretláčania medzi obrobkami alebo deformáciu v dôsledku nerovnomerného zahrievania a ochladzovania v dôsledku nadmerného stohovania obrobkov.
Spôsob vykurovania: Pre zložité tvarované obrobky s rôznou hrúbkou, najmä tie s vysokým obsahom uhlíka a zliatinových prvkov, je rozhodujúci pomalý a rovnomerný proces ohrevu. Využitie predhrievania je často nevyhnutné, niekedy si vyžaduje viacero cyklov predhrievania. Pre väčšie obrobky, ktoré nie sú účinne ošetrené predohrevom, môže použitie skriňovej odporovej pece s riadeným ohrevom znížiť skreslenie spôsobené rýchlym ohrevom.
3. Prevádzka chladenia
Deformácia kalenia je primárne výsledkom procesu chladenia. Správny výber kaliaceho média, zručná prevádzka a každý krok chladiaceho procesu priamo ovplyvňujú deformáciu kalenia.
Uhasenie výberu média: Pri zabezpečení požadovanej tvrdosti po kalení by sa malo uprednostňovať miernejšie kaliace médium, aby sa minimalizovalo skreslenie. Na chladenie (na uľahčenie vyrovnávania ešte horúceho dielu) alebo dokonca chladenie vzduchom sa odporúča použiť ohrievané kúpeľové médium. Médiá s rýchlosťou chladenia medzi vodou a olejom môžu tiež nahradiť duálne médiá voda-olej.
- Ochladzovanie vzduchovým chladením: Kalenie chladením vzduchom je účinné na zníženie deformácie kalením rýchloreznej ocele, chrómovej ocele a mikrodeformačnej ocele chladenej vzduchom. Pre oceľ 3Cr2W8V, ktorá po kalení nevyžaduje vysokú tvrdosť, je možné použiť aj kalenie vzduchom na zníženie deformácie správnym nastavením teploty kalenia.
— Chladenie a kalenie oleja: olej je kaliace médium s oveľa nižšou rýchlosťou chladenia ako voda, ale pre obrobky s vysokou kaliteľnosťou, malou veľkosťou, zložitým tvarom a veľkou tendenciou k deformácii je rýchlosť chladenia oleja príliš vysoká, ale pre obrobky s malou veľkosťou, ale slabou kaliteľnosť, rýchlosť chladenia oleja je nedostatočná. Aby sa vyriešili vyššie uvedené rozpory a aby sa naplno využilo kalenie oleja na zníženie deformácie obrobkov kalením, ľudia prijali metódy úpravy teploty oleja a zvyšovania teploty kalenia, aby sa rozšírilo využitie oleja.
—Zmena teploty kaliaceho oleja: použitie rovnakej teploty oleja na kalenie na zníženie deformácie kalenia má stále nasledujúce problémy, to znamená, že keď je teplota oleja nízka, deformácia kalenia je stále veľká a keď je teplota oleja vysoká, je ťažké zabezpečiť, aby obrobok po kalení tvrdosť. V dôsledku kombinovaného účinku tvaru a materiálu niektorých obrobkov môže zvýšenie teploty kaliaceho oleja zvýšiť aj jeho deformáciu. Preto je veľmi potrebné určiť teplotu oleja kaliaceho oleja po absolvovaní skúšky podľa skutočných podmienok materiálu obrobku, veľkosti prierezu a tvaru.
Pri použití horúceho oleja na kalenie, aby sa predišlo požiaru spôsobenému vysokou teplotou oleja spôsobenou kalením a chladením, by malo byť v blízkosti olejovej nádrže vybavené potrebné protipožiarne vybavenie. Okrem toho by sa mal pravidelne testovať index kvality kaliaceho oleja a nový olej by sa mal včas doplniť alebo vymeniť.
— Zvýšte teplotu kalenia: Táto metóda je vhodná pre obrobky z uhlíkovej ocele s malým prierezom a o niečo väčšie obrobky z legovanej ocele, ktoré nemôžu spĺňať požiadavky na tvrdosť po zahriatí a tepelnom uchovaní pri normálnych teplotách kalenia a kalení oleja. Primeraným zvýšením kaliacej teploty a následným kalením v oleji je možné dosiahnuť účinok kalenia a zníženia deformácie. Pri použití tejto metódy na kalenie je potrebné dbať na to, aby sa predišlo problémom, ako je hrubnutie zrna, zníženie mechanických vlastností a životnosti obrobku v dôsledku zvýšenej teploty kalenia.
—Klasifikácia a temperovanie: Keď tvrdosť ochladzovania môže spĺňať konštrukčné požiadavky, klasifikácia a izotermické kalenie média horúceho kúpeľa by sa mali plne využiť na dosiahnutie účelu zníženia deformácie kalením. Táto metóda je účinná aj pre uhlíkovú konštrukčnú oceľ s malým prierezom a nástrojovú oceľ s nízkou prekaliteľnosťou, najmä pre zápustkové ocele s obsahom chrómu a pre obrobky z rýchloreznej ocele s vysokou prekaliteľnosťou. Klasifikácia média horúceho kúpeľa a metóda chladenia izotermického kalenia sú základné metódy kalenia pre tento druh ocele. Podobne je účinný aj pre uhlíkové ocele a nízkolegované konštrukčné ocele, ktoré nevyžadujú vysokú tvrdosť pri kalení.
Pri hasení horúcim kúpeľom je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim problémom:
Po prvé, keď sa olejový kúpeľ používa na triedenie a izotermické kalenie, teplota oleja by sa mala prísne kontrolovať, aby sa zabránilo vzniku požiaru.
Po druhé, pri kalení dusičnanovou soľou by mala byť nádrž na dusičnanovú soľ vybavená potrebnými nástrojmi a zariadeniami na chladenie vody. Ďalšie preventívne opatrenia nájdete v príslušných informáciách a nebudete ich tu opakovať.
Po tretie, izotermická teplota by mala byť počas izotermického kalenia prísne kontrolovaná. Vysoká alebo nízka teplota neprispieva k zníženiu deformácie kalením. Okrem toho by sa mal počas automatického kalenia zvoliť spôsob zavesenia obrobku, aby sa zabránilo deformácii spôsobenej hmotnosťou obrobku.
Po štvrté, pri použití izotermického alebo stupňovitého kalenia na korekciu tvaru obrobku, kým je horúci, nástroje a prípravky by mali byť plne vybavené a činnosť by mala byť počas prevádzky rýchla. Zabráňte nepriaznivým vplyvom na kvalitu kalenia obrobku.
Prevádzka chladenia: Zručná prevádzka počas procesu chladenia má významný vplyv na deformáciu kalením, najmä pri použití vody alebo oleja na kalenie.
-Správny smer vstupu kaliaceho média: Typicky by sa symetricky vyvážené alebo predĺžené tyčovité obrobky mali vertikálne kaliť do média. Asymetrické časti môžu byť uhasené pod uhlom. Správny smer má za cieľ zabezpečiť rovnomerné chladenie naprieč všetkými časťami, pričom do média vstupujú najskôr pomalšie chladiace oblasti, po ktorých nasledujú rýchlejšie chladiace časti. Zohľadnenie tvaru obrobku a jeho vplyvu na rýchlosť chladenia je v praxi životne dôležité.
- Pohyb obrobkov v kaliacom médiu: Pomaly chladiace časti by mali smerovať k ochladzovaciemu médiu. Symetricky tvarované obrobky by mali sledovať vyváženú a rovnomernú dráhu v médiu, zachovávajúc si malú amplitúdu a rýchly pohyb. Pre tenké a predĺžené obrobky je rozhodujúca stabilita pri kalení. Vyhnite sa kývaniu a zvážte použitie svoriek namiesto drôteného viazania pre lepšiu kontrolu.
- Rýchlosť kalenia: Obrobky by sa mali rýchlo ochladzovať. Najmä pre tenké, tyčovité obrobky môžu nižšie rýchlosti kalenia viesť k zvýšenej deformácii ohybom a rozdielom v deformácii medzi sekciami kalenými v rôznych časoch.
- Riadené chladenie: Pre obrobky s výraznými rozdielmi vo veľkosti prierezu chráňte rýchlejšie chladiace časti materiálmi, ako sú azbestové laná alebo plechy, aby ste znížili rýchlosť ich chladenia a dosiahli rovnomerné chladenie.
- Doba chladenia vo vode: Pre obrobky, u ktorých dochádza hlavne k deformácii v dôsledku štrukturálneho namáhania, skráťte čas ich chladenia vo vode. Pre obrobky, ktoré sa primárne deformujú v dôsledku tepelného namáhania, predĺžte čas ich chladenia vo vode, aby ste znížili deformáciu kalením.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odoslania: 21. februára 2024
