Під час термічної обробки алюмінію та алюмінієвих сплавів часто виникають різні проблеми, такі як:
- Неправильне розміщення деталі: це може призвести до деформації деталі, часто через недостатнє відведення тепла загартовуючим середовищем з достатньою швидкістю для досягнення бажаних механічних властивостей.
- Швидке нагрівання: це може призвести до термічної деформації; правильне розміщення деталей сприяє рівномірному нагріванню.
- Перегрів: це може призвести до часткового танення або евтектики.
-Накип на поверхні/високотемпературне окислення.
- Надмірна або недостатня обробка старінням, що може призвести до втрати механічних властивостей.
-Коливання параметрів часу/температури/загартування, які можуть спричинити відхилення в механічних та/або фізичних властивостях між деталями та партіями.
-Крім того, погана рівномірність температури, недостатній час ізоляції та неадекватне охолодження під час термічної обробки розчину можуть сприяти неадекватним результатам.
Термічна обробка є вирішальним термічним процесом в алюмінієвій промисловості, давайте заглибимося в більш відповідні знання.
1. Попередня обробка
Процеси попередньої обробки, які покращують структуру та знімають напругу перед загартуванням, корисні для зменшення деформації. Попередня обробка зазвичай включає такі процеси, як сфероїдизуючий відпал і відпал для зняття напруги, а деякі також використовують загартування та відпуск або нормалізуючу обробку.
Відпал для зняття напруги: Під час механічної обробки можуть виникнути залишкові напруги через такі фактори, як методи обробки, залучення інструменту та швидкість різання. Нерівномірний розподіл цих напруг може призвести до викривлення під час загартування. Щоб пом'якшити ці ефекти, необхідний відпал для зняття напруги перед загартуванням. Температура відпалу для зняття напруги зазвичай становить 500-700 °C. При нагріванні в повітряному середовищі для попередження окислення і зневуглецювання використовують температуру 500-550°С з витримкою 2-3 години. Під час навантаження слід враховувати деформацію частини через власну вагу, а інші процедури подібні до стандартного відпалу.
Попередня термічна обробка для покращення структури: Це включає сфероїдизуючий відпал, загартування та відпуск, нормалізуючу обробку.
- Сфероїдизуючий відпал: Необхідно для вуглецевої інструментальної сталі та легованої інструментальної сталі під час термічної обробки, структура, отримана після сфероїдизаційного відпалу, значно впливає на тенденцію викривлення під час загартування. Регулюючи структуру після відпалу, можна зменшити регулярні спотворення під час загартування.
-Інші методи попередньої обробки: Різні методи можуть бути використані для зменшення викривлення внаслідок гартування, такі як гарт і відпустка, нормалізуюча обробка. Вибір відповідної попередньої обробки, як-от загартування та відпуск, нормалізуюча обробка на основі причини викривлення та матеріалу деталі може ефективно зменшити викривлення. Однак необхідно дотримуватися обережності щодо залишкових напруг і збільшення твердості після відпустки, особливо загартування та відпуск може зменшити розширення під час загартування для сталей, що містять W і Mn, але мало впливає на зменшення деформації для сталей, таких як GCr15.
У практичному виробництві виявлення причини гартової деформації, незалежно від того, чи є це через залишкові напруги чи погану структуру, є важливим для ефективного лікування. Відпал для зняття напруги слід проводити для викривлення, викликаного залишковими напругами, тоді як обробки, такі як відпустка, які змінюють структуру, не є необхідними, і навпаки. Лише тоді можна досягти мети зменшення деформації гасіння для зниження витрат і забезпечення якості.
2. Операція нагрівання гасіння
Температура гасіння: Температура гарту істотно впливає на спотворення. Ми можемо досягти мети зменшення деформації, регулюючи температуру загартування, або зарезервований припуск на обробку такий самий, як температура загартування для досягнення мети зменшення деформації, або розумно вибраний і зарезервований припуск на обробку та температуру загартування після випробувань термічної обробки , щоб зменшити припуск на подальшу обробку. Вплив температури загартування на деформацію загартування пов’язаний не тільки з матеріалом, який використовується в заготовці, але також пов’язаний з розміром і формою заготовки. Коли форма та розмір заготовки дуже різні, хоча матеріал заготовки однаковий, тенденція деформації загартування є зовсім іншою, і оператор повинен звернути увагу на цю ситуацію під час фактичного виробництва.
Час витримки гасіння: Вибір часу витримки не тільки забезпечує ретельний нагрів і досягнення бажаної твердості або механічних властивостей після загартування, але також враховує його вплив на деформацію. Подовження часу витримки гарту істотно підвищує температуру гарту, особливо помітно для сталі з високим вмістом вуглецю та хрому.
Методи завантаження: Якщо заготовку помістити в неправильну форму під час нагрівання, це спричинить деформацію через вагу заготовки або деформацію через взаємне видавлювання заготовок, або деформацію через нерівномірне нагрівання та охолодження через надмірне укладання заготовок.
Спосіб нагрівання: Для заготовок складної форми та різної товщини, особливо з високим вмістом вуглецю та легованих елементів, повільний і рівномірний процес нагрівання має вирішальне значення. Використання попереднього нагрівання часто є необхідним, іноді вимагає кількох циклів попереднього нагрівання. Для більших заготовок, які не піддаються ефективній обробці шляхом попереднього нагрівання, використання камерної печі опору з контрольованим нагріванням може зменшити викривлення, спричинені швидким нагріванням.
3. Операція охолодження
Деформація загартування в основному є результатом процесу охолодження. Правильний вибір середовища гартування, вміла робота та кожен етап процесу охолодження безпосередньо впливають на деформацію гарту.
Вибір середовища гасіння: Забезпечуючи бажану твердість після загартування, слід віддавати перевагу більш м’яким загартовуючим середовищам, щоб мінімізувати спотворення. Рекомендується використання нагрітої ванни для охолодження (щоб полегшити випрямлення, поки деталь ще гаряча) або навіть повітряне охолодження. Середовища зі швидкістю охолодження між водою та маслом також можуть замінити подвійні середовища вода-олія.
— Загартування повітряним охолодженням: Загартування з повітряним охолодженням є ефективним для зменшення деформації загартування швидкорізальної сталі, хромованої сталі та мікродеформованої сталі з повітряним охолодженням. Для сталі 3Cr2W8V, яка не вимагає високої твердості після загартування, загартування на повітрі також можна використовувати для зменшення деформації шляхом правильного регулювання температури загартування.
— Охолодження та гартування масла: масло є загартовуючим середовищем із набагато нижчою швидкістю охолодження, ніж вода, але для тих заготовок з високою прогартуваністю, невеликим розміром, складною формою та великою тенденцією до деформації швидкість охолодження масла є занадто високою, але для заготовок з малим розміром, але поганою загартовуваність, швидкість охолодження масла недостатня. Щоб вирішити вищезазначені протиріччя та повною мірою використати загартування в маслі для зменшення деформації заготовок під час гарту, люди прийняли методи регулювання температури масла та підвищення температури загартування, щоб розширити використання масла.
—Зміна температури гартівного масла: використання тієї ж температури масла для гартування для зменшення деформації гартування все ще має такі проблеми, тобто коли температура масла низька, деформація гартування все ще велика, а коли температура масла висока, важко гарантувати, що заготовка після загартування. Під сукупним впливом форми та матеріалу деяких заготовок підвищення температури загартовувального масла також може збільшити його деформацію. Тому дуже необхідно визначити температуру масла для гарту після проходження випробування відповідно до фактичних умов матеріалу заготовки, розміру та форми поперечного перерізу.
При використанні гарячої олії для гасіння, щоб уникнути пожежі, спричиненої високою температурою олії, викликаної гартуванням і охолодженням, необхідно обладнати необхідне протипожежне обладнання поблизу масляного резервуару. Крім того, слід регулярно перевіряти індекс якості оливи для гарту, а також вчасно поповнювати або замінювати нове масло.
— Підвищити температуру гасіння: Цей метод підходить для заготовок із вуглецевої сталі малого поперечного перерізу та дещо більших заготовок із легованої сталі, які не можуть відповідати вимогам до твердості після нагрівання та збереження тепла при нормальних температурах загартування та загартування в маслі. Відповідним чином підвищивши температуру загартування, а потім загартування в маслі, можна досягти ефекту загартування та зменшення деформації. Використовуючи цей метод гартування, слід бути обережним, щоб запобігти таким проблемам, як укрупнення зерна, зниження механічних властивостей і терміну служби заготовки через підвищення температури гартування.
—Класифікація та відпуск: Коли гартувальна твердість може відповідати проектним вимогам, класифікація та аустемперування середовища гарячої ванни повинні бути повністю використані для досягнення мети зменшення деформації гарту. Цей метод також ефективний для вуглецевої конструкційної та інструментальної сталі з низькою загартованістю, особливо з хромовмісної штампової сталі та заготовок із швидкорізальної сталі з високою загартуваністю. Класифікація середовища гарячої ванни та метод охолодження відпуску є основними методами загартування для цього виду сталі. Подібним чином він також ефективний для тих вуглецевих сталей і низьколегованих конструкційних сталей, які не вимагають високої твердості загарту.
При гартуванні гарячою ванною слід звернути увагу на наступні моменти:
По-перше, коли масляна ванна використовується для сортування та ізотермічного гартування, температуру масла слід суворо контролювати, щоб запобігти виникненню пожежі.
По-друге, при гартуванні нітратними солями резервуар для нітратної солі повинен бути обладнаний необхідними приладами та пристроями для охолодження води. Щоб дізнатися про інші запобіжні заходи, зверніться до відповідної інформації та не повторюйте їх тут.
По-третє, під час ізотермічного загартування слід суворо контролювати ізотермічну температуру. Висока або низька температура не сприяє зменшенню деформації гарту. Крім того, під час аусгарту слід вибрати спосіб підвішування заготовки, щоб запобігти деформації, спричиненій вагою заготовки.
По-четверте, при використанні ізотермічного або градуйованого загартування для корекції форми заготовки, коли вона гаряча, інструменти та пристосування повинні бути повністю обладнані, а дія повинна бути швидкою під час роботи. Запобігайте негативному впливу на якість загартування заготовки.
Операція охолодження: Вміла робота під час процесу охолодження має значний вплив на деформацію гарту, особливо коли використовуються водні або масляні середовища гарту.
- Правильний напрямок входу середовища гасіння: Як правило, симетрично збалансовані або подовжені стрижнеподібні заготовки повинні бути вертикально загартовані в середовищі. Асиметричні деталі можна гасити під кутом. Правильний напрям спрямований на забезпечення рівномірного охолодження всіх частин, причому спочатку в середовище потрапляють зони повільнішого охолодження, а потім секції швидше охолодження. Врахування форми заготовки та її впливу на швидкість охолодження є життєво важливим на практиці.
-Рух заготовок у середовищі гартування: Частини, що повільно охолоджуються, повинні бути звернені до середовища для гарту. Деталі симетричної форми повинні рухатися рівномірно в середовищі, зберігаючи невелику амплітуду та швидкий рух. Для тонких і подовжених заготовок стабільність під час загартування має вирішальне значення. Уникайте розгойдування та подумайте про використання затискачів замість зв’язування дротом для кращого контролю.
- Швидкість гасіння: Заготовки необхідно швидко загартувати. Особливо для тонких стрижневих заготовок менші швидкості загартування можуть призвести до збільшення деформації вигину та різниці в деформації між ділянками, загартованими в різний час.
-Контрольоване охолодження: Для заготовок зі значними відмінностями у розмірі поперечного перерізу захистіть секції, які швидше охолоджуються, такими матеріалами, як азбестова мотузка або металеві листи, щоб зменшити швидкість охолодження та досягти рівномірного охолодження.
- Час охолодження у воді: Для заготовок, які переважно зазнають деформації через структурну напругу, скоротіть час їх охолодження у воді. Для заготовок, які в основному зазнають деформації внаслідок термічної напруги, подовжте час їх охолодження у воді, щоб зменшити деформацію під час загартування.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 21 лютого 2024 р
