Az alumínium és alumíniumötvözetek hőkezelése során számos probléma merülhet fel, például:
- Nem megfelelő alkatrész-elhelyezés: Ez az alkatrész deformációjához vezethet, gyakran azért, mert a hűtőközeg nem távolítja el elég gyorsan a hőt a kívánt mechanikai tulajdonságok eléréséhez.
-Gyors felmelegedés: Ez hődeformációt okozhat; az alkatrészek megfelelő elhelyezése segít az egyenletes felmelegedésben.
-Túlmelegedés: Ez részleges vagy eutektikus olvadáshoz vezethet.
-Felületi lerakódás/magas hőmérsékletű oxidáció.
-Túlzott vagy elégtelen öregítési kezelés, amelyek mindkettő a mechanikai tulajdonságok elvesztéséhez vezethetnek.
-Az idő/hőmérséklet/kioltási paraméterek ingadozása, amely eltéréseket okozhat az alkatrészek és tételek mechanikai és/vagy fizikai tulajdonságaiban.
-Ezenkívül a rossz hőmérséklet-egyenletesség, a nem megfelelő szigetelési idő és a nem megfelelő hűtés az oldat hőkezelése során mind hozzájárulhat a nem megfelelő eredményekhez.
A hőkezelés kulcsfontosságú termikus folyamat az alumíniumiparban, merüljünk el a kapcsolódó ismeretekben.
1. Előkezelés
Az előkezelési eljárások, amelyek javítják a szerkezetet és oldják a feszültséget a kioltás előtt, előnyösek a torzulás csökkentése szempontjából. Az előkezelés jellemzően olyan folyamatokat foglal magában, mint a szferoidizáló lágyítás és a feszültségmentesítő lágyítás, egyesek pedig edzést és megeresztést vagy normalizáló kezelést is alkalmaznak.
Feszültségcsökkentő lágyításMegmunkálás során maradékfeszültségek keletkezhetnek olyan tényezők miatt, mint a megmunkálási módszerek, a szerszámbefogás és a forgácsolási sebesség. Ezen feszültségek egyenetlen eloszlása torzuláshoz vezethet a kioltás során. Ezen hatások enyhítése érdekében feszültségmentesítő lágyítás szükséges a kioltás előtt. A feszültségmentesítő lágyítás hőmérséklete általában 500-700°C. Levegőközegben történő melegítés esetén 500-550°C hőmérsékletet és 2-3 órás tartási időt alkalmaznak az oxidáció és a dekarbonizáció megakadályozása érdekében. A terhelés során figyelembe kell venni az alkatrész önsúly miatti torzulását, és az egyéb eljárások hasonlóak a standard lágyításhoz.
Előmelegítés a szerkezet javítása érdekébenEz magában foglalja a szferoidizáló lágyítást, a kioltást és megeresztést, valamint a normalizáló kezelést.
-Szferoidizáló hőkezelésA szénacél és az ötvözött szerszámacél esetében a hőkezelés során elengedhetetlen a szferoidizáló lágyítás után kapott szerkezet, amely jelentősen befolyásolja a torzulás tendenciáját a kioltás során. A lágyítás utáni szerkezet beállításával csökkenthető a szabályos torzulás a kioltás során.
-Egyéb előkezelési módszerekA kioltási torzulás csökkentésére különféle módszerek alkalmazhatók, például edzés és megeresztés, normalizáló kezelés. A torzulás okától és az alkatrész anyagától függő megfelelő előkezelések, például edzés és megeresztés, normalizáló kezelés kiválasztása hatékonyan csökkentheti a torzulást. Azonban óvatosan kell eljárni a megeresztés utáni maradékfeszültségek és keménységnövekedés miatt, különösen a megeresztéses kezelés csökkentheti a W-t és Mn-t tartalmazó acélok edzés közbeni tágulását, de csekély hatással van a deformáció csökkentésére olyan acélok esetében, mint a GCr15.
A gyakorlati gyártásban a hatékony kezeléshez elengedhetetlen a kioltási torzulás okának azonosítása, legyen az maradékfeszültség vagy rossz szerkezet. A maradékfeszültségek okozta torzulások esetén feszültségmentesítő lágyítást kell végezni, míg a szerkezetet megváltoztató kezelések, például a megeresztés, nem szükségesek, és fordítva. Csak így érhető el a kioltási torzulás csökkentésének célja, a költségek csökkentése és a minőség biztosítása érdekében.
2. Hűtési művelet oltása
Hűtési hőmérsékletA kioltási hőmérséklet jelentősen befolyásolja a torzulást. A deformáció csökkentésének célját a kioltási hőmérséklet beállításával érhetjük el, vagy a deformáció csökkentésének célját úgy érhetjük el, hogy a megmunkálási ráhagyást a kioltási hőmérséklettel megegyezőre állítjuk be, vagy a hőkezelési vizsgálatok után ésszerűen megválasztjuk és fenntartjuk a megmunkálási ráhagyást és a kioltási hőmérsékletet a későbbi megmunkálási ráhagyás csökkentése érdekében. A kioltási hőmérséklet hatása a kioltási deformációra nemcsak a munkadarabban felhasznált anyagtól, hanem a munkadarab méretétől és alakjától is függ. Ha a munkadarab alakja és mérete nagyon eltérő, bár a munkadarab anyaga azonos, a kioltási deformáció tendenciája egészen más, és a kezelőnek erre a helyzetre kell figyelnie a tényleges gyártás során.
Kioltási tartási időA tartási idő megválasztása nemcsak az alapos felmelegítést és a kívánt keménység vagy mechanikai tulajdonságok elérését biztosítja a kioltás után, hanem figyelembe veszi annak a torzulásra gyakorolt hatását is. A kioltási tartási idő meghosszabbítása lényegesen növeli a kioltási hőmérsékletet, különösen a magas szén- és krómtartalmú acélok esetében.
Betöltési módszerekHa a munkadarabot melegítés közben indokolatlan formában helyezik el, az deformációt okozhat a munkadarab súlya, a munkadarabok kölcsönös kinyomódása, vagy a munkadarabok túlzott egymásra halmozása miatti egyenetlen melegítés és hűtés miatt.
Fűtési módszerÖsszetett alakú és változó vastagságú munkadarabok, különösen a magas széntartalmú és ötvözött elemeket tartalmazók esetében kulcsfontosságú a lassú és egyenletes melegítési folyamat. Gyakran előmelegítésre van szükség, ami néha több előmelegítési ciklust igényel. Nagyobb munkadarabok esetén, amelyeket az előmelegítés nem képes hatékonyan kezelni, a szabályozott melegítésű dobozos ellenállásos kemence használata csökkentheti a gyors melegítés okozta torzulást.
3. Hűtési üzemmód
A kioltási deformáció elsősorban a hűtési folyamat eredménye. A megfelelő kioltóközeg-választás, a szakszerű kezelés és a hűtési folyamat minden egyes lépése közvetlenül befolyásolja a kioltási deformációt.
Kioltó közeg kiválasztásaA kívánt keménység biztosítása mellett a torzulás minimalizálása érdekében enyhébb edzőközegeket kell előnyben részesíteni. Hűtéshez fűtött fürdőközeg használata (az alkatrész forró állapotában történő kiegyenesítésének megkönnyítése érdekében), vagy akár levegőhűtés ajánlott. A víz és az olaj közötti hűtési sebességű közegek is helyettesíthetik a víz-olaj kettős közegeket.
—Léghűtéses kioltásA levegőhűtéses edzés hatékonyan csökkenti a gyorsacél, a krómacél és a levegőhűtéses mikrodeformációs acél edzés közbeni deformációját. A 3Cr2W8V acél esetében, amely nem igényel nagy keménységet edzés után, a levegőhűtéses edzés a deformáció csökkentésére is alkalmazható a kioltási hőmérséklet megfelelő beállításával.
—Olajhűtés és -kioltásAz olaj egy sokkal alacsonyabb hűtési sebességű oltóközeg, mint a víz, de a nagy keménységű, kis méretű, összetett alakú és nagy deformációs hajlamú munkadarabok esetében az olaj hűtési sebessége túl magas, míg a kis méretű, de gyenge keménységű munkadarabok esetében az olaj hűtési sebessége nem elegendő. A fenti ellentmondások megoldása és az olajos edzés teljes kihasználása érdekében a munkadarabok edzési deformációjának csökkentése érdekében az emberek az olaj hőmérsékletének beállítására és a kioltási hőmérséklet növelésére irányuló módszereket alkalmazták az olaj felhasználásának bővítése érdekében.
—A hűtőolaj hőmérsékletének megváltoztatásaAz oltóolaj hőmérsékletének csökkentése a kioltási deformáció csökkentése érdekében a következő problémákkal jár, nevezetesen, hogy alacsony olajhőmérséklet esetén a kioltási deformáció továbbra is nagy, magas olajhőmérséklet esetén pedig nehéz biztosítani a munkadarab keménységét a kioltás után. Egyes munkadarabok alakjának és anyagának együttes hatása miatt a kioltóolaj hőmérsékletének növelése szintén növelheti a deformációját. Ezért nagyon fontos a kioltóolaj hőmérsékletének meghatározása a vizsgálat után, figyelembe véve a munkadarab anyagának tényleges körülményeit, keresztmetszeti méretét és alakját.
Forró olaj használata esetén az oltáshoz, az oltás és hűtés során fellépő magas olajhőmérséklet okozta tűz elkerülése érdekében az olajtartály közelében a szükséges tűzoltó felszerelést kell elhelyezni. Ezenkívül a hűtőolaj minőségi mutatóját rendszeresen ellenőrizni kell, és az új olajat időben fel kell tölteni vagy ki kell cserélni.
—Növelje a kioltási hőmérsékletetEz a módszer alkalmas kis keresztmetszetű szénacél munkadarabokhoz és valamivel nagyobb ötvözött acél munkadarabokhoz, amelyek normál edzési hőmérsékleten és olajos edzésen történő melegítés és hőtartás után sem felelnek meg a keménységi követelményeknek. A edzési hőmérséklet megfelelő növelésével, majd az olajos edzéssel elérhető a keményedés és a deformáció csökkentése. Ennek az edzési módszernek a használatakor ügyelni kell arra, hogy elkerüljük az olyan problémákat, mint a szemcsedurvulás, a mechanikai tulajdonságok és a munkadarab élettartamának csökkenése a megnövekedett edzési hőmérséklet miatt.
—Osztályozás és szigorításAmikor a kioltási keménység megfelel a tervezési követelményeknek, a forró fürdőközeg osztályozását és aszeptemperálását teljes mértékben ki kell használni a kioltási deformáció csökkentésének célja érdekében. Ez a módszer hatékony alacsony edzhetőségű, kis keresztmetszetű szén szerkezeti acélok és szerszámacélok, különösen krómtartalmú szerszámacélok és nagy edzhetőségű gyorsacél munkadarabok esetében is. A forró fürdőközeg osztályozása és a hűtéses aszeptemperálás az ilyen típusú acélok alapvető edzési módszerei. Hasonlóképpen hatékony azoknál a szénacéloknál és alacsony ötvözetű szerkezeti acéloknál is, amelyek nem igényelnek nagy kioltási keménységet.
Forró fürdővel való oltáskor a következő kérdésekre kell figyelni:
Először is, amikor olajfürdőt használnak osztályozáshoz és izotermikus edzéshez, az olaj hőmérsékletét szigorúan ellenőrizni kell a tűz kialakulásának megakadályozása érdekében.
Másodszor, nitrátsókkal történő oltás esetén a nitrátsó tartályt fel kell szerelni a szükséges eszközökkel és vízhűtő berendezésekkel. További óvintézkedésekért lásd a vonatkozó információkat, azokat itt nem ismételjük meg.
Harmadszor, az izotermikus edzés során szigorúan szabályozni kell az izotermikus hőmérsékletet. A magas vagy alacsony hőmérséklet nem segíti elő az edzés során bekövetkező deformáció csökkentését. Ezenkívül az ausztemperálás során a munkadarab felfüggesztési módját úgy kell megválasztani, hogy elkerülhető legyen a munkadarab súlya által okozott deformáció.
Negyedszer, amikor izotermikus vagy fokozatos edzést alkalmaznak a munkadarab alakjának korrigálására forró állapotban, a szerszámoknak és a szerelvényeknek teljesen felszereltnek kell lenniük, és a működésnek gyorsnak kell lennie. Meg kell akadályozni a munkadarab edzési minőségére gyakorolt káros hatásokat.
Hűtési üzemmódA hűtési folyamat során végzett szakszerű beavatkozás jelentős hatással van a kioltási deformációra, különösen víz vagy olaj oltóközegek használata esetén.
-A hűtőközeg bejutásának helyes irányaA szimmetrikusan kiegyensúlyozott vagy hosszúkás, rúdszerű munkadarabokat jellemzően függőlegesen kell a közegbe edzeni. Az aszimmetrikus alkatrészek szögben is edzhetők. A helyes irány célja az összes alkatrész egyenletes hűtése, a lassabban hűthető területek először a közegbe kerülve, majd a gyorsabban hűthető szakaszok. A munkadarab alakjának és a hűtési sebességre gyakorolt hatásának figyelembevétele a gyakorlatban elengedhetetlen.
-Munkadarabok mozgása a hűtőközegbenA lassan hűlő alkatrészeknek a hűtőközeg felé kell nézniük. A szimmetrikus alakú munkadaraboknak kiegyensúlyozott és egyenletes pályát kell követniük a közegben, kis amplitúdót és gyors mozgást fenntartva. Vékony és hosszúkás munkadarabok esetén a stabilitás a edzés során kulcsfontosságú. Kerülje a lengést, és a jobb szabályozhatóság érdekében fontolja meg a szorítók használatát a huzalos kötözés helyett.
-A kioltás sebességeA munkadarabokat gyorsan kell edzeni. Különösen vékony, rúdszerű munkadarabok esetén a lassabb edzési sebesség fokozott hajlítási deformációhoz és a különböző időpontokban edzett szakaszok közötti deformációbeli különbségekhez vezethet.
-Szabályozott hűtésA keresztmetszeti méretekben jelentősen eltérő munkadarabok esetében a gyorsabban hűlő részeket olyan anyagokkal kell védeni, mint azbesztkötél vagy fémlemezek, hogy csökkentse a hűlési sebességüket és egyenletesebb hűtést érjen el.
-Hűtési idő vízben: Azoknál a munkadaraboknál, amelyek főként szerkezeti feszültség miatt deformálódnak, rövidítse le a vízben való hűtési időt. Azoknál a munkadaraboknál, amelyek főként hőfeszültség miatt deformálódnak, hosszabbítsa meg a vízben való hűtési időt a kioltási deformáció csökkentése érdekében.
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2024. február 21.
