Care este relația dintre procesul de tratament termic, operare și deformare?

În timpul tratamentului termic al aluminiului și aliajelor de aluminiu, se întâlnesc frecvent diverse probleme, cum ar fi:

- Amplasarea necorespunzătoare a piesei: Aceasta poate duce la deformarea piesei, adesea din cauza eliminării insuficiente a căldurii de către mediul de călire la o viteză suficient de mare pentru a obține proprietățile mecanice dorite.

Încălzire rapidă: Aceasta poate duce la deformare termică; plasarea corectă a pieselor ajută la asigurarea unei încălziri uniforme.

Supraîncălzire: Aceasta poate duce la topire parțială sau topire eutectică.

-Decaparea suprafeței/oxidarea la temperatură înaltă.

- Tratament excesiv sau insuficient de îmbătrânire, ambele putând duce la pierderea proprietăților mecanice.

-Fluctuații ale parametrilor de timp/temperatură/călire care pot cauza abateri ale proprietăților mecanice și/sau fizice între piese și loturi.

În plus, uniformitatea slabă a temperaturii, timpul insuficient de izolare și răcirea inadecvată în timpul tratamentului termic în soluție pot contribui la rezultate inadecvate.

Tratamentul termic este un proces termic crucial în industria aluminiului, haideți să aprofundăm mai multe cunoștințe conexe.

1. Pretratare

Procesele de pretratare care îmbunătățesc structura și ameliorează stresul înainte de călire sunt benefice pentru reducerea distorsiunii. Pretratarea implică de obicei procese precum recoacerea sferoidizată și recoacerea de detensionare, iar unele adoptă și călire și revenire sau tratament de normalizare.

Recoacere pentru detensionareÎn timpul prelucrării, se pot dezvolta tensiuni reziduale din cauza unor factori precum metodele de prelucrare, angrenarea sculelor și vitezele de așchiere. Distribuția inegală a acestor tensiuni poate duce la distorsiuni în timpul călirii. Pentru a atenua aceste efecte, este necesară o recoacere de detensionare înainte de călire. Temperatura pentru recoacerea de detensionare este în general de 500-700°C. La încălzirea în mediu de aer, se utilizează o temperatură de 500-550°C cu un timp de menținere de 2-3 ore pentru a preveni oxidarea și decarburarea. Distorsiunea piesei datorată greutății proprii trebuie luată în considerare în timpul încărcării, iar celelalte proceduri sunt similare cu recoacerea standard.

Tratament de preîncălzire pentru îmbunătățirea structuriiAceasta include recoacerea sferoidizată, călirea și revenirea, tratamentul de normalizare.

-Recoacere sferoidizatăEsențială pentru oțelul carbon și oțelul aliat pentru scule în timpul tratamentului termic, structura obținută după recoacerea sferoidizată afectează semnificativ tendința de deformare în timpul călirii. Prin ajustarea structurii post-recoacere, se poate reduce deformarea obișnuită în timpul călirii.

-Alte metode de pretratareDiverse metode pot fi utilizate pentru a reduce distorsiunea la călire, cum ar fi călirea și revenirea, tratamentul de normalizare. Selectarea unor pretratări adecvate, cum ar fi călirea și revenirea, tratamentul de normalizare pe baza cauzei distorsiunii și a materialului piesei, poate reduce eficient distorsiunea. Cu toate acestea, este necesară prudență la tensiunile reziduale și creșterea durității după revenire, în special tratamentul de călire și revenire poate reduce dilatarea în timpul călirii pentru oțelurile care conțin W și Mn, dar are un efect redus asupra reducerii deformării pentru oțeluri precum GCr15.

În producția practică, identificarea cauzei distorsiunii prin călire, fie că este cauzată de tensiuni reziduale sau de o structură deficitară, este esențială pentru un tratament eficient. Recoacerea de detensionare ar trebui efectuată pentru distorsiunile cauzate de tensiuni reziduale, în timp ce tratamente precum revenirea care modifică structura nu sunt necesare și invers. Numai atunci se poate atinge obiectivul de reducere a distorsiunii prin călire pentru a reduce costurile și a asigura calitatea.

2. Operațiunea de încălzire prin stingere

Temperatura de stingereTemperatura de călire afectează semnificativ distorsiunea. Putem atinge scopul reducerii deformării prin ajustarea temperaturii de călire sau prin ajustarea adaosului de prelucrare rezervat, egal cu temperatura de călire, pentru a atinge scopul reducerii deformării, sau prin selectarea și rezervarea rezonabilă adaosului de prelucrare și a temperaturii de călire după testele de tratament termic, astfel încât să se reducă adaosul de prelucrare ulterioare. Efectul temperaturii de călire asupra deformării prin călire nu este legat doar de materialul utilizat în piesa de prelucrat, ci și de dimensiunea și forma acesteia. Atunci când forma și dimensiunea piesei de prelucrat sunt foarte diferite, deși materialul piesei de prelucrat este același, tendința de deformare prin călire este destul de diferită, iar operatorul ar trebui să acorde atenție acestei situații în producția reală.

Timp de menținere a stingeriiSelectarea timpului de menținere nu numai că asigură o încălzire completă și atingerea durității sau proprietăților mecanice dorite după călire, dar ia în considerare și efectul acestuia asupra deformării. Prelungirea timpului de menținere la călire crește în mod esențial temperatura de călire, în special pronunțată pentru oțelul cu conținut ridicat de carbon și crom.

Metode de încărcareDacă piesa de prelucrat este așezată într-o formă nerezonabilă în timpul încălzirii, aceasta va provoca deformări din cauza greutății piesei de prelucrat sau deformări din cauza extrudării reciproce dintre piesele de prelucrat sau deformări din cauza încălzirii și răcirii neuniforme din cauza stivuirii excesive a pieselor de prelucrat.

Metoda de încălzirePentru piesele de prelucrat cu forme complexe și grosimi variabile, în special cele cu conținut ridicat de carbon și elemente din aliaje, un proces de încălzire lent și uniform este crucial. Utilizarea preîncălzirii este adesea necesară, uneori necesitând cicluri multiple de preîncălzire. Pentru piesele mai mari care nu sunt tratate eficient prin preîncălzire, utilizarea unui cuptor cu rezistență tip cutie cu încălzire controlată poate reduce distorsiunea cauzată de încălzirea rapidă.

3. Operațiune de răcire

Deformarea prin călire rezultă în principal din procesul de răcire. Alegerea corectă a mediului de călire, operarea corespunzătoare și fiecare etapă a procesului de răcire influențează direct deformarea prin călire.

Selectarea mediului de stingereAsigurând duritatea dorită după călire, ar trebui preferate medii de călire mai blânde pentru a minimiza distorsiunile. Se recomandă utilizarea unor medii de baie încălzite pentru răcire (pentru a facilita îndreptarea cât timp piesa este încă fierbinte) sau chiar răcirea cu aer. Mediile cu rate de răcire cuprinse între apă și ulei pot înlocui, de asemenea, mediile duale apă-ulei.

—Stingere prin răcire cu aerCălirea cu aer este eficientă pentru reducerea deformării prin călire a oțelului rapid, a oțelului crom-format și a oțelului microdeformabil prin răcire cu aer. Pentru oțelul 3Cr2W8V care nu necesită o duritate ridicată după călire, călirea cu aer poate fi, de asemenea, utilizată pentru a reduce deformările prin reglarea corectă a temperaturii de călire.

—Răcirea și călirea uleiuluiUleiul este un mediu de călire cu o rată de răcire mult mai mică decât apa, însă pentru piesele cu călibilitate ridicată, dimensiuni mici, formă complexă și tendință mare de deformare, rata de răcire a uleiului este prea mare, însă pentru piesele cu dimensiuni mici, dar călibilitate slabă, rata de răcire a uleiului este insuficientă. Pentru a rezolva contradicțiile de mai sus și a utiliza pe deplin călirea cu ulei pentru a reduce deformarea prin călire a pieselor, oamenii au adoptat metode de reglare a temperaturii uleiului și de creștere a temperaturii de călire pentru a extinde utilizarea uleiului.

—Modificarea temperaturii uleiului de răcireUtilizarea aceleiași temperaturi a uleiului pentru călire pentru a reduce deformarea la călire prezintă încă următoarele probleme: atunci când temperatura uleiului este scăzută, deformarea la călire este încă mare, iar atunci când temperatura uleiului este ridicată, este dificil să se asigure duritatea piesei de prelucrat după călire. Sub efectul combinat al formei și materialului unor piese de prelucrat, creșterea temperaturii uleiului de călire poate, de asemenea, să crească deformarea acesteia. Prin urmare, este foarte necesar să se determine temperatura uleiului de călire după trecerea testului, în funcție de condițiile reale ale materialului piesei de prelucrat, dimensiunea secțiunii transversale și forma acesteia.

Când se utilizează ulei fierbinte pentru răcire, pentru a evita incendiile cauzate de temperatura ridicată a uleiului în timpul răcirii și răcirii, echipamentele necesare de stingere a incendiilor trebuie amplasate în apropierea rezervorului de ulei. În plus, indicele de calitate al uleiului de răcire trebuie testat periodic, iar uleiul nou trebuie completat sau înlocuit la timp.

—Creșteți temperatura de răcireAceastă metodă este potrivită pentru piese de prelucrat din oțel carbon cu secțiune transversală mică și piese de prelucrat din oțel aliat puțin mai mari, care nu pot îndeplini cerințele de duritate după încălzire și conservare la căldură la temperaturi normale de călire și călire în ulei. Prin creșterea corespunzătoare a temperaturii de călire și apoi a călirii în ulei, se poate obține efectul de călire și reducere a deformării. Atunci când se utilizează această metodă pentru călire, trebuie acordată atenție prevenirii problemelor precum creșterea granulelor, reducerea proprietăților mecanice și a duratei de viață a piesei de prelucrat din cauza creșterii temperaturii de călire.

—Clasificare și austemperingCând duritatea la călire poate îndeplini cerințele de proiectare, clasificarea și revenirea prin austemperie a băii fierbinți ar trebui utilizate pe deplin pentru a atinge scopul de a reduce deformarea la călire. Această metodă este eficientă și pentru oțelul structural carbon cu secțiune mică și oțelul pentru scule cu călibilitate redusă, în special pentru piesele din oțelul matrițat care conține crom și oțelul rapid cu călibilitate ridicată. Clasificarea băii fierbinți și metoda de răcire prin austemperie sunt metodele de bază de călire pentru acest tip de oțel. În mod similar, este eficientă și pentru oțelurile carbon și oțelurile structurale slab aliate care nu necesită o duritate ridicată la călire.

Când vă răcoriți cu o baie fierbinte, trebuie acordată atenție următoarelor aspecte:

În primul rând, atunci când baia de ulei este utilizată pentru sortare și călire izotermă, temperatura uleiului trebuie controlată strict pentru a preveni apariția incendiului.

În al doilea rând, la răcirea cu săruri de nitrați, rezervorul de sare de nitrați trebuie echipat cu instrumentele și dispozitivele de răcire cu apă necesare. Pentru alte precauții, vă rugăm să consultați informațiile relevante și nu le vom repeta aici.

În al treilea rând, temperatura izotermă trebuie controlată strict în timpul călirii izoterme. Temperatura ridicată sau scăzută nu este propice reducerii deformării la călire. În plus, în timpul revenirii, metoda de suspendare a piesei de prelucrat trebuie aleasă pentru a preveni deformarea cauzată de greutatea acesteia.

În al patrulea rând, atunci când se utilizează călirea izotermă sau gradată pentru a corecta forma piesei de prelucrat în timp ce aceasta este fierbinte, sculele și dispozitivele de fixare trebuie să fie complet echipate, iar acțiunea trebuie să fie rapidă în timpul funcționării. Se vor preveni efectele adverse asupra calității călirii piesei de prelucrat.

Operațiune de răcireOperarea iscusită în timpul procesului de răcire are un impact semnificativ asupra deformării prin călire, în special atunci când se utilizează medii de călire pe bază de apă sau ulei.

- Direcția corectă de intrare a mediului de răcireDe obicei, piesele de prelucrat echilibrate simetric sau alungite, de tip tijă, ar trebui călite vertical în mediu. Piesele asimetrice pot fi călite într-un anumit unghi. Direcția corectă are ca scop asigurarea unei răciri uniforme în toate piesele, zonele de răcire mai lentă intrând mai întâi în mediu, urmate de secțiuni de răcire mai rapide. Luarea în considerare a formei piesei de prelucrat și a influenței acesteia asupra vitezei de răcire este vitală în practică.

-Mișcarea pieselor în mediul de călirePiesele care se răcesc lent trebuie să fie orientate spre mediul de răcire. Piesele de prelucrat cu formă simetrică trebuie să urmeze o traiectorie echilibrată și uniformă în mediu, menținând o amplitudine mică și o mișcare rapidă. Pentru piesele de prelucrat subțiri și alungite, stabilitatea în timpul călirii este crucială. Evitați balansarea și luați în considerare utilizarea clemelor în loc de legarea cu sârmă pentru un control mai bun.

-Viteza de stingerePiesele trebuie călite rapid. În special pentru piesele subțiri, de tip tijă, vitezele de călire mai mici pot duce la o deformare la încovoiere crescută și la diferențe de deformare între secțiunile călite în momente diferite.

-Răcire controlatăPentru piesele de prelucrat cu diferențe semnificative în ceea ce privește dimensiunea secțiunii transversale, protejați secțiunile cu răcire mai rapidă cu materiale precum frânghii de azbest sau foi metalice pentru a reduce viteza lor de răcire și a obține o răcire uniformă.

-Timp de răcire în apăPentru piesele care se deformează în principal din cauza solicitărilor structurale, scurtați timpul lor de răcire în apă. Pentru piesele care se deformează în principal din cauza solicitărilor termice, prelungiți timpul lor de răcire în apă pentru a reduce deformarea prin călire.

Editat de May Jiang de la MAT Aluminum