По време на термичната обработка на алуминий и алуминиеви сплави често се срещат различни проблеми, като например:
-Неправилно поставяне на част: Това може да доведе до деформация на частта, често поради недостатъчно отделяне на топлина от охлаждащата среда с достатъчно висока скорост, за да се постигнат желаните механични свойства.
-Бързо нагряване: Това може да доведе до термична деформация; правилното разположение на частите помага да се осигури равномерно нагряване.
-Прегряване: Това може да доведе до частично топене или евтектично топене.
-Повърхностно образуване на котлен камък/високотемпературно окисление.
- Прекомерно или недостатъчно лечение със стареене, като и двете могат да доведат до загуба на механични свойства.
-Колебания във времето/температурата/параметрите за охлаждане, които могат да причинят отклонения в механичните и/или физическите свойства между части и партиди.
-Освен това лошата еднородност на температурата, недостатъчното време за изолация и неадекватното охлаждане по време на термичната обработка на разтвора могат да допринесат за неадекватни резултати.
Топлинната обработка е решаващ термичен процес в алуминиевата промишленост, нека се задълбочим в повече свързани знания.
1.Предварителна обработка
Процесите на предварителна обработка, които подобряват структурата и облекчават напрежението преди закаляване, са полезни за намаляване на изкривяването. Предварителната обработка обикновено включва процеси като сфероидизиращо отгряване и отгряване за облекчаване на напрежението, а някои също приемат закаляване и отвръщане или нормализиране на обработка.
Отгряване за облекчаване на напрежението: По време на машинна обработка могат да се развият остатъчни напрежения поради фактори като методи на обработка, зацепване на инструмента и скорости на рязане. Неравномерното разпределение на тези напрежения може да доведе до изкривяване по време на закаляването. За смекчаване на тези ефекти е необходимо отгряване за облекчаване на напрежението преди закаляване. Температурата за отгряване за освобождаване на напрежението обикновено е 500-700°C. При нагряване във въздушна среда се използва температура от 500-550 ° C с време на задържане 2-3 часа, за да се предотврати окисляването и обезвъглеродяването. По време на натоварването трябва да се вземе предвид изкривяването на частта поради собственото тегло, а другите процедури са подобни на стандартното отгряване.
Предварителна топлинна обработка за подобряване на структурата: Това включва сфероидизиращо отгряване, закаляване и темпериране, нормализиращо третиране.
- Сфероидизиращо отгряване: От съществено значение за въглеродна инструментална стомана и легирана инструментална стомана по време на топлинна обработка, структурата, получена след сфероидизиращо отгряване, значително влияе върху тенденцията на изкривяване по време на охлаждане. Чрез регулиране на структурата след отгряване може да се намали редовното изкривяване по време на охлаждане.
-Други методи за предварителна обработка: Могат да се използват различни методи за намаляване на изкривяването при закаляване, като закаляване и темпериране, нормализиране на обработката. Изборът на подходящи предварителни обработки като закаляване и темпериране, нормализиране на обработката въз основа на причината за изкривяването и материала на частта може ефективно да намали изкривяването. Въпреки това е необходимо повишено внимание за остатъчните напрежения и увеличаване на твърдостта след темпериране, особено обработката за закаляване и темпериране може да намали разширението по време на закаляването за стомани, съдържащи W и Mn, но има малък ефект върху намаляването на деформацията за стомани като GCr15.
В практическото производство идентифицирането на причината за охлаждащата деформация, независимо дали се дължи на остатъчни напрежения или лоша структура, е от съществено значение за ефективно лечение. Отгряването за облекчаване на напрежението трябва да се извърши за изкривяване, причинено от остатъчни напрежения, докато обработки като темпериране, които променят структурата, не са необходими и обратното. Само тогава може да се постигне целта за намаляване на изкривяването при охлаждане, за да се намалят разходите и да се гарантира качество.
2. Операция за закаляване
Температура на закаляване: Температурата на охлаждане значително влияе върху изкривяването. Можем да постигнем целта за намаляване на деформацията чрез регулиране на температурата на закаляване, или запазената допустима обработка е същата като температурата на охлаждане, за да постигнем целта за намаляване на деформацията, или разумно избрана и запазена допустимата обработка и температурата на охлаждане след тестове за топлинна обработка , така че да се намали последващата допустима обработка. Ефектът от температурата на охлаждане върху деформацията на охлаждане не е свързан само с материала, използван в детайла, но също така е свързан с размера и формата на детайла. Когато формата и размерът на детайла са много различни, въпреки че материалът на детайла е един и същ, тенденцията на деформация при закаляване е доста различна и операторът трябва да обърне внимание на тази ситуация в действителното производство.
Време на задържане при охлаждане: Изборът на време на задържане не само осигурява цялостно нагряване и постигане на желаната твърдост или механични свойства след закаляване, но също така взема предвид ефекта му върху изкривяването. Удължаването на времето за задържане при охлаждане значително повишава температурата на охлаждане, особено изразено за високовъглеродна и високохромна стомана.
Методи за зареждане: Ако детайлът е поставен в неразумна форма по време на нагряване, това ще причини деформация поради теглото на детайла или деформация поради взаимно екструдиране между детайлите или деформация поради неравномерно нагряване и охлаждане поради прекомерно подреждане на детайлите.
Метод на нагряване: За детайли със сложна форма и различна дебелина, особено тези с високо съдържание на въглерод и легирани елементи, бавният и равномерен процес на нагряване е от решаващо значение. Използването на предварително загряване често е необходимо, което понякога изисква няколко цикъла на предварително загряване. За по-големи детайли, които не са обработени ефективно чрез предварително нагряване, използването на боксова съпротивителна пещ с контролирано нагряване може да намали изкривяването, причинено от бързото нагряване.
3. Операция на охлаждане
Деформацията при закаляване е резултат предимно от процеса на охлаждане. Правилният избор на среда за охлаждане, умелата работа и всяка стъпка от процеса на охлаждане пряко влияят върху деформацията на охлаждане.
Избор на среда за охлаждане: Докато се гарантира желаната твърдост след охлаждане, трябва да се предпочитат по-меки охлаждащи среди, за да се сведе до минимум изкривяването. Препоръчва се използването на загрята среда за баня за охлаждане (за да се улесни изправянето, докато частта е все още гореща) или дори въздушно охлаждане. Среди със скорости на охлаждане между вода и масло също могат да заменят двойните среди вода-масло.
— Закаляване с въздушно охлаждане: Закаляването с въздушно охлаждане е ефективно за намаляване на деформацията при закаляване на бързорежеща стомана, хромирана формована стомана и микродеформирана стомана с въздушно охлаждане. За стомана 3Cr2W8V, която не изисква висока твърдост след закаляване, закаляването с въздух може също да се използва за намаляване на деформацията чрез правилно регулиране на температурата на закаляване.
— Охлаждане и закаляване на маслото: маслото е среда за охлаждане с много по-ниска скорост на охлаждане от водата, но за тези детайли с висока закаляемост, малък размер, сложна форма и голяма тенденция към деформация, скоростта на охлаждане на маслото е твърде висока, но за детайли с малък размер, но лоша втвърдяемост, скоростта на охлаждане на маслото е недостатъчна. За да се разрешат горните противоречия и да се използва пълноценно закаляването с масло, за да се намали деформацията на закаляването на детайлите, хората са приели методи за регулиране на температурата на маслото и повишаване на температурата на охлаждане, за да разширят използването на масло.
— Промяна на температурата на маслото за охлаждане: използването на същата температура на маслото за охлаждане за намаляване на деформацията на охлаждане все още има следните проблеми, тоест, когато температурата на маслото е ниска, деформацията на охлаждане е все още голяма, а когато температурата на маслото е висока, е трудно да се гарантира, че детайл след закаляване твърдост. Под комбинирания ефект на формата и материала на някои детайли, повишаването на температурата на маслото за закаляване може също да увеличи неговата деформация. Следователно е много необходимо да се определи температурата на маслото за охлаждане след преминаване на теста според действителните условия на материала на детайла, размера и формата на напречното сечение.
Когато използвате горещо масло за охлаждане, за да избегнете пожар, причинен от висока температура на маслото, причинена от охлаждане и охлаждане, необходимото противопожарно оборудване трябва да бъде оборудвано близо до резервоара за масло. В допълнение, индексът на качеството на маслото за охлаждане трябва да се тества редовно и новото масло трябва да се допълва или заменя навреме.
— Увеличете температурата на охлаждане: Този метод е подходящ за детайли от въглеродна стомана с малко напречно сечение и малко по-големи детайли от легирана стомана, които не могат да отговорят на изискванията за твърдост след нагряване и запазване на топлината при нормални температури на охлаждане и охлаждане в масло. Чрез подходящо повишаване на температурата на охлаждане и след това охлаждане с масло може да се постигне ефектът на втвърдяване и намаляване на деформацията. Когато се използва този метод за охлаждане, трябва да се внимава да се предотвратят проблеми като нагрубяване на зърното, намаляване на механичните свойства и експлоатационния живот на детайла поради повишена температура на охлаждане.
— Класификация и закаляване: Когато твърдостта на охлаждане може да отговори на проектните изисквания, класификацията и аустемперирането на средата за гореща баня трябва да се използват напълно, за да се постигне целта за намаляване на деформацията на охлаждане. Този метод е също така ефективен за въглеродна структурна стомана с ниска закаляемост, малки разрези и инструментална стомана, особено хром-съдържаща щампована стомана и детайли от високоскоростна стомана с висока закаляемост. Класификацията на среда за гореща баня и методът на охлаждане на аустемпериране са основните методи за охлаждане на този вид стомана. По подобен начин той е ефективен и за онези въглеродни стомани и нисколегирани структурни стомани, които не изискват висока твърдост на закаляване.
При охлаждане с гореща вана трябва да се обърне внимание на следните въпроси:
Първо, когато се използва маслена баня за сортиране и изотермично охлаждане, температурата на маслото трябва да се контролира стриктно, за да се предотврати възникването на пожар.
Второ, при охлаждане с класове нитратна сол, резервоарът за нитратна сол трябва да бъде оборудван с необходимите инструменти и устройства за водно охлаждане. За други предпазни мерки, моля, вижте съответната информация и няма да ги повтаряте тук.
Трето, изотермичната температура трябва да се контролира стриктно по време на изотермично охлаждане. Високата или ниската температура не е благоприятна за намаляване на деформацията при закаляване. В допълнение, по време на аустемперирането трябва да се избере методът на окачване на детайла, за да се предотврати деформация, причинена от теглото на детайла.
Четвърто, когато се използва изотермично или градуирано закаляване за коригиране на формата на детайла, докато е горещ, инструментите и приспособленията трябва да са напълно оборудвани и действието трябва да бъде бързо по време на работа. Предотвратете неблагоприятните ефекти върху качеството на закаляване на детайла.
Операция на охлаждане: Умелата работа по време на процеса на охлаждане има значително влияние върху деформацията при закаляване, особено когато се използват вода или масло за охлаждане.
- Правилна посока на навлизане на охлаждащата среда: Обикновено симетрично балансирани или удължени прътовидни детайли трябва да бъдат вертикално закалени в средата. Асиметричните части могат да бъдат закалени под ъгъл. Правилната посока има за цел да осигури равномерно охлаждане във всички части, като зоните с по-бавно охлаждане навлизат първо в средата, последвани от секции с по-бързо охлаждане. Отчитането на формата на детайла и неговото влияние върху скоростта на охлаждане е жизненоважно на практика.
-Движение на детайлите в среда за закаляване: Бавно охлаждащите се части трябва да са обърнати към охлаждащата среда. Симетрично оформените детайли трябва да следват балансиран и равномерен път в средата, поддържайки малка амплитуда и бързо движение. За тънки и удължени детайли стабилността по време на закаляването е от решаващо значение. Избягвайте люлеене и обмислете използването на скоби вместо връзване с тел за по-добър контрол.
- Скорост на закаляване: Заготовките трябва да се охлаждат бързо. Особено за тънки, прътовидни детайли, по-бавните скорости на закаляване могат да доведат до повишена деформация на огъване и разлики в деформацията между секциите, закалени по различно време.
-Контролирано охлаждане: За детайли със значителни разлики в размера на напречното сечение, защитете по-бързо охлаждащите секции с материали като азбестово въже или метални листове, за да намалите скоростта на охлаждане и да постигнете равномерно охлаждане.
-Време за охлаждане във вода: За детайли, които се деформират главно поради структурно напрежение, съкратете времето за охлаждане във вода. За детайли, подложени предимно на деформация поради термично напрежение, удължете времето им за охлаждане във вода, за да намалите деформацията при закаляване.
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 21 февруари 2024 г
