Alumiiniumi ja alumiiniumisulamite kuumtöötlemisel tekivad tavaliselt mitmesugused probleemid, näiteks:
-Ebaõige detaili paigutus: see võib viia detaili deformatsioonini, mis on sageli tingitud ebapiisavast soojuse eemaldamisest kustutuskeskkonna poolt piisavalt kiiresti, et saavutada soovitud mehaanilised omadused.
-Kiire kuumutamine: see võib põhjustada termilist deformatsiooni; osade õige paigutus aitab tagada ühtlase kuumutamise.
-Ülekuumenemine: see võib põhjustada osalist sulamist või eutektilist sulamist.
-Pinna ketendus/kõrgtemperatuuriline oksüdatsioon.
-Liigne või ebapiisav vanandamine, mis mõlemad võivad põhjustada mehaaniliste omaduste kadu.
-Aja/temperatuuri/karastamise parameetrite kõikumised, mis võivad põhjustada osade ja partiide mehaaniliste ja/või füüsikaliste omaduste kõrvalekaldeid.
-Lisaks võivad ebapiisavatele tulemustele kaasa aidata halb temperatuuriühtlus, ebapiisav isolatsiooniaeg ja ebapiisav jahutamine lahuse kuumtöötluse ajal.
Kuumtöötlus on alumiiniumitööstuses ülioluline termiline protsess, süveneme sellesse lähemalt.
1. Eeltöötlus
Eeltöötlusprotsessid, mis parandavad struktuuri ja leevendavad pingeid enne karastamist, on moonutuste vähendamise seisukohalt kasulikud. Eeltöötlus hõlmab tavaliselt selliseid protsesse nagu sferoidiseeriv lõõmutamine ja pingete leevendav lõõmutamine ning mõned kasutavad ka karastamist ja noolutamist või normaliseerivat töötlust.
Stressi leevendamine lõõmutamineTöötlemise ajal võivad jääkpinged tekkida selliste tegurite tõttu nagu töötlemismeetodid, tööriista haardumine ja lõikekiirus. Nende pingete ebaühtlane jaotumine võib karastamise ajal põhjustada deformatsioone. Nende mõjude leevendamiseks on enne karastamist vajalik pingeid leevendav lõõmutamine. Pingeid leevendava lõõmutamise temperatuur on üldiselt 500–700 °C. Õhukeskkonnas kuumutamisel kasutatakse oksüdeerumise ja dekarboniseerimise vältimiseks temperatuuri 500–550 °C ja hoidmisaega 2–3 tundi. Koormuse ajal tuleks arvestada detaili omakaalust tingitud deformatsiooniga ning muud protseduurid on sarnased standardse lõõmutamisega.
Eelsoojendustöötlus struktuuri parandamiseksSee hõlmab sferoidiseerivat lõõmutamist, karastamist ja noolutamist, normaliseerivat töötlemist.
-Sferoidiseeriv lõõmutamineSüsinikterase ja legeerterase puhul on sferoidiseeriva lõõmutamise käigus saavutatav struktuur oluline kuumtöötlemise ajal ning mõjutab oluliselt karastamise ajal tekkivat moonutustrendi. Lõõmutusjärgse struktuuri reguleerimisega saab karastamise ajal tekkivat korrapärast moonutust vähendada.
-Muud eeltöötlusmeetodidKarastamise käigus tekkivate moonutuste vähendamiseks saab kasutada mitmesuguseid meetodeid, näiteks karastamist ja noolutamist ning normaliseerivat töötlust. Sobivate eeltöötluste, näiteks karastamise ja noolutamise ning normaliseeriva töötluse valimine, mis põhineb moonutuse põhjusel ja detaili materjalil, aitab moonutusi tõhusalt vähendada. Siiski tuleb olla ettevaatlik jääkpingete ja karastusjärgse kõvaduse suurenemise suhtes, eriti karastamise ja noolutamise käigus, mis võib vähendada W ja Mn sisaldavate teraste karastamise ajal tekkivat paisumist, kuid millel on vähe mõju deformatsiooni vähendamisele selliste teraste nagu GCr15 puhul.
Praktilises tootmises on karastusmoonutuste põhjuse kindlakstegemine, olgu see siis jääkpingete või kehva struktuuri tõttu, tõhusa töötlemise jaoks hädavajalik. Jääkpingete põhjustatud moonutuste korral tuleks läbi viia pingeid maandav lõõmutamine, samas kui struktuuri muutvad töötlused, näiteks karastamine, ei ole vajalikud ja vastupidi. Ainult sel juhul on võimalik saavutada karastusmoonutuste vähendamise eesmärk, et vähendada kulusid ja tagada kvaliteet.
2. Kütte kustutamine
KustutustemperatuurKarastustemperatuur mõjutab oluliselt moonutusi. Deformatsiooni vähendamise eesmärki saab saavutada karastustemperatuuri reguleerimise või karastustemperatuuri sama suuruse ja karastustemperatuuri abil või mõistlikult valitud ja reserveeritud töötlemisvaru ning karastustemperatuuri abil pärast kuumtöötluskatseid, et vähendada järgnevat töötlemisvaru. Karastustemperatuuri mõju karastusdeformatsioonile ei ole seotud mitte ainult tooriku materjaliga, vaid ka tooriku suuruse ja kujuga. Kui tooriku kuju ja suurus on väga erinevad, on karastusdeformatsiooni trend üsna erinev, kuigi tooriku materjal on sama, ja operaator peaks sellele olukorrale tegeliku tootmise käigus tähelepanu pöörama.
Kustutamise hoidmisaegHoidmisaja valik mitte ainult ei taga põhjalikku kuumutamist ja soovitud kõvaduse või mehaaniliste omaduste saavutamist pärast karastamist, vaid arvestab ka selle mõju deformatsioonile. Karastamise hoidmisaja pikendamine suurendab oluliselt karastustemperatuuri, eriti väljendub see kõrge süsiniku- ja kroomisisaldusega terase puhul.
LaadimismeetodidKui toorik asetatakse kuumutamise ajal ebamõistlikult ebaühtlasesse vormi, põhjustab see deformatsiooni tooriku raskuse või tooriku vastastikuse väljapressimise tõttu või deformatsiooni ebaühtlase kuumutamise ja jahutamise tõttu tooriku liigse virnastamise tõttu.
KuumutusmeetodKeerulise kujuga ja erineva paksusega toorikute puhul, eriti kõrge süsinikusisaldusega ja legeerelementidega toorikute puhul, on aeglane ja ühtlane kuumutamisprotsess ülioluline. Eelsoojenduse kasutamine on sageli vajalik, mis mõnikord nõuab mitut eelsoojendustsüklit. Suuremate toorikute puhul, mida eelsoojendusega tõhusalt ei töödelda, võib kontrollitud kuumutamisega kastitakistusahju kasutamine vähendada kiire kuumutamise põhjustatud moonutusi.
3. Jahutusrežiim
Karastusdeformatsioon tuleneb peamiselt jahutusprotsessist. Õige karastuskeskkonna valik, oskuslik töö ja iga jahutusprotsessi etapp mõjutavad otseselt karastusdeformatsiooni.
Kustutuskeskkonna valikSoovitud kõvaduse tagamiseks pärast karastamist tuleks eelistada leebemaid karastuskeskkondi, et minimeerida moonutusi. Soovitatav on kasutada kuumutatud vannikeskkondi jahutamiseks (et hõlbustada sirgestamist, kui detail on veel kuum) või isegi õhkjahutust. Vee-õli kahekihilisi karastuskeskkondi saab asendada ka keskkondadega, mille jahutuskiirus on vee ja õli vahel.
—Õhujahutusega summutamineÕhkjahutusega karastamine on efektiivne kiirlõiketerase, kroomvormiterase ja õhkjahutusega mikrodeformatsiooniterase karastusdeformatsiooni vähendamiseks. 3Cr2W8V terase puhul, mis ei vaja pärast karastamist suurt kõvadust, saab õhkjahutust deformatsiooni vähendamiseks samuti kasutada, reguleerides karastustemperatuuri õigesti.
—Õli jahutamine ja kustutamineÕli on jahutuskeskkond, mille jahutuskiirus on palju madalam kui veel, kuid kõrge karastatavusega, väikese suurusega, keeruka kujuga ja suure deformatsioonikalduvusega toorikute puhul on õli jahutuskiirus liiga kõrge, kuid väikese suurusega, kuid halva karastatavusega toorikute puhul ei ole õli jahutuskiirus piisav. Eeltoodud vastuolude lahendamiseks ja õli karastamise täielikuks ärakasutamiseks toorikute karastusdeformatsiooni vähendamiseks on inimesed võtnud kasutusele õli temperatuuri reguleerimise ja karastustemperatuuri tõstmise meetodid, et laiendada õli kasutamist.
—Kustutusõli temperatuuri muutmineSama õlitemperatuuri kasutamisel karastusdeformatsiooni vähendamiseks on endiselt järgmised probleemid: madala õlitemperatuuri korral on karastusdeformatsioon endiselt suur ja kõrge õlitemperatuuri korral on raske tagada tooriku kõvadust pärast karastamist. Mõne tooriku kuju ja materjali koosmõjul võib karastusõli temperatuuri tõstmine suurendada ka selle deformatsiooni. Seetõttu on väga oluline määrata karastusõli temperatuur pärast katset vastavalt tooriku materjali tegelikele tingimustele, ristlõike suurusele ja kujule.
Kuuma õli kasutamisel kustutamiseks tuleks õlipaagi lähedale paigutada vajalikud tulekustutusvahendid, et vältida kustutamise ja jahutamise käigus tekkivat kõrget õlitemperatuuri ja tulekahju. Lisaks tuleks regulaarselt kontrollida kustutamisõli kvaliteedinäitajaid ning õigeaegselt uus õli täiendada või välja vahetada.
—Suurendage kustutustemperatuuri: See meetod sobib väikese ristlõikega süsinikterasest toorikute ja veidi suuremate legeerterasest toorikute jaoks, mis ei vasta kuumutamise ja kuumashoidmise korral normaalsel karastustemperatuuril ja õlikarastusel kõvadusnõuetele. Karastustemperatuuri sobiva tõstmise ja seejärel õlikarastuse abil saab saavutada karastamise ja deformatsiooni vähendamise efekti. Selle karastusmeetodi kasutamisel tuleb olla ettevaatlik, et vältida probleeme, nagu terade jämenemine, mehaaniliste omaduste ja tooriku eluea vähenemine karastustemperatuuri tõusu tõttu.
—Klassifitseerimine ja karmistamineKui karastuskõvadus vastab projekteerimisnõuetele, tuleks karastusdeformatsiooni vähendamiseks täielikult ära kasutada kuuma vannikeskkonna klassifitseerimist ja karastust. See meetod on efektiivne ka madala karastatavusega, väikese profiiliga süsinikkonstruktsiooniterase ja tööriistaterase, eriti kroomi sisaldava stantsterase ja suure karastatavusega kiirlõiketerase toorikute puhul. Kuuma vannikeskkonna klassifitseerimine ja karastusmeetod on seda tüüpi terase põhilised karastusmeetodid. Samuti on see efektiivne ka süsinikteraste ja madala legeerterase puhul, mis ei vaja suurt karastuskõvadust.
Kuuma vanniga kustutamisel tuleks tähelepanu pöörata järgmistele küsimustele:
Esiteks, kui õlivanni kasutatakse sorteerimiseks ja isotermiliseks kustutamiseks, tuleks õli temperatuuri rangelt kontrollida, et vältida tulekahju teket.
Teiseks, nitraatsooladega karastamise korral peaks nitraatsoola paak olema varustatud vajalike instrumentide ja veejahutusseadmetega. Muude ettevaatusabinõude kohta vaadake asjakohast teavet ja neid siin ei korrata.
Kolmandaks, isotermilise karastamise ajal tuleks isotermilist temperatuuri rangelt kontrollida. Kõrge või madal temperatuur ei soodusta karastusdeformatsiooni vähendamist. Lisaks tuleks karastamise ajal valida tooriku riputusmeetod, mis väldiks tooriku raskuse poolt põhjustatud deformatsiooni.
Neljandaks, isotermilise või astmelise karastamise kasutamisel kuuma tooriku kuju korrigeerimiseks peaksid tööriistad ja kinnitusdetailid olema täielikult varustatud ning toimimine peaks töötamise ajal olema kiire. See peaks vältima tooriku karastamise kvaliteedi negatiivset mõjutamist.
JahutusrežiimJahutusprotsessi ajal oskuslikul tegutsemisel on oluline mõju karastusdeformatsioonile, eriti kui kasutatakse vee- või õlikustutuskeskkondi.
-Kustutuskeskkonna õige sisenemissuundTavaliselt tuleks sümmeetriliselt tasakaalustatud või piklikud vardakujulised toorikud karastada vertikaalselt keskkonda. Asümmeetrilisi osi saab karastada nurga all. Õige suuna eesmärk on tagada kõigi osade ühtlane jahutamine, kusjuures aeglasemalt jahutatavad alad sisenevad keskkonda esimesena, millele järgnevad kiiremalt jahutatavad sektsioonid. Praktikas on oluline arvestada tooriku kuju ja selle mõjuga jahutuskiirusele.
-Toorikute liikumine karastuskeskkonnasAeglaselt jahtuvad detailid peaksid olema suunatud karastuskeskkonna poole. Sümmeetrilise kujuga toorikud peaksid keskkonnas liikuma tasakaalustatud ja ühtlast rada, säilitades väikese amplituudi ja kiire liikumise. Õhukeste ja piklike toorikute puhul on karastamise ajal stabiilsus ülioluline. Vältige kiikumist ja kaaluge parema kontrolli saavutamiseks traatkinnituste asemel klambrite kasutamist.
-Kustutamise kiirusToorikuid tuleks karastada kiiresti. Eriti õhukeste, vardakujuliste toorikute puhul võib aeglasem karastamiskiirus põhjustada suurenenud paindedeformatsiooni ja deformatsiooni erinevusi erineval ajal karastatud sektsioonide vahel.
-Kontrollitud jahutusToorikute puhul, mille ristlõike suurus on oluliselt erinev, tuleks kiiremini jahtuvaid osi kaitsta selliste materjalidega nagu asbestköis või metalllehed, et vähendada nende jahtumiskiirust ja saavutada ühtlane jahutus.
-Jahutusaeg veesToorikute puhul, mis deformeeruvad peamiselt struktuurpingete tõttu, lühendage nende jahutusaega vees. Toorikute puhul, mis deformeeruvad peamiselt termilise pinge tõttu, pikendage nende jahutusaega vees, et vähendada karastusdeformatsiooni.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 21. veebruar 2024
