Wärmebehandlung für CNC-bearbeitete Teile

Jack Lüge Experte für CNC-Bearbeitung

Spezialisiert auf CNC-Fräsen, CNC-Drehen, 3D-Druck, Urethanguss, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss,


Die meisten Metalllegierungen werden wärmebehandelt, um wichtige physikalische Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Bearbeitbarkeit drastisch zu verbessern. Diese Verbesserung ist auf Materialmodifikationen in der Mikrostruktur und die chemische Zusammensetzung der Oberfläche zurückzuführen. Diese Behandlung umfasst das Erhitzen von Legierungen bei extremen Temperaturen mit kontrollierten Kühlbedingungen. Die endgültigen physikalischen Eigenschaften von Metalllegierungen werden stark durch die Erwärmungstemperatur, die Erwärmungszeit und die Abkühlgeschwindigkeit beeinflusst. Wir bieten unterschiedliche Wärmebehandlungen für die am häufigsten verwendeten Metalllegierungen an CNC-Bearbeitung, verbessern verschiedene Eigenschaften von fertigen CNC-Teilen und unterstützen Sie bei der Auswahl des perfekten Materials für Ihre Anwendungen.

Anwendungszeit der Wärmebehandlung

Wärmebehandlungen werden überall auf Metalllegierungen angewendet CNC-Bearbeitungsprozess. Bei CNC-bearbeiteten Teilen werden Wärmebehandlungen typischerweise sowohl vor als auch nach der CNC-Bearbeitung angewendet.

Vor der CNC-Bearbeitung: Sobald die Standardqualität von Metalllegierungen auf Anfrage verfügbar ist, können wir Metallmaterialien direkt vom Lager bearbeiten. Dadurch werden die Vorlaufzeiten verkürzt.

Nach der CNC-Bearbeitung: Eine normale Wärmebehandlung wird als Endbearbeitungsschritt nach dem Umformen angewendet, um die Härte von Metallmaterialien zu erhöhen. Aufgrund der hohen Härte wird die Bearbeitbarkeit von Metallmaterialien verringert. Diese Fälle sind gängige Praxis für die CNC-Bearbeitung von Stahlteilen.

Übliche Wärmebehandlungen für CNC-Materialien

Glühen, Spannungsarmglühen & Anlassen

Glühen, Anlassen und Spannungsarmglühen sind Prozesse zum Erhitzen von Metalllegierungen auf eine hohe Temperatur und anschließendes Abkühlen von Materialien mit langsamer Geschwindigkeit. Alle diese Prozesse finden normalerweise in Luft oder Öfen statt. Sie unterscheiden sich in der Temperatur der Materialerwärmung und den Reihenfolgen des Herstellungsprozesses.

Glühen: Metallmaterialien werden auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt, um die gewünschte Mikrostruktur zu erreichen. Das Glühen wird bei den meisten Metalllegierungen immer nach dem Umformprozess angewendet, es findet vor jeder weiteren Verarbeitung statt, um das Metall weicher zu machen und die Bearbeitbarkeit zu verbessern. Die meisten CNC-Materialien erhalten ohne weitere Wärmebehandlung Eigenschaften im geglühten Zustand.

Stressabbauend: Es werden Teile auf eine hohe Temperatur (niedriger als Glühen) erhitzt. Dieser Prozess wird nach dem CNC-Bearbeitungsprozess angewendet, um Restspannungen aus dem CNC-Bearbeitungsprozess zu beseitigen und CNC-Teile mit konsistenteren mechanischen Eigenschaften herzustellen.

Anlassen: Es erhitzt auch Teile bei einer Temperatur, die niedriger als das Glühen ist, es wird auch nach dem Abschreckprozess von Weichstählen (1045 oder A 36) und legierten Stählen (4140 oder 4240) angewendet, um die Metallsprödigkeit zu verringern und die mechanische Leistung zu verbessern.

WärmebehandlungZweckKompatible Materialien
GlühenVerbessern Sie die Bearbeitbarkeit von MetalllegierungenAlle Metalllegierungen
StressabbauendLösen Sie Restspannungen aus mechanischer VerformungAlle Metalllegierungen
AnlassenReduzieren Sie die Sprödigkeit nach dem AbschreckenBaustähle (1045, A36)
Legierte Stähle (4140,4240)
Werkzeugstähle (A2)

Abschrecken

Beim Abschrecken werden Metalllegierungen auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und schnell abgekühlt, normalerweise indem Materialien in Öl oder Wasser getaucht oder einem kühlen Luftstrom ausgesetzt werden. Der schnelle Abkühlungsprozess erzeugt Mikrostrukturänderungen im Aufheizbereich, was zu einer sehr hohen Härte in der Oberfläche der Teile führt. CNC-Teile werden normalerweise als letzter Prozess im Herstellungsprozess nach der CNC-Bearbeitung abgeschreckt, da Metallmaterialien aufgrund der erhöhten Härte schwer zu schneiden sind.

Werkzeugstähle werden nach der CNC-Bearbeitung abgeschreckt, um eine hohe Oberflächenhärte zu erhalten. Dann wird ein zusätzlicher Anlassprozess angewendet, um die Endhärte zu kontrollieren. Beispielsweise kann Werkzeugstahl A2 nach dem Abschrecken 63-65 HRC erreichen und kann auch auf 42-62 HRC angelassen werden. Das Anlassen kann die Lebensdauer der Teile verlängern, da es die Sprödigkeit verringern kann, die besten Ergebnisse werden im Härtebereich von 56-58 HRC erzielt.

WärmebehandlungZweckKompatible Materialien
AbschreckenErhöhen Sie die Härte der MetalllegierungBaustähle (1045, A36)
Legierte Stähle (4140,4240)
Werkzeugstähle (D2,A2,O1)

Ausscheidungshärtung

Das Ausscheidungshärten umfasst normalerweise einen dreistufigen Prozess: Metallmaterialien werden zuerst auf eine hohe Temperatur erhitzt, dann abgeschreckt und schließlich über einen längeren Zeitraum bei einer niedrigeren Temperatur erhitzt. Dadurch entstehen Legierungselemente, die als diskrete Partikel unterschiedlicher Zusammensetzung erscheinen, sich auflösen und gleichmäßig auf der Metallmatrix verteilen. Nach dem Ausscheidungshärten nehmen die Festigkeit und Härte von Metalllegierungen dramatisch zu. Wie bei Aluminium 7075 können wir die Auswirkungen von Niederschlägen in der folgenden Tabelle beobachten:

Aluminium 7075 (gehärtet)Aluminium7075 (ausscheidungsgehärtet)
Ultimative Zugfestigkeit280 MPa510–540 MPa
Ertragsstärke140 MPa430–480 MPa
Verlängerung9-10%5-11%
Härte68HV175HV

Nicht alle Metallmaterialien können mit diesem Verfahren wärmebehandelt werden, es eignet sich eher für Hochleistungsanwendungen mit kompatiblen Superlegierungen.

WärmebehandlungZweckKompatible Materialien
AusscheidungshärtungErhöhen Sie die Härte und Festigkeit von MetalllegierungenAluminiumlegierungen (6061, 6068, 7075)
Edelstahl (17-4)

Einsatzhärten und Aufkohlen

Einsatzhärten ist eine Wärmebehandlung, die eine hohe Härte auf der Oberfläche von Teilen mit weichen Unterlagenmaterialien erzeugen kann. Dieses Verfahren wird gegenüber der Abschreckmethode zur Erhöhung der Gesamthärte bevorzugt, da härtere Teile auch spröder sind.

Aufkohlen ist die häufigste Einsatzhärtungsbehandlung. Sein Prozess umfasst das Erhitzen von Weichstählen in einer kohlenstoffreichen Umgebung und das anschließende Abschrecken, um den Kohlenstoff auf der Metallmatrix zu fixieren. Dies erhöht die Oberflächenhärte von Stählen, ähnlich wie beim Eloxieren von Aluminiumlegierungen.

WärmebehandlungZweckKompatible Materialien
Einsatzhärten & AufkohlenErhöhen Sie die Oberflächenhärte von Metallteilen und halten Sie das Kernmaterial weichWeichstähle (1018, A36)

So spezifizieren Sie die Wärmebehandlung

Sobald Sie CNC-Bestellungen aufgegeben haben, gibt es 3 Möglichkeiten für die Wärmebehandlungsanfrage:

  1. Referenz zur Herstellungsnorm: Viele Wärmebehandlungen sind standardisiert und weit verbreitet.
  2. Erforderliche Härte angeben: Dies ist eine übliche Methode zur Angabe von Wärmebehandlungen für Werkzeugstähle und Einsatzhärtung. Dies kann auf Wärmebehandlungen nach der CNC-Bearbeitung hindeuten.
  3. Geben Sie den Wärmebehandlungszyklus an: Sie können die Materialeigenschaften für Ihre Anwendung ändern und dies dann Ihrem Lieferanten mitteilen, sobald Sie Bestellungen aufgegeben haben.