Процес на термичка обработка

Џек Лај Експерт за CNC обработка

Специјализирани за CNC глодање, CNC вртење, 3D печатење, уретанско лиење, брзо алатирање, обликување со инјектирање, лиење метал,


Процес на термичка обработка – Објаснување

Механичките својства на метал или легура може да се подобрат или обликуваат според нашите посакувани барања со примена на производствен процес наречен термичка обработка. Термичката обработка се применува во различни фази од производниот процес за да се добијат посакуваните карактеристики. Може да се користи за да се направи примерокот механички цврст или тврд. Ако се изведува под контролирана атмосфера, може да го направи примерокот подуктилен и податлив. Понекогаш, обработката на метал, како заварување или ковање, може да предизвика примерокот да ги промени своите својства, следствено, може да се користи термичка обработка за да се вратат својствата на примерокот во услови пред работа.

Важен предвид при менувањето на механичките својства на метал или легура е фактот дека треба да се направи компромис помеѓу различните преферирани својства. Општо земено, подобрувањето на еден имот резултира со губење на друг посакуван атрибут. На пример, правењето на примерокот поцврст или поцврст може да резултира со губење на еластичноста и како резултат на тоа, материјалот ќе стане покршлив. Слично на тоа, отстранувањето на стресот ќе го направи материјалот поеластичен, но помалку цврст.

Процес на термичка обработка – работи

Металите и нивните легури имаат кристална структура, составена од мали единици наречени кристална решетка. Овие решетки растат за да формираат кристални зрна. Ориентацијата и големината на овие зрна се клучни за механичките и физичките својства на материјалот. Помалите големини на зрно произведуваат поотпорен, поцврст и поцврст примерок, додека поголемите зрна ќе резултираат со еластичен материјал со помала цврстина на истегнување. Затоа, контролирањето на околината на производствениот процес може да ни овозможи да манипулираме со растот на житото и, следствено, со својствата на нашиот материјал. Оваа манипулација може да се направи преку процес на термичка обработка кој вклучува загревање на примерокот од метал или легура на екстремни температури, понекогаш високи до 2400 F, но обично под неговата точка на топење. Овој загреан материјал потоа се чува на оваа висока температура некое време и се остава да се излади. Така, внимателно следење и контролирање на процесот на термичка обработка може да резултира со материјал со посакувани карактеристики.

Процес на термичка обработка – фази

За да се добијат потребните својства, процесот на термичка обработка мора внимателно да се спроведе. Параметрите кои го регулираат успехот на процесот на термичка обработка се трите фази вклучени во процесот.

  1. Греење
  2. Натопување
  3. Ладење

I. Греење:

Првата фаза во процесот на термичка обработка е загревање на материјалот до одредена висока температура. Процесот на загревање е важен бидејќи резултира со промена на микроструктурата на материјалот и како резултат на тоа, се јавува промена во својствата. Греењето мора да се врши бавно и постепено за да се отстрани било кој температурен градиент низ примерокот на материјалот. Ако се изведе брзо, може да се појават термички шокови во решетката, што ја прави кршлива и подложна на дефект. Барањата за греење зависат од неколку фактори и варираат од примерок до примерок. Некои од факторите кои влијаат на температурата на греењето се:

  1. Спроводливост на материјалот: колку е поголема спроводливоста на материјалот, толку побрзо ќе се случи преносот на топлина.
  2. Постоечката состојба на материјалот: примероците што се претходно обработени како заварени или ковани ќе имаат зголемени термички напрегања и затоа треба побавно загревање.
  3. Геометријата на примерокот: примерокот со неправилен напречен пресек бара побавно ладење од мал или обичен примерок со геометрија.

II. Натопување:

Следната фаза во процесот на термичка обработка е фазата на натопување. Ова подразбира одржување на загреаниот примерок на висока температура одреден период. Фазата на натопување е од клучно значење за конечните механички својства на материјалот бидејќи токму во оваа фаза внатрешната кристална решетка и зрното ја добиваат својата конечна форма. Микроструктурата на кристалниот метал или легура расте во зависност од времето кога е дозволено да се впие материјалот.

Времето на киснење зависи и од геометријата на материјалот што е подложен на процесот на термичка обработка. Материјалите со поголеми пресеци бараат подолг период на натопување за да се овозможи дифузија на топлина низ нивната кристална решетка. Напротив, на материјалите со помали површини и правилни геометрии не им треба долго време за натопување.

III. Ладење:

Следната и последна фаза во термичка обработка на метал или легура е враќање на загреаниот материјал на нормална собна температура. Овој чекор е исто така клучен за конечните својства на материјалот и треба внимателно да се носи. Стапките на ладење ја одредуваат цврстината, цврстината и еластичноста на финалниот производ. Ако се изведе брзо, се постигнува потврд и поцврст материјал, но еластичноста е загрозена. Сепак, побавните стапки на ладење можат да обезбедат еластичен материјал, но јачината е на пониски нивоа.

Друга важна грижа е медиумот за ладење. Ладењето може да се постигне преку воведување на средства за ладење како масло, вода или саламура, или може да се изврши со дејство на воздушни струи. Изборот на медиум за ладење зависи и од видот на материјалот што е подложен на процесот на термичка обработка, покрај посакуваните финални својства. Несоодветен медиум за ладење може да резултира со искривување и пукање на материјалот. Затоа, треба да се изврши опсежно истражување пред да се избере течноста за ладење за вашиот материјал.

Процес на термичка обработка – Техники

Контролирањето на горенаведените фази може да резултира со различни својства и на тој начин да се добие материјал со посакувани својства, постојат различни техники на термичка обработка кои се споменати подолу:

  1. Греење
    Греење е процес на термичка обработка што обично се изведува на температури над температурата на кристализација, проследено со ладење со бавни стапки обично со воздух. Овој метод генерално се претпочита кога се сака еластичноста на метал или легура, а неговата цврстина треба да се намали. Ова го подготвува металот или неговата легура за ладна работа. Понатаму, стресот и дислокацијата генерирани со ладна работа може да се отстранат со термичка обработка користејќи ја техниката на жарење.
    Греењето, кога се изведува, прво ја раскинува постоечката кристална решетка и структурата на зрната со загревање над температурата на кристализација на кристалот, а потоа и овозможува на ситнозрнестата структура постепено да расте. Така, отстранување на сите дислокации и подобрување на неговата еластичност.
  2. Стврднување на случајот
    Стврднувањето на куќиштето е друга техника на процесот на термичка обработка што се користи за подобрување на цврстината на металот или легурата. Оваа техника, за разлика од другите процеси на термичка обработка, ја зацврстува надворешната површина на материјалот само додека ги одржува механичките својства на јадрото непроменети. Оваа техника е исплатлива и понекогаш се претпочита во однос на другите методи на термичка обработка бидејќи обезбедува зацврстена надворешност со еластичноста на јадрото недопрена.
    Стврднувањето на куќиштето се врши со загревање на високи температури, проследено со натопување, но ладењето се врши брзо. Оваа техника на гаснење не дозволува внатрешните кристални структури да ја променат својата микроструктура со нагло ладење. Брзо ладење може да се постигне со користење на гаснење во медиум за ладење како вода или масло.
  3. Калење
    Понекогаш, откако материјалот ќе се стврдне со гаснење и брзо ладење, се користи друга техника на термичка обработка за да се намали тврдоста на материјалот за да се зголеми неговата цврстина. Процесот на стврднување може да резултира со кршливост на материјалот што понекогаш е несакана карактеристика и може да ја попречи корисноста на материјалот. Затоа, калењето се користи за намалување на тврдоста и кршливоста за да се подобри еластичноста на примерокот.
    Калењето обично се врши со повторно загревање на изгасениот материјал на температури кои обично се под критичните температури. Овој загреан материјал потоа се остава да се лади со воздух. Како резултат на тоа, цврстината е малку намалена, овозможувајќи му на материјалот да биде повеќе еластичен и помалку кршлив.
  4. Преку стврднување
    Преку стврднувањето е слично на стврднувањето со куќиште бидејќи ја подобрува тврдоста на материјалот. Меѓутоа, за разлика од стврднувањето на куќиштето, овој процес на термичка обработка го стврднува материјалот низ примерокот, а не само надворешноста.

Процес на термичка обработка – Спецификации

Обично, додека се изведува процесот на термичка обработка, техниката на обработка не е доволна за целосно разбирање на производот. Потребни се одредени спецификации за правилно да се разберат посакуваните конечни својства. Овие спецификации се:

  1. Стврднување на случајот:
    Општо земено, додека се изведува процесот на термичка обработка со стврднување на куќиштето, постојат два вида спецификации, т.е. ефективна длабочина на куќиштето и вкупна длабочина на куќиштето.
    За потенки случаи по термичка обработка, се користат ефективни спецификации за длабочина на куќиштето. Тие ја споменуваат длабочината на дифузија на јаглерод од површината. За подебели куќишта, се одредува вкупната длабочина на куќиштето. Ова го мери растојанието од надворешноста во куќиштето и го изразува нивото на цврстина. Овие нивоа на цврстина обично се изразуваат на Rockwell скала B (HRB).
  2. Преку стврднување
    Преку стврднување обично се одредува според нивоата на цврстина. Овие нивоа обично се изразуваат како опсег на толеранција бидејќи постигнувањето униформно ниво на цврстина тешко се менува во геометријата. Ја користи скалата на цврстина на Роквел C (HRC) за да ги наведе нивоата на цврстина.
  3. Греење
    Греењето е специфицирано и со скалата на цврстина на Роквел C (HRC).