Alumīnija un alumīnija sakausējumu termiskās apstrādes laikā bieži rodas dažādas problēmas, piemēram:
-Nepareiza detaļu novietošana: Tas var izraisīt detaļu deformāciju, bieži vien nepietiekamas siltuma atdalīšanas dēļ ar dzēšanas vidi pietiekami ātri, lai sasniegtu vēlamās mehāniskās īpašības.
-Ātra uzsildīšana: Tas var izraisīt termisku deformāciju; pareiza detaļu izvietošana palīdz nodrošināt vienmērīgu uzsildīšanu.
-Pārkaršana: Tas var izraisīt daļēju kušanu vai eitektisku kušanu.
-Virsmas lobīšanās/oksidēšanās augstā temperatūrā.
-Pārmērīga vai nepietiekama novecošanas apstrāde, kas abas var izraisīt mehānisko īpašību zudumu.
-Laika/temperatūras/dzēšanas parametru svārstības, kas var izraisīt mehānisko un/vai fizikālo īpašību novirzes starp detaļām un partijām.
-Turklāt nepietiekamus rezultātus var veicināt slikta temperatūras vienmērība, nepietiekams izolācijas laiks un nepietiekama dzesēšana šķīduma termiskās apstrādes laikā.
Termiskā apstrāde ir izšķirošs termiskais process alumīnija rūpniecībā, iedziļināsimies saistītās zināšanās.
1.Pirmapstrāde
Priekšapstrādes procesi, kas uzlabo struktūru un mazina spriegumu pirms rūdīšanas, ir labvēlīgi deformācijas samazināšanai. Priekšapstrāde parasti ietver tādus procesus kā sferoidizējošā atkvēlināšana un sprieguma mazināšanas atkvēlināšana, un daži izmanto arī rūdīšanu un atlaidināšanu vai normalizējošu apstrādi.
Stresa mazināšanas atkvēlināšanaApstrādes laikā atlikušie spriegumi var rasties tādu faktoru dēļ kā apstrādes metodes, instrumentu sasaiste un griešanas ātrums. Nevienmērīgs šo spriegumu sadalījums var izraisīt deformāciju rūdīšanas laikā. Lai mazinātu šo ietekmi, pirms rūdīšanas ir nepieciešama sprieguma mazināšanas atkvēlināšana. Sprieguma mazināšanas atkvēlināšanas temperatūra parasti ir 500–700 °C. Sildot gaisā, tiek izmantota 500–550 °C temperatūra ar 2–3 stundu noturēšanas laiku, lai novērstu oksidēšanos un dekarburizāciju. Iekraušanas laikā jāņem vērā detaļas deformācija pašsvara dēļ, un citas procedūras ir līdzīgas standarta atkvēlināšanai.
Priekšsildīšanas apstrāde struktūras uzlabošanaiTas ietver sferoidizējošu atkvēlināšanu, rūdīšanu un atlaidināšanu, normalizējošu apstrādi.
-Sferoidizējoša atkvēlināšanaSferoidizējošās atkvēlināšanas rezultātā iegūtā struktūra, kas ir būtiska oglekļa instrumentu tēraudam un leģētajam instrumentu tēraudam termiskās apstrādes laikā, būtiski ietekmē deformācijas tendenci rūdīšanas laikā. Pielāgojot pēcatkvēlināšanas struktūru, var samazināt regulāro deformāciju rūdīšanas laikā.
-Citas pirmapstrādes metodesRūdīšanas deformācijas samazināšanai var izmantot dažādas metodes, piemēram, rūdīšanu un atlaidināšanu, normalizējošu apstrādi. Izvēloties piemērotas pirmapstrādes metodes, piemēram, rūdīšanu un atlaidināšanu, normalizējošu apstrādi, pamatojoties uz deformācijas cēloni un detaļas materiālu, var efektīvi samazināt deformāciju. Tomēr jāievēro piesardzība attiecībā uz atlikušajiem spriegumiem un cietības palielināšanos pēc rūdīšanas, jo īpaši rūdīšanas un atlaidināšanas apstrāde var samazināt izplešanos rūdīšanas laikā tēraudiem, kas satur W un Mn, bet tai ir maza ietekme uz deformācijas samazināšanu tādiem tēraudiem kā GCr15.
Praktiskajā ražošanā efektīvai apstrādei ir svarīgi noteikt rūdīšanas deformācijas cēloni, neatkarīgi no tā, vai tas ir saistīts ar atlikušajiem spriegumiem vai sliktu struktūru. Atlikušo spriegumu izraisītām deformācijām jāveic sprieguma mazināšanas atkvēlināšana, savukārt tādas apstrādes kā rūdīšana, kas maina struktūru, nav nepieciešamas, un otrādi. Tikai tad var sasniegt rūdīšanas deformācijas samazināšanas mērķi, lai samazinātu izmaksas un nodrošinātu kvalitāti.
2. Apkures darbības dzēšana
Rūdīšanas temperatūraRūdīšanas temperatūra būtiski ietekmē deformāciju. Deformācijas samazināšanas mērķi var sasniegt, pielāgojot rūdīšanas temperatūru, vai arī rezervējot apstrādes pielaidi, kas ir tāda pati kā rūdīšanas temperatūra, lai sasniegtu deformācijas samazināšanas mērķi, vai arī pēc termiskās apstrādes testiem saprātīgi izvēloties un rezervējot apstrādes pielaidi un rūdīšanas temperatūru, lai samazinātu sekojošo apstrādes pielaidi. Rūdīšanas temperatūras ietekme uz rūdīšanas deformāciju ir saistīta ne tikai ar sagatavē izmantoto materiālu, bet arī ar sagataves izmēru un formu. Ja sagataves forma un izmērs ir ļoti atšķirīgi, lai gan sagataves materiāls ir vienāds, rūdīšanas deformācijas tendence ir diezgan atšķirīga, un operatoram faktiskajā ražošanā jāpievērš uzmanība šai situācijai.
Rūdīšanas turēšanas laiksRūdīšanas laika izvēle ne tikai nodrošina rūpīgu uzsildīšanu un vēlamās cietības vai mehānisko īpašību sasniegšanu pēc rūdīšanas, bet arī ņem vērā tā ietekmi uz deformāciju. Rūdīšanas laika pagarināšana būtiski palielina rūdīšanas temperatūru, īpaši izteikti augsta oglekļa un hroma satura tēraudam.
Iekraušanas metodesJa sagatave karsēšanas laikā tiek novietota nepamatotā formā, tā deformēsies sagataves svara dēļ vai deformēsies savstarpējas ekstrūzijas dēļ starp sagatavēm, vai deformēsies nevienmērīgas karsēšanas un dzesēšanas dēļ, ko izraisa pārmērīga sagatavju sakraušana.
Apkures metodeSarežģītas formas un dažāda biezuma sagatavēm, īpaši tām, kurām ir augsts oglekļa un sakausējumu elementu saturs, ir ļoti svarīgs lēns un vienmērīgs karsēšanas process. Bieži vien ir nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana, dažreiz pat vairāki iepriekšējas uzsildīšanas cikli. Lielākām sagatavēm, kuras netiek efektīvi apstrādātas ar iepriekšēju uzsildīšanu, kastes pretestības krāsns ar kontrolētu karsēšanu izmantošana var samazināt straujas karsēšanas radītos deformācijas.
3. Dzesēšanas darbība
Rūdīšanas deformācija galvenokārt rodas dzesēšanas procesa rezultātā. Pareiza rūdīšanas vides izvēle, prasmīga darbība un katrs dzesēšanas procesa solis tieši ietekmē rūdīšanas deformāciju.
Rūdīšanas vides izvēleNodrošinot vēlamo cietību pēc rūdīšanas, priekšroka jādod maigākiem rūdīšanas līdzekļiem, lai samazinātu deformāciju. Dzesēšanai (lai atvieglotu iztaisnošanu, kamēr detaļa vēl ir karsta) vai pat gaisa dzesēšanai ieteicams izmantot apsildāmas vannas vides. Ūdens-eļļas duālo vidi var aizstāt arī vides ar dzesēšanas ātrumu starp ūdeni un eļļu.
—Gaisa dzesēšanas dzēšanaRūdīšana ar gaisu efektīvi samazina ātrgriezējtērauda, hroma veidņu tērauda un mikrodeformācijas tērauda rūdīšanas deformāciju. 3Cr2W8V tēraudam, kam pēc rūdīšanas nav nepieciešama augsta cietība, rūdīšanu ar gaisu var izmantot arī deformācijas samazināšanai, pareizi pielāgojot rūdīšanas temperatūru.
—Eļļas dzesēšana un rūdīšanaEļļa ir dzēšanas vide ar daudz zemāku dzesēšanas ātrumu nekā ūdens, taču tām sagatavēm ar augstu sacietēšanas spēju, mazu izmēru, sarežģītu formu un lielu deformācijas tendenci eļļas dzesēšanas ātrums ir pārāk augsts, bet sagatavēm ar mazu izmēru, bet sliktu sacietēšanas spēju eļļas dzesēšanas ātrums nav pietiekams. Lai atrisinātu iepriekš minētās pretrunas un pilnībā izmantotu eļļas dzēšanu, lai samazinātu sagatavju dzēšanas deformāciju, cilvēki ir pieņēmuši metodes, kā regulēt eļļas temperatūru un palielināt dzēšanas temperatūru, lai paplašinātu eļļas izmantošanu.
—Dzesēšanas eļļas temperatūras maiņaIzmantojot vienādu eļļas temperatūru dzēšanai, lai samazinātu dzēšanas deformāciju, joprojām pastāv šādas problēmas: ja eļļas temperatūra ir zema, dzēšanas deformācija joprojām ir liela, un, ja eļļas temperatūra ir augsta, ir grūti nodrošināt sagataves cietību pēc dzēšanas. Dažu sagatavju formas un materiāla kombinētās ietekmes dēļ dzēšanas eļļas temperatūras paaugstināšana var palielināt arī tās deformāciju. Tāpēc ir ļoti svarīgi noteikt dzēšanas eļļas temperatūru pēc testa, ņemot vērā sagataves materiāla faktiskos apstākļus, šķērsgriezuma izmērus un formu.
Izmantojot karstu eļļu dzēšanai, lai izvairītos no ugunsgrēka, ko izraisa augsta eļļas temperatūra dzēšanas un dzesēšanas laikā, eļļas tvertnes tuvumā jābūt nepieciešamajam ugunsdzēsības aprīkojumam. Turklāt regulāri jāpārbauda dzēšanas eļļas kvalitātes indekss, un savlaicīgi jāpapildina vai jānomaina jauna eļļa.
—Paaugstiniet dzēšanas temperatūruŠī metode ir piemērota maza šķērsgriezuma oglekļa tērauda sagatavēm un nedaudz lielākām leģētā tērauda sagatavēm, kas pēc karsēšanas un siltuma saglabāšanas normālā rūdīšanas temperatūrā un eļļas rūdīšanas neatbilst cietības prasībām. Atbilstoši paaugstinot rūdīšanas temperatūru un pēc tam rūdot eļļu, var panākt sacietēšanas un deformācijas samazināšanas efektu. Izmantojot šo rūdīšanas metodi, jāuzmanās, lai novērstu tādas problēmas kā graudu rupjība, mehānisko īpašību un sagataves kalpošanas laika samazināšanās paaugstinātas rūdīšanas temperatūras dēļ.
—Klasifikācija un pielāgošanaJa rūdīšanas cietība atbilst konstrukcijas prasībām, pilnībā jāizmanto karstās vannas vides klasifikācija un austemperēšana, lai samazinātu rūdīšanas deformāciju. Šī metode ir efektīva arī zemas sacietēšanas, maza šķērsgriezuma oglekļa konstrukciju tēraudam un instrumentu tēraudam, īpaši hromu saturošam presformu tēraudam un ātrgaitas tērauda sagatavēm ar augstu sacietēšanas spēju. Karstās vannas vides klasifikācija un austemperēšanas dzesēšanas metode ir šāda veida tērauda pamatrūdīšanas metodes. Tāpat tā ir efektīva arī oglekļa tēraudiem un mazleģētiem konstrukciju tēraudiem, kuriem nav nepieciešama augsta rūdīšanas cietība.
Veldzējoties karstā vannā, jāpievērš uzmanība šādiem jautājumiem:
Pirmkārt, ja eļļas vannu izmanto šķirošanai un izotermiskai dzēšanai, eļļas temperatūra ir stingri jākontrolē, lai novērstu ugunsgrēka rašanos.
Otrkārt, rūdot ar nitrātu sāls pakāpēm, nitrātu sāls tvertnei jābūt aprīkotai ar nepieciešamajiem instrumentiem un ūdens dzesēšanas ierīcēm. Citus piesardzības pasākumus skatiet attiecīgajā informācijā, un tie šeit netiks atkārtoti.
Treškārt, izotermiskās dzēšanas laikā stingri jākontrolē izotermiskā temperatūra. Augsta vai zema temperatūra neveicina dzēšanas deformācijas samazināšanos. Turklāt, austemperēšanas laikā jāizvēlas sagataves pakarināšanas metode, lai novērstu deformāciju, ko izraisa sagataves svars.
Ceturtkārt, izmantojot izotermisku vai pakāpenisku rūdīšanu, lai koriģētu karstas sagataves formu, instrumentiem un stiprinājumiem jābūt pilnībā aprīkotiem, un darbībai darbības laikā jābūt ātrai. Lai novērstu negatīvu ietekmi uz sagataves rūdīšanas kvalitāti.
Dzesēšanas darbībaPrasmīgai darbībai dzesēšanas procesa laikā ir būtiska ietekme uz rūdīšanas deformāciju, īpaši, ja tiek izmantoti ūdens vai eļļas rūdīšanas līdzekļi.
-Pareizs dzēšanas vides ievades virziensParasti simetriski līdzsvarotas vai iegarenas stieņa formas sagataves vertikāli jāielej vidē. Asimetriskas detaļas var rūdīt leņķī. Pareizais virziens ir paredzēts, lai nodrošinātu vienmērīgu visu detaļu dzesēšanu, vispirms vidē nonākot lēnāk dzesējamām zonām, kam seko ātrāk dzesējamas zonas. Praksē ir svarīgi ņemt vērā sagataves formu un tās ietekmi uz dzesēšanas ātrumu.
-Sagatavju kustība dzēšanas vidēLēni dzesējošām detaļām jābūt vērstām pret rūdīšanas vidi. Simetriskas formas sagatavēm vidē jāiet pa vienmērīgu un vienmērīgu trajektoriju, saglabājot nelielu amplitūdu un ātru kustību. Plānām un iegarenām sagatavēm stabilitāte rūdīšanas laikā ir ļoti svarīga. Lai nodrošinātu labāku kontroli, izvairieties no šūpošanās un apsveriet iespēju izmantot skavas, nevis stiepļu stiprinājumus.
-Dzēšanas ātrumsSagataves ir jāapstrādā ātri. Īpaši plānām, stieņveida sagatavēm lēnāks rūdīšanas ātrums var izraisīt palielinātu lieces deformāciju un deformācijas atšķirības starp sekcijām, kas rūdītas dažādos laikos.
-Kontrolēta dzesēšanaSagatavēm ar ievērojamām šķērsgriezuma izmēru atšķirībām ātrāk dzesējošās daļas jāaizsargā ar tādiem materiāliem kā azbesta virve vai metāla loksnes, lai samazinātu to atdzišanas ātrumu un panāktu vienmērīgu atdzišanu.
-Atdzesēšanas laiks ūdenīSagatavēm, kuru deformācija galvenokārt rodas strukturālā sprieguma dēļ, saīsiniet dzesēšanas laiku ūdenī. Sagatavēm, kuru deformācija galvenokārt rodas termiskā sprieguma dēļ, pagariniet dzesēšanas laiku ūdenī, lai samazinātu rūdīšanas deformāciju.
Rediģēja Meja Dzjana no MAT Aluminum
Publicēšanas laiks: 2024. gada 21. februāris
