Under varmebehandling av aluminium og aluminiumslegeringer oppstår det ofte en rekke problemer, som for eksempel:
-Feil plassering av deler: Dette kan føre til deformasjon av deler, ofte på grunn av utilstrekkelig varmefjerning fra bråkjølingsmediet raskt nok til å oppnå de ønskede mekaniske egenskapene.
-Rask oppvarming: Dette kan føre til termisk deformasjon; riktig plassering av delene bidrar til jevn oppvarming.
-Overoppheting: Dette kan føre til delvis smelting eller eutektisk smelting.
-Overflateavskalling/høytemperaturoksidasjon.
- Overdreven eller utilstrekkelig aldringsbehandling, som begge kan føre til tap av mekaniske egenskaper.
-Svingninger i tid-/temperatur-/slukkingsparametere som kan forårsake avvik i mekaniske og/eller fysiske egenskaper mellom deler og batcher.
- I tillegg kan dårlig temperaturjevnhet, utilstrekkelig isolasjonstid og utilstrekkelig kjøling under varmebehandling av løsningen bidra til utilstrekkelige resultater.
Varmebehandling er en avgjørende termisk prosess i aluminiumsindustrien. La oss dykke ned i mer relatert kunnskap.
1. Forbehandling
Forbehandlingsprosesser som forbedrer strukturen og avlaster spenninger før bråkjøling er gunstige for å redusere forvrengning. Forbehandling involverer vanligvis prosesser som sfæroidiseringsgløding og spenningsavlastningsgløding, og noen benytter også bråkjøling og anløping eller normaliseringsbehandling.
StressavlastningsglødingUnder maskinering kan det oppstå restspenninger på grunn av faktorer som maskineringsmetoder, verktøyinngrep og skjærehastigheter. Ujevn fordeling av disse spenningene kan føre til forvrengning under bråkjøling. For å redusere disse effektene er spenningsgløding før bråkjøling nødvendig. Temperaturen for spenningsgløding er vanligvis 500–700 °C. Ved oppvarming i et luftmedium brukes en temperatur på 500–550 °C med en holdetid på 2–3 timer for å forhindre oksidasjon og avkulling. Delforvrengning på grunn av egenvekt bør tas i betraktning under lasting, og andre prosedyrer ligner på standard gløding.
Forvarmningsbehandling for strukturforbedringDette inkluderer sfæroidiseringsgløding, bråkjøling og anløping, normaliseringsbehandling.
-Sfæroidiserende glødingStrukturen som oppnås etter sfæroidiseringsgløding, er essensiell for karbonverktøystål og legeringsverktøystål under varmebehandling. Den påvirker forvrengningstrenden under bråkjøling betydelig. Ved å justere strukturen etter gløding kan man redusere regelmessig forvrengning under bråkjøling.
-Andre forbehandlingsmetoderUlike metoder kan brukes for å redusere bråkjølingsdeformasjon, som bråkjøling og anløping, normalisering av behandling. Valg av passende forbehandlinger som bråkjøling og anløping, normalisering av behandling basert på årsaken til deformasjonen og materialet i delen, kan effektivt redusere deformasjon. Imidlertid er forsiktighet nødvendig med tanke på restspenninger og hardhetsøkninger etter anløping, spesielt bråkjølings- og anløpingsbehandling kan redusere ekspansjonen under bråkjøling for stål som inneholder W og Mn, men har liten effekt på å redusere deformasjon for stål som GCr15.
I praktisk produksjon er det avgjørende for effektiv behandling å identifisere årsaken til bråkjølingsforvrengning, enten det skyldes restspenninger eller dårlig struktur. Spenningsavlastningsgløding bør utføres for forvrengning forårsaket av restspenninger, mens behandlinger som anløping som endrer strukturen ikke er nødvendige, og omvendt. Først da kan målet om å redusere bråkjølingsforvrengning oppnås for å senke kostnader og sikre kvalitet.
2. Slokking av oppvarmingsoperasjon
SlokkingstemperaturBråkjølingstemperaturen påvirker forvrengningen betydelig. Vi kan oppnå formålet med å redusere deformasjon ved å justere bråkjølingstemperaturen, eller ved å justere den reserverte maskineringstillegget til å være det samme som bråkjølingstemperaturen for å oppnå formålet med å redusere deformasjon, eller ved å velge og reservere maskineringstillegget og bråkjølingstemperaturen på en rimelig måte etter varmebehandlingstester, for å redusere den påfølgende maskineringstillegget. Effekten av bråkjølingstemperaturen på bråkjølingsdeformasjon er ikke bare relatert til materialet som brukes i arbeidsstykket, men også relatert til arbeidsstykkets størrelse og form. Når arbeidsstykkets form og størrelse er svært forskjellig, selv om arbeidsstykkets materiale er det samme, er trenden med bråkjølingsdeformasjon ganske forskjellig, og operatøren bør være oppmerksom på denne situasjonen i den faktiske produksjonen.
Holdetid for slukkingValg av holdetid sikrer ikke bare grundig oppvarming og oppnåelse av ønsket hardhet eller mekaniske egenskaper etter bråkjøling, men tar også hensyn til effekten på forvrengning. Forlengelse av bråkjølingsholdetiden øker bråkjølingstemperaturen i vesentlig grad, spesielt uttalt for stål med høyt karboninnhold og høyt krominnhold.
LastemetoderHvis arbeidsstykket plasseres i en urimelig form under oppvarming, vil det forårsake deformasjon på grunn av arbeidsstykkets vekt eller deformasjon på grunn av gjensidig ekstrudering mellom arbeidsstykkene, eller deformasjon på grunn av ujevn oppvarming og avkjøling på grunn av overdreven stabling av arbeidsstykkene.
OppvarmingsmetodeFor arbeidsstykker med komplekse former og varierende tykkelse, spesielt de med høyt karboninnhold og legeringselementer, er en langsom og jevn oppvarmingsprosess avgjørende. Bruk av forvarming er ofte nødvendig, noen ganger krever det flere forvarmingssykluser. For større arbeidsstykker som ikke er effektivt behandlet gjennom forvarming, kan bruk av boksmotstandsovn med kontrollert oppvarming redusere forvrengning forårsaket av rask oppvarming.
3. Kjøledrift
Deformasjon ved bråkjøling skyldes primært kjøleprosessen. Riktig valg av bråkjølingsmedium, dyktig drift og hvert trinn i kjøleprosessen påvirker direkte deformasjonen ved bråkjøling.
Valg av slokkemediumMens ønsket hardhet etter bråkjøling sikres, bør mildere bråkjølingsmedier foretrekkes for å minimere deformasjon. Bruk av oppvarmede badmedier for kjøling (for å lette rettingen mens delen fortsatt er varm) eller til og med luftkjøling anbefales. Medier med kjølehastigheter mellom vann og olje kan også erstatte vann-olje-dualmedier.
—LuftkjølingsslukkingLuftkjøling er effektiv for å redusere deformasjonen av hurtigstål, kromformet stål og luftkjølt mikrodeformasjonsstål under bråkjøling. For 3Cr2W8V-stål som ikke krever høy hardhet etter bråkjøling, kan luftbråkjøling også brukes til å redusere deformasjon ved å justere bråkjølingstemperaturen riktig.
—Oljekjøling og -slukkingOlje er et bråkjølingsmedium med mye lavere kjølehastighet enn vann, men for arbeidsstykker med høy herdbarhet, liten størrelse, kompleks form og stor deformasjonstendens er oljens kjølehastighet for høy, mens for arbeidsstykker med liten størrelse, men dårlig herdbarhet, er oljens kjølehastighet utilstrekkelig. For å løse de ovennevnte motsetningene og utnytte oljebråkjøling fullt ut for å redusere bråkjølingsdeformasjonen av arbeidsstykker, har man tatt i bruk metoder for å justere oljetemperaturen og øke bråkjølingstemperaturen for å utvide bruken av olje.
—Endring av temperaturen på bråkjølingsoljenÅ bruke samme oljetemperatur for bråkjøling for å redusere bråkjølingsdeformasjon har fortsatt følgende problemer, det vil si at bråkjølingsdeformasjonen fortsatt er stor når oljetemperaturen er lav, og når oljetemperaturen er høy, er det vanskelig å sikre at arbeidsstykket blir hardt etter bråkjøling. Under den kombinerte effekten av form og materiale på noen arbeidsstykker kan økning av temperaturen på bråkjølingsoljen også øke deformasjonen. Derfor er det svært nødvendig å bestemme oljetemperaturen til bråkjølingsoljen etter å ha bestått testen i henhold til de faktiske forholdene til arbeidsstykkets materiale, tverrsnittsstørrelse og form.
Når varm olje brukes til bråkjøling, bør nødvendig brannslokkingsutstyr være montert i nærheten av oljetanken for å unngå brann forårsaket av høy oljetemperatur forårsaket av bråkjøling og avkjøling. I tillegg bør kvalitetsindeksen til bråkjølingsoljen testes regelmessig, og ny olje bør etterfylles eller skiftes ut i tide.
—Øk slokketemperaturenDenne metoden er egnet for arbeidsstykker av karbonstål med lite tverrsnitt og arbeidsstykker av litt større legert stål som ikke kan oppfylle hardhetskravene etter oppvarming og varmekonservering ved normale bråkjølingstemperaturer og oljebråkjøling. Ved å øke bråkjølingstemperaturen på riktig måte og deretter oljebråkjøling, kan man oppnå herdingseffekt og redusert deformasjon. Når man bruker denne metoden til bråkjøling, bør man være forsiktig for å forhindre problemer som kornforgroving, reduksjon av mekaniske egenskaper og arbeidsstykkets levetid på grunn av økt bråkjølingstemperatur.
– Klassifisering og herdingNår bråkjølingshardheten kan oppfylle designkravene, bør klassifisering og austempering av varmtvannsmediet utnyttes fullt ut for å redusere bråkjølingsdeformasjonen. Denne metoden er også effektiv for lavherdbare karbonkonstruksjonsstål med liten seksjon og verktøystål, spesielt kromholdig støpestål og arbeidsstykker av hurtigstål med høy herdbarhet. Klassifisering av varmtvannsmedium og kjølemetoden for austempering er de grunnleggende bråkjølingsmetodene for denne typen stål. På samme måte er den også effektiv for de karbonstålene og lavlegerte konstruksjonsstålene som ikke krever høy bråkjølingshardhet.
Når du slukker med et varmt bad, bør du være oppmerksom på følgende:
For det første, når oljebad brukes til gradering og isotermisk bråkjøling, bør oljetemperaturen kontrolleres strengt for å forhindre brann.
For det andre, når man bråkjøler med nitratsaltkvaliteter, bør nitratsalttanken være utstyrt med nødvendige instrumenter og vannkjøleanordninger. For andre forholdsregler, vennligst se relevant informasjon, og jeg vil ikke gjenta dem her.
For det tredje bør den isotermiske temperaturen kontrolleres strengt under isotermisk bråkjøling. Høy eller lav temperatur bidrar ikke til å redusere bråkjølingsdeformasjon. I tillegg bør arbeidsstykkets opphengsmetode under austemperering velges for å forhindre deformasjon forårsaket av arbeidsstykkets vekt.
For det fjerde, når man bruker isotermisk eller gradert bråkjøling for å korrigere formen på arbeidsstykket mens det er varmt, bør verktøy og fester være fullt utstyrt, og handlingen bør være rask under drift. Forebygg negative effekter på arbeidsstykkets bråkjølingskvalitet.
KjøledriftDyktig betjening under kjøleprosessen har en betydelig innvirkning på bråkjølingsdeformasjonen, spesielt når det brukes vann- eller oljebaserte bråkjølingsmedier.
-Riktig retning for bråkjølingsmediuminngangVanligvis bør symmetrisk balanserte eller avlange stavlignende arbeidsstykker bråkjøles vertikalt inn i mediet. Asymmetriske deler kan bråkjøles i en vinkel. Riktig retning tar sikte på å sikre jevn kjøling på tvers av alle deler, med områder med langsommere kjøling som kommer inn i mediet først, etterfulgt av raskere kjøleseksjoner. Hensyn til arbeidsstykkets form og dens innflytelse på kjølehastigheten er viktig i praksis.
-Bevegelse av arbeidsstykker i bråkjølingsmediumDeler som avkjøles sakte, bør vende mot bråkjølingsmediet. Symmetrisk formede arbeidsstykker bør følge en balansert og jevn bane i mediet, med liten amplitude og rask bevegelse. For tynne og avlange arbeidsstykker er stabilitet under bråkjøling avgjørende. Unngå svinging og vurder å bruke klemmer i stedet for trådbinding for bedre kontroll.
-SlokkehastighetArbeidsstykker bør bråkjøles raskt. Spesielt for tynne, stavlignende arbeidsstykker kan lavere bråkjølingshastigheter føre til økt bøyedeformasjon og forskjeller i deformasjon mellom seksjoner som bråkjøles til forskjellige tider.
-Kontrollert kjølingFor arbeidsstykker med betydelige forskjeller i tverrsnittstørrelse, beskytt raskere avkjølende seksjoner med materialer som asbesttau eller metallplater for å redusere kjølehastigheten og oppnå jevn avkjøling.
-Avkjølingstid i vannFor arbeidsstykker som hovedsakelig opplever deformasjon på grunn av strukturell stress, forkort kjøletiden i vann. For arbeidsstykker som hovedsakelig gjennomgår deformasjon på grunn av termisk stress, forleng kjøletiden i vann for å redusere bråkjølingsdeformasjon.
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminum
Publisert: 21. feb. 2024
