Падчас тэрмічнай апрацоўкі алюмінію і алюмініевых сплаваў часта ўзнікаюць розныя праблемы, такія як:
-Няправільнае размяшчэнне дэталі: гэта можа прывесці да дэфармацыі дэталі, часта з-за недастатковага адводу цяпла загартоўвальным асяроддзем з дастатковай хуткасцю для дасягнення патрэбных механічных уласцівасцей.
- Хуткі нагрэў: гэта можа прывесці да цеплавой дэфармацыі; правільнае размяшчэнне дэталяў дапамагае забяспечыць раўнамерны нагрэў.
-Перагрэў: гэта можа прывесці да частковага плаўлення або эўтэктычнага плаўлення.
-Павярхоўнае афарбоўванне/акісленне пры высокай тэмпературы.
-Празмерная або недастатковая апрацоўка супраць старэння, што можа прывесці да страты механічных уласцівасцей.
-Ваганні параметраў часу/тэмпературы/загартоўкі, якія могуць выклікаць адхіленні ў механічных і/або фізічных уласцівасцях паміж дэталямі і партыямі.
-Акрамя таго, дрэнная аднастайнасць тэмпературы, недастатковы час ізаляцыі і недастатковае астуджэнне падчас апрацоўкі на раствор могуць спрыяць нездавальняючым вынікам.
Тэрмічная апрацоўка з'яўляецца найважнейшым тэрмічным працэсам у алюмініевай прамысловасці, давайце паглыбімся ў адпаведныя веды.
1. Папярэдняя апрацоўка
Працэсы папярэдняй апрацоўкі, якія паляпшаюць структуру і здымаюць напружанне перад загартоўкай, карысныя для памяншэння дэфармацыі. Папярэдняя апрацоўка звычайна ўключае такія працэсы, як сферыаізацыйны адпал і адпал для зняцця напружання, а некаторыя таксама выкарыстоўваюць загартоўку і адпачынак або нармалізацыйную апрацоўку.
Адпал для зняцця напружанняПадчас апрацоўкі могуць узнікаць рэшткавыя напружанні з-за такіх фактараў, як метады апрацоўкі, зачапленне інструмента і хуткасць рэзання. Нераўнамернае размеркаванне гэтых напружанняў можа прывесці да дэфармацыі падчас загартоўкі. Каб паменшыць гэтыя наступствы, перад загартоўкай неабходны адпал для зняцця напружання. Тэмпература адпалу для зняцця напружання звычайна складае 500-700°C. Пры награванні ў паветраным асяроддзі выкарыстоўваецца тэмпература 500-550°C з часам вытрымкі 2-3 гадзіны для прадухілення акіслення і абязуглероджвання. Дэфармацыя дэталі з-за ўласнай вагі павінна ўлічвацца падчас нагрузкі, а іншыя працэдуры падобныя да стандартнага адпалу.
Папярэдняя апрацоўка для паляпшэння структурыГэта ўключае сферычны адпал, загартоўку і адпачынак, нармалізацыйную апрацоўку.
-Сфероідызуючы адпалСтруктура, якая мае важнае значэнне для вугляродзістай інструментальнай сталі і легаванай інструментальнай сталі падчас тэрмічнай апрацоўкі, істотна ўплывае на тэндэнцыю дэфармацыі падчас загартоўкі. Рэгулюючы структуру пасля адпалу, можна паменшыць рэгулярную дэфармацыю падчас загартоўкі.
-Іншыя метады папярэдняй апрацоўкіДля памяншэння дэфармацыі пры загартоўцы можна выкарыстоўваць розныя метады, такія як загартоўка і адпачынак, нармалізацыйная апрацоўка. Выбар адпаведнай папярэдняй апрацоўкі, такой як загартоўка і адпачынак, нармалізацыйная апрацоўка, у залежнасці ад прычыны дэфармацыі і матэрыялу дэталі, можа эфектыўна паменшыць дэфармацыю. Аднак неабходна быць асцярожным з рэшткавымі напружаннямі і павелічэннем цвёрдасці пасля адпачынку, асабліва загартоўка і адпачынак могуць паменшыць пашырэнне падчас загартоўкі для сталей, якія змяшчаюць W і Mn, але мала ўплываюць на памяншэнне дэфармацыі для сталей, такіх як GCr15.
У практычнай вытворчасці для эфектыўнай апрацоўкі неабходна вызначыць прычыну дэфармацыі ад загартоўкі, няхай гэта будзе з-за рэшткавых напружанняў ці дрэннай структуры. Адпал для зняцця напружанняў павінен праводзіцца для дэфармацыі, выкліканай рэшткавымі напружаннямі, у той час як такая апрацоўка, як адпачынак, якая змяняе структуру, не патрэбна, і наадварот. Толькі тады можна дасягнуць мэты памяншэння дэфармацыі ад загартоўкі, знізіць выдаткі і забяспечыць якасць.
2. Аперацыя нагрэву з загартоўкай
Тэмпература загартоўкіТэмпература загартоўкі істотна ўплывае на дэфармацыю. Мы можам дасягнуць мэты зніжэння дэфармацыі, рэгулюючы тэмпературу загартоўкі, альбо рэзервовы прыпуск на апрацоўку, які адпавядае тэмпературы загартоўкі, каб дасягнуць мэты зніжэння дэфармацыі, альбо разумна выбраць і рэзерваваць прыпуск на апрацоўку і тэмпературу загартоўкі пасля выпрабаванняў на тэрмічную апрацоўку, каб паменшыць наступны прыпуск на апрацоўку. Уплыў тэмпературы загартоўкі на дэфармацыю загартоўкі звязаны не толькі з матэрыялам, які выкарыстоўваецца ў нарыхтоўцы, але і з памерам і формай нарыхтоўкі. Калі форма і памер нарыхтоўкі вельмі розныя, нягледзячы на тое, што матэрыял нарыхтоўкі аднолькавы, тэндэнцыя дэфармацыі загартоўкі даволі розная, і аператар павінен звяртаць на гэта ўвагу ў рэальнай вытворчасці.
Час вытрымкі пры загартоўцыВыбар часу вытрымкі не толькі забяспечвае дбайны нагрэў і дасягненне патрэбнай цвёрдасці або механічных уласцівасцей пасля загартоўкі, але і ўлічвае яго ўплыў на дэфармацыю. Падаўжэнне часу вытрымкі пры загартоўцы істотна павялічвае тэмпературу загартоўкі, асабліва гэта тычыцца высокавугляродзістай і высокахромістай сталі.
Спосабы загрузкіКалі падчас награвання дэталь размяшчаецца ў неадэкватнай форме, гэта прывядзе да дэфармацыі з-за вагі дэталі або дэфармацыі з-за ўзаемнага выціскання паміж дэталямі, або дэфармацыі з-за нераўнамернага награвання і астуджэння з-за празмернага штабелявання дэталяў.
Спосаб нагрэвуДля дэталяў складанай формы і рознай таўшчыні, асабліва тых, што змяшчаюць высокі ўзровень вугляроду і легіруючых элементаў, павольны і раўнамерны працэс нагрэву мае вырашальнае значэнне. Часта неабходна выкарыстоўваць папярэдні нагрэў, часам патрабуючы некалькіх цыклаў папярэдняга нагрэву. Для больш буйных дэталяў, якія не атрымліваюць эфектыўнай папярэдняй апрацоўкі, выкарыстанне скрынкавай печы супраціву з кантраляваным нагрэвам можа паменшыць дэфармацыю, выкліканую хуткім нагрэвам.
3. Аперацыя астуджэння
Дэфармацыя пры загартоўцы ў першую чаргу з'яўляецца вынікам працэсу астуджэння. Правільны выбар асяроддзя для загартоўкі, умелае кіраванне і кожны этап працэсу астуджэння непасрэдна ўплываюць на дэфармацыю пры загартоўцы.
Выбар асяроддзя для загартоўкіЗабяспечваючы патрэбную цвёрдасць пасля загартоўкі, варта аддаваць перавагу больш мяккім загартоўчым асяроддзям, каб мінімізаваць дэфармацыю. Рэкамендуецца выкарыстоўваць нагрэтыя ванны для астуджэння (для палягчэння выпраўлення, пакуль дэталь яшчэ гарачая) або нават паветранае астуджэнне. Асяроддзі з хуткасцю астуджэння паміж вадой і алеем таксама могуць замяніць падвойныя вада-алейныя асяроддзі.
—Загартоўка з астуджэннем паветрамЗагартоўка на паветры эфектыўная для памяншэння дэфармацыі хуткарэзнай сталі, храмаванай сталі для ліцця і сталі з мікрадэфармацыяй, астуджанай на паветры. Для сталі 3Cr2W8V, якая не патрабуе высокай цвёрдасці пасля загартоўкі, загартоўка на паветры таксама можа быць выкарыстана для памяншэння дэфармацыі шляхам правільнага рэгулявання тэмпературы загартоўкі.
— Астуджэнне і загартоўка алеюАлей з'яўляецца загартоўвальным асяроддзем са значна меншай хуткасцю астуджэння, чым вада, але для дэталяў з высокай загартоўванасцю, малым памерам, складанай формай і вялікай схільнасцю да дэфармацыі хуткасць астуджэння ў алеі занадта высокая, а для дэталяў з малым памерам, але дрэннай загартоўванасцю хуткасць астуджэння ў алеі недастатковая. Каб вырашыць вышэйзгаданыя супярэчнасці і максімальна выкарыстаць загартоўку ў алеі для памяншэння дэфармацыі дэталяў пры загартоўцы, былі прыняты метады рэгулявання тэмпературы алею і павышэння тэмпературы загартоўкі для пашырэння выкарыстання алею.
— Змена тэмпературы загартоўвальнага алеюВыкарыстанне алею для загартоўкі пры той жа тэмпературы для памяншэння дэфармацыі загартоўкі ўсё яшчэ мае наступныя праблемы, гэта значыць, пры нізкай тэмпературы алею дэфармацыя загартоўкі ўсё яшчэ вялікая, а пры высокай тэмпературы алею цяжка забяспечыць цвёрдасць дэталі пасля загартоўкі. Пад сумесным уплывам формы і матэрыялу некаторых дэталяў павышэнне тэмпературы алею для загартоўкі таксама можа павялічыць іх дэфармацыю. Таму вельмі важна вызначаць тэмпературу алею для загартоўкі пасля праходжання выпрабаванняў у залежнасці ад фактычных умоў матэрыялу дэталі, памеру папярочнага сячэння і формы.
Пры выкарыстанні гарачага алею для загартоўкі, каб пазбегнуць узнікнення пажару з-за высокай тэмпературы алею падчас загартоўкі і астуджэння, неабходнае пажаратушэнне павінна быць размешчана побач з бакам з алеем. Акрамя таго, неабходна рэгулярна правяраць паказчык якасці алею для загартоўкі і своечасова дадаваць або замяняць новы алей.
— Павысіць тэмпературу загартоўкіГэты метад падыходзіць для вырабаў з вугляродзістай сталі малога папярочнага сячэння і крыху большых вырабаў з легаванай сталі, якія не могуць задаволіць патрабаванні да цвёрдасці пасля награвання і захавання тэмпературы пры звычайных тэмпературах загартоўкі і загартоўкі ў алеі. Адпаведным павышэннем тэмпературы загартоўкі, а затым загартоўкай у алеі можна дасягнуць эфекту загартоўкі і памяншэння дэфармацыі. Пры выкарыстанні гэтага метаду загартоўкі варта сачыць за тым, каб пазбегнуць такіх праблем, як павелічэнне зярністасці, зніжэнне механічных уласцівасцей і зніжэнне тэрміну службы вырабу з-за павышэння тэмпературы загартоўкі.
—Класіфікацыя і аўстэмпераваннеКалі цвёрдасць пры загартоўцы адпавядае патрабаванням канструкцыі, для дасягнення мэты зніжэння дэфармацыі пры загартоўцы варта ў поўнай меры выкарыстоўваць класіфікацыю і аўстэмпераванне гарачай ванны. Гэты метад таксама эфектыўны для нізкапракальваемых, дробнасечных вугляродзістых канструкцыйных сталей і інструментальных сталей, асабліва хромазмяшчальных штампавых сталей і хуткарэзных сталей з высокай пракальванасцю. Класіфікацыя гарачай ванны і метад астуджэння аўстэмпераваннем з'яўляюцца асноўнымі метадамі загартоўкі гэтага тыпу сталі. Аналагічна, ён таксама эфектыўны для тых вугляродзістых сталей і нізкалегіраваных канструкцыйных сталей, якія не патрабуюць высокай цвёрдасці пры загартоўцы.
Пры гартаванні гарачай ваннай варта звярнуць увагу на наступныя пытанні:
Па-першае, калі алейная ванна выкарыстоўваецца для градацыі і ізатэрмічнай загартоўкі, тэмпературу алею трэба строга кантраляваць, каб прадухіліць узнікненне пажару.
Па-другое, пры загартоўцы з выкарыстаннем салятнай солі рэзервуар для салятнай солі павінен быць абсталяваны неабходнымі прыборамі і прыладамі для вадзянога астуджэння. Іншыя меры засцярогі глядзіце ў адпаведнай інфармацыі і не будзем паўтараць іх тут.
Па-трэцяе, падчас ізатэрмічнай загартоўкі неабходна строга кантраляваць ізатэрмічную тэмпературу. Высокая або нізкая тэмпература не спрыяе змяншэнню дэфармацыі пры загартоўцы. Акрамя таго, падчас загартоўкі падвешванне нарыхтоўкі павінна быць абраная такім чынам, каб прадухіліць дэфармацыю, выкліканую яе вагой.
Па-чацвёртае, пры выкарыстанні ізатэрмічнай або паступовай загартоўкі для карэкцыі формы нарыхтоўкі, пакуль яна гарачая, інструменты і прыстасаванні павінны быць цалкам абсталяваны, а дзеянні павінны быць хуткімі падчас працы. Гэта прадухіляе негатыўны ўплыў на якасць загартоўкі нарыхтоўкі.
Аперацыя астуджэнняУмелае кіраванне працэсам астуджэння аказвае значны ўплыў на дэфармацыю загартоўкі, асабліва пры выкарыстанні вады або алею для загартоўкі.
-Правільны кірунак уваходу тушачага асяроддзяЯк правіла, сіметрычна збалансаваныя або выцягнутыя стрыжнепадобныя дэталі павінны гартавацца вертыкальна ў асяроддзі. Асіметрычныя дэталі можна гартаваць пад вуглом. Правільны кірунак накіраваны на забеспячэнне раўнамернага астуджэння ўсіх дэталяў, прычым спачатку ў асяроддзе трапляюць больш павольныя ўчасткі астуджэння, а затым больш хуткія ўчасткі астуджэння. Улік формы дэталі і яе ўплыву на хуткасць астуджэння мае жыццёва важнае значэнне на практыцы.
-Рух дэталяў у загартоўвальным асяроддзіПавольна астываючыя дэталі павінны быць звернутыя да загартоўвальнага асяроддзя. Сіметрычныя дэталі павінны рухацца па збалансаванай і аднастайнай траекторыі ў асяроддзі, падтрымліваючы невялікую амплітуду і хуткі рух. Для тонкіх і выцягнутых дэталяў вельмі важная стабільнасць падчас загартоўкі. Пазбягайце разгойдвання і для лепшага кантролю выкарыстоўвайце заціскі замест дроту.
-Хуткасць гашэнняЗагатоўкі трэба хутка гартаваць. Асабліва для тонкіх дэталяў, падобных на стрыжні, меншая хуткасць гартавання можа прывесці да павелічэння дэфармацыі выгібу і розніцы ў дэфармацыі паміж участкамі, якія гартуюцца ў розны час.
-Кантраляванае астуджэннеДля дэталяў са значнымі адрозненнямі ў памерах папярочнага сячэння абараніце хутчэй астуджаючыяся ўчасткі такімі матэрыяламі, як азбеставы канат або металічныя лісты, каб знізіць хуткасць іх астуджэння і дасягнуць раўнамернага астуджэння.
-Час астуджэння ў вадзеДля дэталяў, якія ў асноўным дэфармуюцца з-за структурных напружанняў, скараціце час іх астуджэння ў вадзе. Для дэталяў, якія ў асноўным дэфармуюцца з-за тэрмічных напружанняў, падоўжыце час іх астуджэння ў вадзе, каб паменшыць дэфармацыю ад загартоўкі.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 21 лютага 2024 г.
