Gids voor warmtebehandelingen voor CNC-gefreesde metalen onderdelen

CNC-bewerking is een subtractieve productiemethode die gereedschappen en rotatie gebruikt om onderdelen te maken van massieve blokken materiaal. Onderdelen kunnen op een aantal verschillende manieren worden bewerkt, waardoor CNC-bewerking een veelzijdig fabricageproces is dat kan worden gebruikt om alles te maken, van autochassis tot chirurgische apparatuur.

Warmtebehandelingen zijn een techniek die is ontwikkeld om metalen tijdens het productieproces beter verwerkbaar te maken of om de materiaaleigenschappen te verbeteren nadat de bewerking is voltooid. Door op strategische manieren warmte en andere elementen op metalen onderdelen toe te passen, kunnen onderdelen worden gemaakt met superieure ductiliteit, hardheid, taaiheid en andere eigenschappen.

Hier zijn enkele van de meest voorkomende warmtebehandelingen voor CNC-gefreesde metalen onderdelen.

Uitgloeien

Het gloeiproces omvat het verhitten van metalen tot een kritische temperatuur, die per legering varieert, waarbij die temperatuur gedurende een bepaalde periode wordt gehandhaafd en vervolgens langzaam aan de lucht wordt afgekoeld om de gewenste microstructuur in het metaal te creëren.

Gloeien wordt meestal toegepast op metaallegeringen na het vormen om de taaiheid van het materiaal te vergroten, waardoor hardere metalen minder vatbaar zijn voor barsten of breken tijdens het bewerkingsproces.

Verharding van de behuizing

Case hardening is een warmtebehandelingsmethode die de hardheid van de buitenlaag van koolstof of gelegeerd staal verhoogt zonder het binnenmateriaal te harden. Metalen zoals ijzer en staal hebben vaak een laag koolstofgehalte, dus het toepassen van een combinatie van warmte en een koolstofrijke stof op het oppervlak geeft een anders koolstofarme legering een koolstofrijke, geharde buitenkant. Dit maakt het harden van de behuizing ideaal voor toepassingen die flexibiliteit maar een duurzame, slijtvaste buitenlaag vereisen, zoals motornokkenassen.

Hoewel hardingsprocessen de sterkte van metalen enorm verbeteren, hebben ze ook de neiging om de broosheid van het materiaal te vergroten. Om die reden wordt het uitharden meestal uitgevoerd na het machinaal bewerken.

Stressverlichtend

CNC-bewerking kan spanning veroorzaken in het materiaal van het onderdeel die, indien onbehandeld, de algehele kwaliteit van het onderdeel ernstig in gevaar kan brengen. Net als bij gloeien, houdt spanningsverlichting in dat metaallegeringen tot hoge temperaturen worden verwarmd en langzaam worden afgekoeld. In tegenstelling tot gloeien wordt deze warmtebehandeling echter na het bewerkingsproces toegepast om restspanningen te verwijderen. Spanningsverlichting verbetert de mechanische eigenschappen van een onderdeel zonder de structuur of hardheid van het materiaal te veranderen.

Boven en temperen

Ook bekend als martensitische transformatie, afschrikken en ontlaten is een tweedelige methode die speciaal is ontworpen om de hardheid van stalen onderdelen te verhogen.

Bij het afschrikproces wordt het staal of de staallegering tot een hoge temperatuur verhit, waardoor de kristalstructuur van het ijzer verandert van ferriet naar austeniet. Hierdoor kan het metaal meer koolstof opnemen.

Het staal wordt vervolgens snel afgekoeld om de ijzerfaseverandering "vast te zetten", terwijl de toevoeging van koolstof resulteert in een extreem sterke kristalroosterstructuur, martensiet genaamd, die uitstekende oppervlaktehardheidseigenschappen heeft.

Temperen daarentegen is het proces van het verhitten van metalen tot hoge temperaturen (hoewel temperaturen veel lager dan de kritische temperatuur van het materiaal, in tegenstelling tot uitgloeien) nadat het metaal is afgeschrikt. Dit vermindert de broosheid van het materiaal, verbetert de taaiheid en verlengt de levensduur van het onderdeel.

Neerslagverharding

Precipitatieharden wordt gebruikt om de sterkte van smeedbare metalen zoals aluminium, roestvrij staal en superlegeringen te vergroten. Het proces is vergelijkbaar met afschrikken en temperen en omvat het verhitten van metaal tot een hoge temperatuur, het afschrikken en vervolgens gedurende een langere periode tot een lagere temperatuur verwarmen. Hierdoor kunnen precipitaten in de legering zich verspreiden en dislocatie (onregelmatigheid) beweging binnen de microstructuur verminderen, waardoor de sterkte en hardheid van het metaal drastisch toenemen.

Precipitatieharding wordt vaak toegepast op componenten in lucht- en ruimtevaarttoepassingen waar het verminderen van het gewicht zonder in te boeten aan sterkte van cruciaal belang is - stukken gemaakt van precipitatiegehard aluminium kunnen bijvoorbeeld sterktes bereiken die vergelijkbaar zijn met roestvrij staal, maar bij ongeveer een derde van het gewicht.

Het ideale warmtebehandelingsproces kiezen

Warmtebehandelingen kunnen ongelooflijke verbeteringen opleveren aan de materiaaleigenschappen van metalen onderdelen. Het is echter belangrijk dat productteams hun onderzoek doen om te bepalen welke warmtebehandeling het meest geschikt is voor een bepaald onderdeel. Hoewel afschrikken en ontlaten ideaal kunnen zijn voor het maken van staal met een hoge sterkte, is het een veel minder nuttig proces voor het behandelen van aluminiumlegeringen. Gelukkig wordt het eenvoudiger om te bepalen welk behandelingsproces voor u geschikt is met de hulp van een vertrouwde productiepartner.

Fast Radius is van mening dat een stapje extra de norm moet zijn. We zijn een team van ingenieurs en ontwerpers die gepassioneerd zijn over het maken van de dingen die we ooit voor onmogelijk hielden. We brengen deze drive naar elk project en bieden end-to-end ondersteuning voor projecten van alle soorten, volumes en tijdlijnen. Als u er klaar voor bent om erachter te komen hoe superieure kwaliteit tegen concurrerende prijzen eruitziet, neem dan vandaag nog contact met ons op.

Op onze website vindt u het Fast Radius-resourcecentrum. Ontdek nieuwe inzichten over moderne productie, zoals hoe het bewerken van kunststof onderdelen verschilt van het bewerken van metalen onderdelen en welke nabewerkingsprocessen na de productie kunnen worden toegepast.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?