Hoe warmtebehandeling metaalprestaties en levensduur verbetert

CNC-bewerking is een subtractief productieproces dat snijgereedschappen gebruikt om materiaal van een vast blok te verwijderen, de vorm van het eindonderdeel onthullend. Om het bewerkingsproces makkelijker te maken en een superieur eindonderdeel te creëren, moeten de gebruikte metalen bewerkbaar zijn. Ook kunnen de materiaaleigenschappen van het metalen onderdeel na afloop van het bewerkingsproces verbeterd worden. Dat is waar warmtebehandelingen inzitten. Hier is alles wat u moet weten over hoe metaal warm te behandelen en de belangrijkste voordelen van warmtebehandelingen.

Het warmtebehandelingsproces

Warmtebehandelingsprocessen omvatten het oppwarmen van het metaal totdat de microstructuur verandert en het metaal dan in die toestand te houden (dopen) voordat het wordt afgekoeld om het materiaal te verharden. Hoe lang u een metaal doopt hangt af van welk warmtebehandelingsproces u gebruikt, welk metaal u gebruikt, en de grootte van uw onderdeel. Hoe langer de dooptijd, des te groter de microstructuurveranderingen, wat de mechanische eigenschappen van het metaal zal beïnvloeden.

De afkoelsnelheid en omgevingscondities kunnen ook de structuur en eigenschappen van het metaal veranderen. Hoewel pekel metalen het snelst kan afkoelen, kunt u ook olie, water, gedwongen lucht, of ovenen gebruiken.

Warmtebehandelingen kunnen door het hele productieproces worden toegepast, wat onderdelen hun initiële, intermediaire, of eind-eigenschappen geeft. Bij het CNC-bewerken van onderdelen, kunt u een warmtebehandeling toepassen voordat u met het bewerkingsproces begint, aangezien dit de levertijden kan verminderen en het metaal bewerkbaarder kan maken. In andere gevallen kunt u warmtebehandelingen toepassen op het metaal na bewerking om het harder en duurzamer te maken.

Veelvoorkomende CNC warmtebehandelingen

Anlassen

Uitgevoerd om de hardheid van het metaal te verminderen en de duktiliteit te verhogen, omvat het anlassenproces het verwarmen en dopen van metaal op een kritieke temperatuur voordat het wordt afgekoeld. Dit helpt interne spanningen te verlichten en maakt het metaal minder geneigd om te breken of te barsten tijdens bewerking. U kunt verschillende anlasstechnieken gebruiken, zoals volledig anlassen, rekristallisatie anlassen, gedeeltelijk anlassen, en eind anlassen om uw gewenste eind-eigenschappen te bereiken.

Normaliseren is een andere anlasstechniek die het verwarmen van het metaal omvat en het vervolgens op kamertemperatuur afkoelt met een veel snellere snelheid dan typisch anlassen. Eenmaal het metaal 40 °C warmer bereikt dan de bovenste kritieke temperatuur, zal het dopen voordat het in de lucht afkoelt. Normaliseren verlicht interne spanningen veroorzaakt door afschrikken, gieten, of lassen om metaalfouten te voorkomen, wat het metaal versterkt en kleine, verfijnde, en uniform grote ferrietkorrels produceert.

Randverharding

Om een onderdeels exterieur te verharden zonder de interieur te veranderen, kunt u het randverhardingsproces gebruiken. Randverharding, ook bekend als oppervlakteverharding of gezichtsverharding, creëert minder bros, meer bewerkbare onderdelen dan andere methoden die de hardheid doorheen het metaal verhogen. Een vorm van randverharding omvat het verwarmen van uw metaal in een koolstofrijke omgeving (cementatie), aangezien dit de sterkte en koolstofinhoud van het metaaloppervlak verhoogt.

Uitscheidingsverharding

Uitscheidingsverharding of veroudering creëert sterke en lichte metalen, wat het een populaire keuze maakt voor het warmtebehandelen van componenten voor de luchtvaartindustrie. Als u een buigzaam metaal heeft, kunt u het verwarmen tot een hoge temperatuur, het afschrikken, en het verwarmen tot een lagere temperatuur voor een verlengde periode om de uitschiedingen gelijkmatig door de korrelstructuur van het metaal te disperseren en de sterkte en hardheid te verhogen.

Spanningsverlichting

CNC-bewerking, vormen, rollen, en recht trekken kunnen allemaal spanning laten opbouwen binnen onderdelen, wat ze kan verzwakken en hun algehele kwaliteit kan verminderen. Spanningsverlichting zal residuele spanningen verwijderen en de mechanische eigenschappen van het onderdeel verbeteren zonder de structuur of hardheid te veranderen. Dit proces omvat het verwarmen van metalen tot temperaturen net onder hun onderste kritieke grens. Het afkoelproces is altijd langzaam, wat het mogelijk maakt om uniforme onderdelen met consistente mechanische eigenschappen te creëren.

Afschrikken en aanlaten

Deze tweedelige warmtebehandeling verhoogt de hardheid, duktiliteit, en veerkracht van ijzer-gebaseerde legeringen. Tijdens afschrikken wordt het metaal verhit tot een hoge temperatuur, wat de kristallijne structuur verandert van ferriet naar austeniet en het in staat stelt om meer koolstof te absorberen. Het metaal wordt dan snel afgekoeld om de microstructuurveranderingen te vergrendelen. Aangezien afschrikken zeer harde onderdelen creëert, komt het meestal na CNC-bewerking.

Om brosheid te verminderen, interne spanningen te verlichten, en de levensduur en mechanische eigenschappen van het onderdeel te verbeteren, kunt u het metaal dan aanlaten door het te verwarmen tot een matige temperatuur die onder het kritieke punt ligt.

Voordelen van warmtebehandeling van metaal

Wat doet warmtebehandeling met metaal? Warmtebehandeling van metaal kan de sterkte ervan aanzienlijk verhogen, wat warmtebehandeling een populaire keuze maakt onder fabrikanten in de auto- en luchtvaartindustrie. Helaas, wanneer u de sterkte van een materiaal verhoogt, kunt u ook de toughness verminderen en de brosheid verhogen. Om te waarborgen dat uw metaal niet te bros wordt, moet u uw onderdelen misschien anlassen of aanlaten om interne spanningen te verlichten. Na spanningsverlichtende procedures, zullen uw warmtebehandelde metalen veel makkelijker te bewerken en machine zijn.

Plus, door warmtebehandelingen toe te passen op metaallegeringen, kunt u de microstructuur of chemische samenstelling van het metaal wijzigen om de corrosieweerstand, magnetisme, duurzaamheid, warmteleiding, en elektrische geleiding te veranderen. U kunt zelfs een metalen onderdeel door veel warmtebehandelingen laten gaan om uw gewenste prestaties te bereiken.

Warmtebehandeling van metaal met de hulp van Fast Radius

Door uw metaal warm te behandelen, kunt u sterker, minder bros, en meer bewerkbare metalen onderdelen creëren. U kunt zelfs de elektrische eigenschappen van uw metaal verbeteren met warmtebehandelingen. Echter, sommige warmtebehandelingen zijn beter dan andere afhankelijk van het materiaal, dus uw onderzoek doen is essentieel. Wanneer het aankomt op het kiezen van de juiste warmtebehandeling voor uw onderdeel, overweeg het type metaal dat u gebruikt en de eigenschappen die u wilt dat het heeft. U kunt ook samenwerken met een vertrouwde productiepartner om de beste warmtebehandelingsmethode voor uw behoeften te bepalen.

Bij Fast Radius kan ons team van ervaren ingenieurs en ontwerpers u helpen beslissen welke warmtebehandelingsmethode het beste past bij uw project. Plus, wij bieden end-to-end ondersteuning voor de gehele duur van uw productierun. Neem vandaag nog contact met ons op om aan uw volgende project te beginnen.