5 dingen om te overwegen bij de warmtebehandeling van metaal

Waarom warmtebehandeling van metaal opnemen in specificaties voor afgesneden onderdelen?

We hebben elders gesproken over hoe warmte-uitzetting een factor kan zijn bij het bepalen hoe nauwkeurig de afmetingen van een metalen onderdeel moeten zijn.

Namelijk, als zelfs een klein verschil in tolerantie veroorzaakt door warmte-uitzetting de prestaties van het onderdeel zou beïnvloeden, dan is het verstandig om te voorkomen dat een zeer strakke tolerantie wordt gespecificeerd wanneer er een risico bestaat op variatie in omgevingstemperaturen. En dat betekent variatie in het proces, van het afsnijden van onderdelen en inspectie tot montage en eindgebruik.

Maar hoe zit het als je opzettelijk metalen warmte behandelt als een normaal onderdeel van uw productieproces? Waar moet u dan rekening mee houden bij het maken van specificaties voor kleine, afgesneden metalen onderdelen, zoals die we hier bij Metal Cutting Corporation produceren?

Waarom metalen warmte behandelen?

Waarom worden metalen thermisch behandeld? Er zijn veel belangrijke redenen. Maar eigenlijk omvat het proces voor warmtebehandeling van metalen de gecontroleerde toepassing van warmte om de fysieke - en soms chemische - eigenschappen van het materiaal te veranderen.

Hoewel we metalen niet met warmte behandelen als onderdeel van onze diensten bij Metal Cutting, zijn we ons bewust van de mogelijke dimensieveranderende effecten . Maar laten we, voordat we de onbedoelde gevolgen voor de afmetingen van metalen onderdelen onderzoeken, enkele voordelen van warmtebehandeling en gloeien bespreken.

Hoe metaal te verhitten om verschillende resultaten te produceren

Afhankelijk van de gebruikte methode worden warmtebehandelde metalen harder of zachter, min of meer bros, sterker of zwakker. Op basis van de gewenste eindresultaten kan de methode het volgende inhouden:

• Meerdere behandelingen gebruiken
• De temperatuur wijzigen waarbij het metaal met warmte wordt behandeld
• De tijdsduur dat warmte wordt toegepast variëren
• Bepalen hoe snel of langzaam het materiaal wordt afgekoeld

De manier waarop je warmte aanbrengt en afvoert terwijl je metaal warmte behandelt, heeft invloed op zowel de vloeigrens als de hardheid van het eindproduct.

Waarom metalen zoals roestvrij staal met warmte behandelen?

Roestvrij staal wordt bijvoorbeeld gewoonlijk met warmte behandeld om de hardheid te vergroten; aan de andere kant kan het ook brozer worden.

Omgekeerd kan roestvrij staal een warmtebehandeling ondergaan om de ductiliteit te vergroten, wat helpt om scheuren te minimaliseren en de verwerkbaarheid te vergroten. Dat proces kan echter ook de hardheid van het staal verminderen.

Daarom kan het verkrijgen van een metaal met de gewenste eigenschappen - zoals roestvrij staal met een hoge treksterkte maar relatief lage brosheid - meerdere behandelingen vereisen bij verschillende temperaturen en verschillende tijdsduur.

Gegloeid versus thermisch behandeld metaal:niet hetzelfde

Vaak door elkaar gebruikt met de term warmtebehandeling , gloeien is een specifieke methode die wordt gebruikt om metalen zachter te maken, met als doel hun taaiheid te vergroten en broosheid te verminderen.

Gloeien kan ook worden gebruikt om de homogene aard van metalen te vergroten en om hun taaiheid te herstellen voordat ze verder worden verwerkt. Als 316 roestvrij staal bijvoorbeeld wordt bewerkt, kan het ongewenste magnetische eigenschappen oppikken; het uitgloeien van het roestvrij staal kan het echter herstellen tot (of zeer dicht bij) zijn oorspronkelijke niet-magnetische toestand.

Het gloeien wordt uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde ovens waarin de omstandigheden streng worden gecontroleerd. Het metaal wordt verhit tot een hoge temperatuur - in het algemeen iets boven de herkristallisatietemperatuur.

Het materiaal wordt enkele uren tot meerdere dagen op hoge temperatuur gehouden en vervolgens afgekoeld (in het geval van staal en andere ferrometalen, heel langzaam).

Waar Je warmtebehandeling van metalen is een andere factor

Wanneer je metaal warmte behandelt, is ook de atmosfeer waarin het proces plaatsvindt van belang, omdat dit invloed heeft op het materiaaloppervlak en de sterkte.

Als u wolfraam bijvoorbeeld in een normale atmosfeer met warmte behandelt, zal het oxidatie veroorzaken waardoor de oppervlakteafwerking poreus wordt. Als u echter in een gecontroleerde omgeving werkt, zoals een vacuüm of een afgesloten stikstof-, argon- of waterstofatmosfeer, kunt u het metaal met warmte behandelen zonder oxidatie.

Staal met een laag koolstofgehalte kan worden uitgegloeid in een koolstofrijke omgeving om het staal te harden met een oppervlaktelaag met een hoog koolstofgehalte die goed bestand is tegen vermoeiing en slijtage. Deze techniek wordt gebruikt om de hardheid en duurzaamheid van producten zoals koolstofstaaldraadveren en smeedstukken te verbeteren.

Als "carbonisatie" echter geen gewenste eigenschap is, moet het uitgloeien worden uitgevoerd in een omgeving met weinig of geen koolstof.

Hoe legeringssamenstelling de metaalwarmtebehandeling kan beïnvloeden

Soms is het vinden van de juiste "formule" voor zowel de samenstelling van een legering als de methode voor de warmtebehandeling van metaal essentieel om de gewenste eindeigenschappen te bereiken. Een goed voorbeeld is de vormgeheugeneigenschap van nikkel-titaniumlegering — ook wel bekend als NiTi of nitinol .

Dit "verende" materiaal werd voor het eerst in de volksmond gebruikt om brilmonturen te maken die kunnen buigen en schijnbaar op magische wijze terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm. Tegenwoordig wordt NiTi veel gebruikt voor slangen voor medische apparaten, zoals voerdraden voor katheters, stents en microchirurgische naalden.

(U kunt meer te weten komen over NiTi en andere slangmaterialen in ons witboek, Medical Device Tubing in the 21st Century:Who Needs It? )

De vormgeheugeneigenschap van NiTi hangt af van warmtebehandeling. Het is wat NiTi in staat stelt om bij één temperatuur te vervormen en vervolgens zijn oorspronkelijke, onvervormde vorm te herstellen wanneer het boven de zogenaamde transformatietemperatuur wordt verwarmd.

NiTi is echter notoir moeilijk te maken, zowel vanwege de hoge reactiviteit van titanium als het feit dat zelfs kleine variaties in samenstelling de transformatietemperatuur kunnen beïnvloeden.

Als de titaniumatomen bijvoorbeeld combineren met zuurstof of koolstof, kan de NiTi-kristalstructuur titanium verliezen, waardoor de transformatietemperatuur wordt verlaagd. Als er te weinig nikkel is en het materiaal te lang verouderd, wordt de transformatietemperatuur verhoogd.

Specificeer warmtebehandeld metaal aan de voorkant

Welke methode er ook wordt gebruikt om metalen met warmte te behandelen, het is van vitaal belang om het proces te identificeren in de specificaties voor uw afgesneden metalen onderdelen. Het is opmerkelijk hoe metalen warmtebehandeling bepaalde afmetingen van zorgvuldig bewerkte onderdelen kan veranderen en geen effect heeft op andere parameters.

Als u bijvoorbeeld een specificatie voor rechtheid hebt, moet u overwegen of warmtebehandeling en de daaruit voortvloeiende uitzetting van het metaal van invloed zal zijn op de afmetingen van uw gesneden onderdelen en, uiteindelijk, hoe goed ze zullen presteren - en zo ja, dan mag u moet uw toleranties dienovereenkomstig aanpassen.

Warmtebehandeld metaal kan zelfs verpakking beschadigen

Daarnaast is het belangrijk om ervoor te zorgen dat warmtebehandelde metalen onderdelen goed worden verpakt om vervorming of beschadiging van de eerder gesneden onderdelen tijdens het transport te voorkomen.

Zo willen we bij Metal Cutting altijd weten of de door ons gesneden onderdelen dan naar een derde partij worden gestuurd voor warmtebehandeling of gloeien. Omdat onderdelen buigzamer worden gemaakt door te gloeien, kan een ontoereikende verpakking ertoe leiden dat uitgegloeide onderdelen kromtrekken wanneer ze opnieuw worden verpakt en naar u worden verzonden (of naar ons worden teruggestuurd voor verdere verwerking).

Onderdelen zoals staven kunnen buigen als ze uitzetten en niet goed zijn verpakt na metaalwarmtebehandeling. Andere onderdelen kunnen tegen elkaar gaan wrijven en krassen in hun oppervlakteafwerking krijgen als de verpakking de warmtebehandelde metalen onderdelen niet langer stevig vasthoudt.

Nog een reden voor grondige specificaties

Het komt erop neer dat bij warmtebehandeld metaal de methoden en effecten moeten worden overwogen en gedeeld met uw productiepartners wanneer u de specificaties voor uw vereisten voor kleine onderdelen maakt. Het zal helpen om de maakbaarheid te optimaliseren en u de gewenste resultaten te geven.

Voor meer informatie over het maximaliseren van de nauwkeurigheid en effectiviteit van uw specificaties, downloadt u onze gratis gids, Hoe u uw offerteaanvraag kunt afstemmen op uw maximale voordeel:veelgestelde vragen over de inkoop van kleine onderdelen .