Warmtebehandeling voor CNC-gefreesde onderdelen

Er zijn veel manieren om de eigenschappen van metalen en hun reactie op precisiebewerkingen te veranderen . Een van deze methoden is warmtebehandeling. Warmtebehandeling beïnvloedt veel verschillende aspecten van metalen, waaronder sterkte, hardheid, taaiheid, verwerkbaarheid, vervormbaarheid, vervormbaarheid en elasticiteit. Het beïnvloedt ook de fysieke en mechanische eigenschappen van het metaal, waardoor het gebruik van het metaal of het toekomstige werk van het metaal verandert. Deze veranderingen treden op als gevolg van veranderingen in de microstructuur en soms de chemische samenstelling van het materiaal

Hier bestuderen we zorgvuldig de meest gebruikte warmtebehandelingen in verband met metaallegeringen bij CNC-bewerking en hoe deze warmtebehandelingen van invloed zijn op onderdelen bij precisiebewerking.

Wat is warmtebehandeling?

Veel standaard CNC-productiefaciliteiten maken gebruik van warmtebehandeling. Fabrikanten kunnen de sterkte, plasticiteit en corrosieweerstand van afgewerkte componenten veranderen door ervoor te kiezen warmtebehandelingsprocessen op te nemen.

Deze behandelingen omvatten het verwarmen van de metaallegering tot een (meestal) extreme temperatuur en vervolgens afkoelen onder gecontroleerde omstandigheden om de fysieke toestand of mechanische eigenschappen van het materiaal te veranderen. De temperatuur waarop het materiaal wordt verwarmd, de tijd om deze temperatuur te handhaven en de afkoelsnelheid hebben een grote invloed op de uiteindelijke fysieke eigenschappen van de metaallegering.

Een deel van het ontwerp- en engineeringproces is om te bepalen welke fysieke eigenschappen vereist zijn voor het onderdeel en om het beste metaal te selecteren om aan deze vereisten te voldoen. Warmtebehandeling van metaallegeringen voor of na verwerking kan de belangrijkste fysieke eigenschappen aanzienlijk verbeteren. Warmtebehandeling verhoogt de hardheid, sterkte of verwerkbaarheid van het metaal.

Soorten warmtebehandeling

Uitgloeien

Gloeien is een warmtebehandelingsproces waarbij het materiaal wordt verwarmd tot een kritische temperatuur en vervolgens langzaam wordt afgekoeld. Het gloeiproces verandert de fysieke structuur van het materiaal, waardoor het zachter en taaier wordt.

Gloeien is een warmtebehandelingsmethode waarbij een metaal zoals aluminium, koper, staal, zilver of messing wordt verwarmd tot een specifieke temperatuur en gedurende een bepaalde tijd op die temperatuur wordt gehouden om transformatie te ondergaan, en vervolgens luchtgekoeld. Dit proces verhoogt de taaiheid van het metaal en vermindert de hardheid, waardoor het metaal gemakkelijker te verwerken is. Koper, zilver en messing kunnen snel of langzaam worden afgekoeld, terwijl ferrometalen zoals staal altijd geleidelijk moeten worden afgekoeld om te kunnen gloeien.

Gloeien wordt meestal uitgevoerd nadat alle metaallegeringen zijn gevormd en voordat ze verder worden verwerkt om ze zachter te maken en hun verwerkbaarheid te verbeteren, zodat hardere materialen niet gemakkelijk barsten of breken. Als er geen andere warmtebehandeling is gespecificeerd, hebben de meeste CNC-gefreesde onderdelen materiaaleigenschappen in gegloeide toestand.

Temping

Temperen verwarmt ook onderdelen bij een temperatuur die lager is dan uitgloeien, meestal na het afschrikken van zacht staal (1045 en A36) en gelegeerd staal (4140 en 4240). Temperen kan worden gebruikt om de hardheid, taaiheid en sterkte van metalen te veranderen, waardoor ze meestal gemakkelijker te verwerken zijn. Het metaal wordt verwarmd tot een temperatuur onder het kritieke punt omdat de lagere temperatuur de brosheid vermindert terwijl de hardheid behouden blijft.

Stressverlichtend

Spanningsverlichting houdt in dat het onderdeel wordt verwarmd tot een hoge temperatuur (maar lager dan uitgloeien) en vervolgens het onderdeel langzaam afkoelt. Het wordt meestal gebruikt na CNC-bewerking om de restspanning die tijdens het productieproces wordt gegenereerd, te elimineren. Op deze manier kunnen onderdelen met consistentere mechanische eigenschappen worden geproduceerd.

Het elimineren van spanning is een noodzakelijke voorwaarde om de interne spanning van het materiaal in het vorige productieproces te elimineren. Als er geen spanningsverlichting is, zullen de onderdelen barsten of tolerantie verliezen tijdens gebruik, wat uiteindelijk zal leiden tot schade aan de onderdelen.

Blussen

Afschrikken houdt in dat het metaal tot een zeer hoge temperatuur wordt verwarmd en vervolgens een snelle afkoelstap wordt uitgevoerd. Meestal wordt het materiaal ondergedompeld in olie of water of blootgesteld aan een stroom koude lucht. Afhankelijk van de uiteindelijke mechanische eigenschappen die het onderdeel vereist, worden soms echter polymeren of zouten gebruikt. Snelle afkoeling "blokkeert" de microstructurele veranderingen die het materiaal ondergaat bij verhitting, wat resulteert in een zeer hoge hardheid van het onderdeel.

Onderdelen worden meestal geblust na CNC-bewerking als de laatste stap in het productieproces om een ​​hoge oppervlaktehardheid te bereiken. Het ontlaatproces kan dan worden gebruikt om de resulterende hardheid te regelen. Zo is de hardheid van gereedschapsstaal A2 na afschrikken 63-65 HRC, maar het kan worden getemperd tot een hardheid tussen 42 en 62 HRC. Temperen kan de broosheid van de onderdelen verminderen, waardoor de levensduur van de onderdelen wordt verlengd (de hardheid is 56-58 HRC voor de beste resultaten).

Verharding van de behuizing

Case-hardening is een reeks warmtebehandelingen die kunnen resulteren in een hoge oppervlaktehardheid van onderdelen terwijl de zachtheid in het materiaal behouden blijft. Dit is meestal beter dan hardheid toevoegen aan het hele volume van het onderdeel (bijvoorbeeld door te blussen), omdat hardere onderdelen ook brozer zijn.

Carbureren is de meest voorkomende warmtebehandeling voor harden. Voor metalen met een laag koolstofgehalte (zoals staal), moet extra koolstof in het oppervlak worden geïnjecteerd en vervolgens wordt het onderdeel geblust om de koolstof in de metalen matrix te vergrendelen, waardoor de oppervlaktehardheid van het staal wordt verhoogd op een manier die vergelijkbaar is met de manier anodiseren verhoogt de oppervlaktehardheid van aluminiumlegeringen.

Kastharden is een proces dat gewoonlijk wordt gebruikt als de laatste stap nadat het onderdeel is bewerkt. Combineer hoge hitte met andere elementen en chemicaliën om een ​​geharde buitenlaag te produceren. Omdat verharding metalen brozer maakt, is oppervlakteverharding nuttig voor toepassingen die flexibele metalen met duurzame slijtlagen vereisen.

Wanneer worden warmtebehandelingen toegepast ?

De metaallegering kan gedurende het hele productieproces met warmte worden behandeld. Voor CNC-bewerkingsonderdelen worden meestal de volgende warmtebehandelingen gebruikt:

Vóór CNC-bewerking: Indien nodig om een ​​gestandaardiseerde metaallegering te leveren, zal de CNC-serviceprovider de onderdelen rechtstreeks uit het voorraadmateriaal verwerken. Dit is meestal de beste optie om de levertijd te verkorten.

Na CNC-bewerking: Bepaalde warmtebehandelingen kunnen de hardheid van het materiaal aanzienlijk verhogen, of worden gebruikt als afwerkingsstap na het vormen. In deze gevallen zal een hoge hardheid de bewerkbaarheid van het materiaal verminderen, dus warmtebehandeling wordt uitgevoerd na CNC-bewerking. Dit is bijvoorbeeld de standaardpraktijk bij CNC-bewerking van gereedschapsstalen onderdelen.

Hoe geef je een warmtebehandeling op in je bestelling

Bij het plaatsen van een CNC-bestelling zijn er drie manieren om een ​​warmtebehandeling aan te vragen:

Geef een verwijzing naar productienormen:

Veel warmtebehandelingen zijn gestandaardiseerd en worden veel gebruikt. De T6-indicator in aluminiumlegeringen (6061-T6, 7075-T6, enz.) geeft bijvoorbeeld aan dat het materiaal precipitatiegehard is.

Geef de vereiste hardheid op:

Dit is een gebruikelijke methode voor het specificeren van warmtebehandeling en oppervlakteharding van gereedschapsstaal. Dit geeft de fabrikant aan welke warmtebehandeling hij moet uitvoeren na CNC-bewerking. Voor D2-gereedschapsstaal is de hardheid bijvoorbeeld meestal 56-58 HRC.

Specificeer de warmtebehandelingscyclus:

Dit vereist geavanceerde metallurgische kennis. Als u begrijpt hoe verschillende warmtebehandelingen metalen beïnvloeden, kunt u het vereiste warmtebehandelingsproces specificeren, zodat u specifiek de materiaaleigenschappen van de toepassing kunt wijzigen.