رابطه بین فرآیند عملیات حرارتی، عملیات و تغییر شکل چیست؟

در طول عملیات حرارتی آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، معمولاً مسائل مختلفی از جمله:

- قرار دادن نامناسب قطعه: این می تواند منجر به تغییر شکل قطعه شود، که اغلب به دلیل حذف ناکافی حرارت توسط محیط خاموش کننده با سرعت کافی برای دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب است.

گرمایش سریع: این می تواند منجر به تغییر شکل حرارتی شود. قرار دادن صحیح قطعه به اطمینان از گرمایش یکنواخت کمک می کند.

- گرمای بیش از حد: این می تواند منجر به ذوب جزئی یا ذوب یوتکتیک شود.

- پوسته پوسته شدن سطح / اکسیداسیون در دمای بالا.

درمان پیری بیش از حد یا ناکافی، که هر دو می توانند منجر به از دست دادن خواص مکانیکی شوند.

-نوسانات پارامترهای زمان/دما/کوئنچ که می تواند باعث انحراف در خواص مکانیکی و/یا فیزیکی بین قطعات و دسته ها شود.

-علاوه بر این، یکنواختی ضعیف دما، زمان عایق ناکافی، و خنک سازی ناکافی در طول عملیات حرارتی محلول، همگی می توانند به نتایج ناکافی کمک کنند.

عملیات حرارتی یک فرآیند حرارتی مهم در صنعت آلومینیوم است، بیایید به دانش مرتبط بیشتری بپردازیم.

1-پیش درمان

فرآیندهای پیش تصفیه که ساختار را بهبود می بخشد و استرس را قبل از خاموش کردن کاهش می دهد برای کاهش اعوجاج مفید است. پیش درمان معمولاً شامل فرآیندهایی مانند بازپخت کروی و بازپخت تنش‌زدایی می‌شود، و برخی نیز از درمان‌های خاموش کردن و تلطیف کردن یا عادی‌سازی استفاده می‌کنند.

بازپخت تسکین استرس: در طول ماشینکاری، تنش های پسماند می تواند به دلیل عواملی مانند روش های ماشین کاری، درگیری ابزار و سرعت برش ایجاد شود. توزیع نابرابر این تنش ها می تواند منجر به اعوجاج در حین خاموش شدن شود. برای کاهش این اثرات، بازپخت تنش‌زدایی قبل از خاموش کردن ضروری است. دما برای بازپخت تنش زدایی به طور کلی 500-700 درجه سانتیگراد است. هنگام حرارت دادن در محیط هوا، دمای 500-550 درجه سانتیگراد با زمان نگهداری 2-3 ساعت برای جلوگیری از اکسیداسیون و کربن زدایی استفاده می شود. اعوجاج قطعه به دلیل وزن خود باید در حین بارگذاری در نظر گرفته شود و سایر روش ها مشابه آنیل استاندارد هستند.

درمان پیش گرم برای بهبود ساختار: این شامل بازپخت کروی، کوئنچ و معتدل کردن، درمان عادی می شود.

آنیلینگ کرویساختاری که برای فولاد ابزار کربنی و فولاد ابزار آلیاژی در طول عملیات حرارتی ضروری است، ساختار به دست آمده پس از بازپخت کروی به طور قابل‌توجهی بر روند اعوجاج در طول کوئنچ تأثیر می‌گذارد. با تنظیم ساختار پس از بازپخت، می توان اعوجاج منظم را در طول کوئنچ کاهش داد.

-سایر روشهای قبل از درمان: روش های مختلفی را می توان برای کاهش اعوجاج خاموش کننده به کار برد، مانند کوئنچ و تمپر کردن، عادی سازی درمان. انتخاب پیش تیمارهای مناسب مانند کوئنچ و تمپر، عادی سازی درمان بر اساس علت اعوجاج و مواد قطعه می تواند به طور موثر اعوجاج را کاهش دهد. با این حال، احتیاط برای تنش‌های پسماند و افزایش سختی پس از تمپر ضروری است، به‌ویژه عملیات کوئنچ و تمپرینگ می‌تواند انبساط را در طول کوئنچ برای فولادهای حاوی W و منگنز کاهش دهد، اما تأثیر کمی در کاهش تغییر شکل برای فولادهایی مانند GCr15 دارد.

در تولید عملی، شناسایی علت رفع اعوجاج، چه به دلیل تنش‌های پسماند یا ساختار ضعیف باشد، برای درمان مؤثر ضروری است. بازپخت تنش زدایی باید برای اعوجاج ناشی از تنش‌های پسماند انجام شود، در حالی که درمان‌هایی مانند تلطیف که ساختار را تغییر می‌دهد ضروری نیست و بالعکس. تنها در این صورت می توان به هدف کاهش اعوجاج خاموش کننده برای کاهش هزینه ها و تضمین کیفیت دست یافت.

عملیات گرمایش 2.Quenching

دمای خاموش کردن: دمای کوئنچ به طور قابل توجهی بر اعوجاج تأثیر می گذارد. ما می توانیم با تنظیم دمای کوئنچ به هدف کاهش تغییر شکل دست یابیم، یا کمک هزینه ماشینکاری رزرو شده همان دمای کوئنچ برای رسیدن به هدف کاهش تغییر شکل است، یا پس از آزمایش های عملیات حرارتی، مقدار مجاز ماشینکاری و دمای خاموش شدن را به طور منطقی انتخاب و رزرو می کنیم. ، به طوری که کمک هزینه ماشینکاری بعدی کاهش یابد. تأثیر دمای کوئنچ بر تغییر شکل کوئنچ نه تنها به مواد به کار رفته در قطعه کار مربوط می شود، بلکه به اندازه و شکل قطعه کار نیز مربوط می شود. هنگامی که شکل و اندازه قطعه کار بسیار متفاوت است، اگرچه مواد قطعه کار یکسان است، روند تغییر شکل خاموش شدن کاملاً متفاوت است و اپراتور باید در تولید واقعی به این وضعیت توجه کند.

Quenching Holding Time: انتخاب زمان نگهداری نه تنها تضمین کننده گرمایش کامل و رسیدن به سختی یا خواص مکانیکی مطلوب پس از کوئنچ می باشد، بلکه تاثیر آن را بر اعوجاج نیز در نظر می گیرد. افزایش زمان نگهداری خاموش کردن اساساً دمای کوئنچ را افزایش می دهد، به ویژه برای فولاد با کربن بالا و کروم بالا.

روش های بارگذاری: اگر قطعه کار در حین حرارت دهی به شکل غیر معقول قرار گیرد باعث تغییر شکل در اثر وزن قطعه یا تغییر شکل در اثر اکستروژن متقابل بین قطعات و یا تغییر شکل در اثر گرمایش و سرمایش ناهموار در اثر انباشته شدن بیش از حد قطعات می شود.

روش گرمایش: برای قطعات کار با شکل پیچیده و ضخامت های متفاوت، به ویژه آنهایی که دارای عناصر کربن و آلیاژ بالا هستند، فرآیند گرمایش آهسته و یکنواخت بسیار مهم است. استفاده از پیش گرمایش اغلب ضروری است، گاهی اوقات به چرخه های پیش گرمایش متعدد نیاز دارد. برای قطعات کار بزرگتر که به طور موثر از طریق پیش گرم درمان نمی شوند، استفاده از کوره مقاومت جعبه با گرمایش کنترل شده می تواند اعوجاج ناشی از گرمایش سریع را کاهش دهد.

3. عملیات خنک کننده

تغییر شکل خاموش کردن در درجه اول از فرآیند خنک سازی ناشی می شود. انتخاب مناسب محیط کوئنچ، عملکرد ماهرانه و هر مرحله از فرآیند خنک سازی مستقیماً بر تغییر شکل خاموش کننده تأثیر می گذارد.

خاموش کردن انتخاب متوسط: در حین اطمینان از سختی مورد نظر پس از کوئنچ، باید محیط های خاموش کننده ملایم تر را برای به حداقل رساندن اعوجاج ترجیح داد. استفاده از محیط های حمام گرم برای خنک کردن (برای تسهیل صاف کردن در حالی که قطعه هنوز داغ است) یا حتی خنک کننده هوا توصیه می شود. محیط‌هایی با نرخ خنک‌کننده بین آب و روغن نیز می‌توانند جایگزین محیط‌های دوگانه آب-روغن شوند.

- کوئنچ با هوا خنک کننده: کوئنچ با هوا خنک کننده برای کاهش تغییر شکل کوئنچ فولاد پرسرعت، فولاد قالب کروم و فولاد میکرو تغییر شکل خنک کننده هوا موثر است. برای فولاد 3Cr2W8V که پس از کوئنچ به سختی بالایی نیاز ندارد، می توان از کوئنچ با هوا نیز برای کاهش تغییر شکل با تنظیم مناسب دمای کوئنچ استفاده کرد.

- خنک کننده و خاموش کننده روغنروغن یک محیط خاموش کننده با سرعت خنک کننده بسیار کمتر از آب است، اما برای قطعات کار با سختی بالا، اندازه کوچک، شکل پیچیده و تمایل به تغییر شکل زیاد، سرعت خنک کننده روغن بسیار بالا است، اما برای قطعات کار با اندازه کوچک اما ضعیف. سختی پذیری، سرعت خنک شدن روغن کافی نیست. به منظور حل تناقضات فوق و استفاده کامل از کوئنچ روغن برای کاهش تغییر شکل خاموش کننده قطعات کار، مردم روش های تنظیم دمای روغن و افزایش دمای کوئنچ را برای گسترش استفاده از روغن اتخاذ کرده اند.

-تغییر دمای روغن خاموش کننده: استفاده از همان دمای روغن برای کوئنچ برای کاهش تغییر شکل کوئنچ همچنان دارای مشکلات زیر است، یعنی زمانی که دمای روغن کم است، تغییر شکل کوئنچ همچنان زیاد است و زمانی که دمای روغن بالا است، اطمینان از اینکه قطعه کار پس از رفع سختی. تحت تأثیر ترکیبی شکل و مواد برخی از قطعات کار، افزایش دمای روغن خاموش کننده ممکن است تغییر شکل آن را نیز افزایش دهد. بنابراین تعیین دمای روغن روغن کوئنچ پس از گذراندن آزمون با توجه به شرایط واقعی ماده قطعه کار، اندازه مقطع و شکل بسیار ضروری است.

هنگام استفاده از روغن داغ برای خاموش کردن، به منظور جلوگیری از آتش سوزی ناشی از دمای بالای روغن ناشی از خاموش کردن و خنک کردن، تجهیزات آتش نشانی لازم باید در نزدیکی مخزن روغن مجهز شود. علاوه بر این، شاخص کیفیت روغن کوئنچ باید به طور مرتب آزمایش شود و روغن جدید باید به موقع پر یا جایگزین شود.

- دمای خاموش کردن را افزایش دهید: این روش برای قطعات کار فولاد کربنی با مقطع کوچک و قطعات کار فولاد آلیاژی کمی بزرگتر که پس از حرارت دادن و حفظ حرارت در دمای معمولی کوئنچ و خاموش کردن روغن نمی توانند سختی مورد نیاز را برآورده کنند مناسب است. با افزایش مناسب دمای کوئنچ و سپس کوئنچ روغن می توان به اثر سخت شدن و کاهش تغییر شکل دست یافت. هنگام استفاده از این روش برای کوئنچ، باید مراقب مشکلاتی مانند درشت شدن دانه، کاهش خواص مکانیکی و عمر مفید قطعه کار به دلیل افزایش دمای کوئنچ شد.

- طبقه بندی و austempering: هنگامی که سختی کوئنچ می تواند الزامات طراحی را برآورده کند، برای دستیابی به هدف کاهش تغییر شکل خاموش کننده، باید از طبقه بندی و تعریق محیط حمام داغ به طور کامل استفاده شود. این روش همچنین برای فولاد ساختاری کربنی با مقاطع کوچک و فولاد ابزار، به ویژه فولاد قالب حاوی کروم و قطعات کار فولادی با سرعت بالا با سختی پذیری بالا، موثر است. طبقه‌بندی محیط حمام داغ و روش خنک‌کنندگی آسمپر کردن، روش‌های اصلی کوئنچ برای این نوع فولاد هستند. به طور مشابه، برای آن دسته از فولادهای کربنی و فولادهای ساختاری کم آلیاژی که به سختی خاموش شدن بالا نیاز ندارند نیز موثر است.

هنگام خاموش کردن با حمام آب گرم باید به موارد زیر توجه کرد:

ابتدا، هنگامی که از حمام روغن برای درجه بندی و خاموش کردن همدما استفاده می شود، دمای روغن باید به شدت کنترل شود تا از وقوع آتش سوزی جلوگیری شود.

ثانیاً، هنگام کوئنچ با گریدهای نمک نیترات، مخزن نمک نیترات باید مجهز به ابزار لازم و دستگاه های خنک کننده آب باشد. برای سایر اقدامات احتیاطی لطفاً به اطلاعات مربوطه مراجعه کنید و آنها را در اینجا تکرار نکنید.

ثالثاً، دمای همدما باید به شدت در هنگام خاموش کردن همدما کنترل شود. دمای بالا یا پایین برای کاهش تغییر شکل خاموش کننده مناسب نیست. علاوه بر این، در هنگام آسمپر کردن، روش آویزان قطعه کار باید انتخاب شود تا از تغییر شکل ناشی از وزن قطعه جلوگیری شود.

چهارم، هنگام استفاده از کوئنچ همدما یا درجه بندی شده برای اصلاح شکل قطعه کار در حالی که داغ است، ابزار و وسایل باید کاملاً مجهز باشند و عمل باید در حین کار سریع باشد. جلوگیری از اثرات نامطلوب بر کیفیت خاموش شدن قطعه کار.

عملیات خنک کننده: عملکرد ماهرانه در طول فرآیند خنک‌سازی تأثیر بسزایی در تغییر شکل خاموش کردن دارد، به‌ویژه زمانی که از محیط‌های خاموش کننده آب یا روغن استفاده می‌شود.

جهت صحیح کوئنچ مدیوم ورودی: به طور معمول، قطعات کار میله مانند متقارن یا دراز باید به صورت عمودی در محیط فرو شوند. قطعات نامتقارن را می توان در یک زاویه خاموش کرد. هدف جهت صحیح اطمینان از خنک‌سازی یکنواخت در تمام قسمت‌ها، با ورود نواحی خنک‌کننده کندتر ابتدا به محیط و به دنبال آن بخش‌های خنک‌کننده سریع‌تر است. در نظر گرفتن شکل قطعه کار و تاثیر آن بر سرعت خنک کننده در عمل حیاتی است.

-حرکت قطعات کار در محیط کوئنچینگ: قطعات خنک کننده آهسته باید رو به محیط خاموش کننده باشند. قطعات کار با شکل متقارن باید مسیر متعادل و یکنواختی را در محیط طی کنند و دامنه کوچک و حرکت سریع را حفظ کنند. برای قطعات کار نازک و کشیده، پایداری در هنگام خاموش کردن بسیار مهم است. از تاب خوردن خودداری کنید و برای کنترل بهتر به جای اتصال سیم از گیره استفاده کنید.

-سرعت خاموش کردن: قطعات کار باید به سرعت خاموش شوند. مخصوصاً برای قطعات کار نازک و میله مانند، سرعت خاموش شدن آهسته تر می تواند منجر به افزایش تغییر شکل خمشی و تفاوت در تغییر شکل بین بخش هایی شود که در زمان های مختلف خاموش شده اند.

خنک کننده کنترل شده: برای قطعات کار با تفاوت های قابل توجه در اندازه مقطع، بخش هایی که سریعتر خنک می شوند را با موادی مانند طناب آزبست یا ورق های فلزی محافظت کنید تا سرعت خنک کنندگی آنها کاهش یافته و خنک شدن یکنواخت حاصل شود.

زمان خنک شدن در آب: برای قطعات کار که عمدتاً به دلیل تنش ساختاری دچار تغییر شکل می شوند، زمان خنک شدن آنها را در آب کوتاه کنید. برای قطعات کار که عمدتاً به دلیل تنش حرارتی دچار تغییر شکل می شوند، زمان خنک شدن آنها را در آب افزایش دهید تا تغییر شکل خاموش کننده کاهش یابد.

ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT آلومینیوم