يمكن تطبيق المعالجة الحرارية على العديد من السبائك المعدنية لتحسين الخصائص الفيزيائية الرئيسية بشكل كبير مثل الصلابة أو القوة أو قابلية التشغيل الآلي.هذه التغييرات ناتجة عن تغييرات في البنية المجهرية ، أحيانًا بسبب التغيرات في التركيب الكيميائي للمادة.
تشمل هذه المعالجات تسخين السبائك المعدنية (عادة) إلى درجات حرارة قصوى ثم تبريدها في ظل ظروف خاضعة للرقابة.ستؤثر درجة الحرارة التي يتم تسخين المادة عندها ، ووقت الحفاظ على درجة الحرارة ، ومعدل التبريد بشكل كبير على الخصائص الفيزيائية النهائية للسبائك المعدنية.
في هذا البحث ، نستعرض المعالجة الحرارية المتعلقة بالسبائك المعدنية الأكثر استخدامًا في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.من خلال وصف تأثير هذه العمليات على خصائص الجزء النهائي ، ستساعدك هذه المقالة في اختيار المواد المناسبة لتطبيقك.
متى يتم إجراء المعالجة الحرارية
يمكن تطبيق المعالجة الحرارية على السبائك المعدنية طوال عملية التصنيع.بالنسبة للأجزاء المصنعة باستخدام الحاسب الآلي ، فإن المعالجة الحرارية قابلة للتطبيق بشكل عام على:
قبل المعالجة باستخدام الحاسب الآلي: عندما تكون هناك حاجة لسبائك معدنية قياسية جاهزة ، سيعمل مقدمو خدمة CNC على معالجة الأجزاء مباشرة من مواد المخزون.عادة ما يكون هذا هو الخيار الأفضل لتقصير المهلة.
بعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: بعض المعالجات الحرارية تزيد بشكل كبير من صلابة المادة أو تستخدم كخطوات إنهاء بعد التشكيل.في هذه الحالات ، تتم المعالجة الحرارية بعد معالجة CNC ، لأن الصلابة العالية ستقلل من قابلية تشغيل المواد.على سبيل المثال ، هذه هي الممارسة القياسية للأجزاء الفولاذية لأداة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
المعالجة الحرارية الشائعة لمواد CNC: التلدين وتخفيف الضغط والتلطيف
يشمل التلدين والتلطيف وتخفيف الضغط تسخين سبيكة معدنية إلى درجة حرارة عالية ثم تبريد المادة ببطء ، عادةً في الهواء أو في الفرن.وهي تختلف في درجة الحرارة التي يتم فيها تسخين المادة وترتيب تصنيعها.
أثناء عملية التلدين ، يتم تسخين المعدن إلى درجة حرارة عالية جدًا ثم تبريده ببطء للحصول على البنية المجهرية المرغوبة.يتم تطبيق التلدين عادة على جميع السبائك المعدنية بعد التشكيل وقبل أي معالجة أخرى لتليينها وتحسين قدرتها على التشغيل الآلي.إذا لم يتم تحديد معالجة حرارية أخرى ، فإن معظم الأجزاء المصنعة باستخدام الحاسب الآلي سيكون لها خصائص المواد في الحالة الصلبة.
يشمل تخفيف الإجهاد أجزاء التسخين إلى درجة حرارة عالية (ولكن أقل من التلدين) ، والتي تستخدم عادة بعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للقضاء على الإجهاد المتبقي الناتج أثناء التصنيع.بهذه الطريقة ، يمكن إنتاج أجزاء ذات خصائص ميكانيكية أكثر اتساقًا.
تعمل عملية التقسية أيضًا على تسخين الأجزاء عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة التلدين ، وعادةً ما تستخدم بعد تبريد الفولاذ منخفض الكربون (1045 و A36) وسبائك الفولاذ (4140 و 4240) لتقليل هشاشتها وتحسين خصائصها الميكانيكية.
يطفئ
تتضمن عملية التسقية تسخين المعدن إلى درجة حرارة عالية جدًا ثم تبريده بسرعة ، عادةً عن طريق غمر المادة في الزيت أو الماء أو تعريضها لتيار هواء بارد.التبريد السريع "يقفل" تغيرات البنية المجهرية التي تحدث عند تسخين المواد ، مما ينتج عنه صلابة عالية للغاية للأجزاء.
عادةً ما يتم إخماد الأجزاء كخطوة أخيرة في عملية التصنيع بعد معالجة CNC (فكر في غمر الحداد للشفرة في الزيت) ، لأن الزيادة في الصلابة تجعل معالجة المواد أكثر صعوبة.
يتم إخماد فولاذ الأداة بعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للحصول على خصائص صلابة عالية للغاية للسطح.يمكن بعد ذلك التحكم في الصلابة الناتجة باستخدام عملية التقسية.على سبيل المثال ، أداة الصلب A2 لها صلابة من 63-65 Rockwell C بعد التبريد ، ولكن يمكن تلطيفها إلى صلابة بين 42-62 HRC.يمكن أن يطيل التقسية من عمر خدمة الأجزاء ، لأن التقسية يمكن أن تقلل الهشاشة (يمكن الحصول على أفضل نتيجة عندما تكون الصلابة 56-58 HRC).
تصلب الترسيب
تصلب الهطول أو الشيخوخة هما المصطلحان الشائعان لوصف نفس العملية.تصلب التساقط هو عملية من ثلاث خطوات: أولاً ، يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية ، ثم إخمادها ، ثم تسخينها في النهاية إلى درجة حرارة منخفضة لفترة طويلة (الشيخوخة).يؤدي هذا إلى انحلال عناصر السبيكة على شكل جسيمات منفصلة من مكونات مختلفة وتوزيعها المنتظم في القالب المعدني ، تمامًا كما تذوب بلورات السكر في الماء عند تسخين المحلول.
بعد تصلب الترسيب ، تزداد قوة وصلابة السبائك المعدنية بسرعة.على سبيل المثال ، 7075 عبارة عن سبيكة ألومنيوم ، والتي تستخدم عادة في صناعة الطيران لتصنيع أجزاء ذات قوة شد مكافئة للفولاذ المقاوم للصدأ ، ووزنها أقل من 3 مرات.يوضح الجدول التالي تأثير تصلب الترسيب في الألومنيوم 7075:
لا يمكن معالجة جميع المعادن بالحرارة بهذه الطريقة ، لكن المواد المتوافقة تعتبر سبائك فائقة ومناسبة للتطبيقات عالية الأداء.يتم تلخيص سبائك تصلب الترسيب الأكثر شيوعًا المستخدمة في CNC على النحو التالي:
تصلب العلبة والكربنة
تصلب العلبة عبارة عن سلسلة من المعالجة الحرارية ، والتي يمكن أن تجعل سطح الأجزاء يتمتع بصلابة عالية بينما تظل المادة المسطرة ناعمة.عادة ما يكون هذا أفضل من زيادة صلابة الجزء في جميع أنحاء الحجم (على سبيل المثال عن طريق التبريد) ، حيث أن الأجزاء الأكثر صلابة تكون أيضًا أكثر هشاشة.
الكربنة هي المعالجة الحرارية الأكثر شيوعًا لتصلب الحالة.يتضمن تسخين الفولاذ منخفض الكربون في بيئة غنية بالكربون ، ثم تبريد الأجزاء لقفل الكربون في المصفوفة المعدنية.يؤدي هذا إلى زيادة صلابة سطح الفولاذ ، تمامًا كما يزيد الأنودة من صلابة سطح سبائك الألومنيوم.
كيفية تحديد المعالجة الحرارية في طلبك:
عند تقديم طلب CNC ، يمكنك طلب المعالجة الحرارية بثلاث طرق:
الرجوع إلى معايير التصنيع: يتم توحيد العديد من المعالجات الحرارية واستخدامها على نطاق واسع.على سبيل المثال ، تشير مؤشرات T6 في سبائك الألومنيوم (6061-T6 ، 7075-T6 ، وما إلى ذلك) إلى أن المادة تصلب بالترسيب.
حدد الصلابة المطلوبة: هذه طريقة شائعة لتحديد المعالجة الحرارية وتصلب فولاذ الأدوات.سيوضح هذا للشركة المصنعة المعالجة الحرارية المطلوبة بعد المعالجة باستخدام الحاسب الآلي.على سبيل المثال ، بالنسبة لأداة الصلب D2 ، عادة ما تكون صلابة 56-58 HRC مطلوبة.
حدد دورة المعالجة الحرارية: عند معرفة تفاصيل المعالجة الحرارية المطلوبة ، يمكن إرسال هذه التفاصيل إلى المورد عند تقديم الطلب.يسمح لك هذا بتعديل خصائص مواد التطبيق على وجه التحديد.بالطبع ، هذا يتطلب معرفة معدنية متقدمة.
بحكم التجربة
1. يمكنك تحديد المعالجة الحرارية في أمر المعالجة CNC بالرجوع إلى مواد معينة ، أو توفير متطلبات الصلابة أو وصف دورة المعالجة.
2. اختر سبائك تصلب الترسيب (مثل Al 6061-T6 ، Al 7075-T6 و SS 17-4) للتطبيقات الأكثر تطلبًا لأنها تتمتع بقوة وصلابة عالية جدًا.
3. عندما يكون من الضروري تحسين الصلابة داخل حجم الجزء بالكامل ، يفضل التبريد ، ويتم فقط تقسية السطح (الكربنة) على سطح الجزء لزيادة الصلابة.
