Руководство по термической обработке металлических деталей, обработанных на станках с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный метод производства, в котором используются инструменты и вращение для создания деталей из твердых блоков материала. Детали можно обрабатывать различными способами, что делает обработку на станках с ЧПУ универсальным производственным процессом, который можно использовать для создания чего угодно, от шасси автомобиля до хирургического оборудования.

Термическая обработка — это метод, который был разработан либо для того, чтобы сделать металлы более пригодными для обработки в процессе производства, либо для улучшения характеристик материала после завершения механической обработки. Стратегическое применение тепла и других элементов к металлическим деталям позволяет создавать детали с превосходной пластичностью, твердостью, ударной вязкостью и другими свойствами.

Вот некоторые из наиболее распространенных способов термообработки металлических деталей, обработанных на станках с ЧПУ.

Отжиг

Процесс отжига включает в себя нагрев металлов до критической температуры, которая зависит от сплава, поддержание этой температуры в течение определенного периода времени, а затем медленное охлаждение металла на воздухе для создания желаемой микроструктуры внутри металла.

Отжиг обычно применяется к металлическим сплавам после формовки, чтобы повысить пластичность материала, что делает более твердые металлы менее склонными к растрескиванию или разрушению в процессе обработки.

Усиление регистра

Цементная закалка — это метод термической обработки, который увеличивает твердость внешнего слоя углеродистой или легированной стали без упрочнения внутреннего материала. Металлы, такие как железо и сталь, часто имеют низкое содержание углерода, поэтому применение комбинации тепла и богатого углеродом вещества к поверхности придает низкоуглеродистому сплаву высокоуглеродистый закаленный внешний вид. Благодаря этому поверхностное упрочнение идеально подходит для применений, требующих гибкости, но прочного и износостойкого внешнего слоя, например для распределительных валов двигателей.

Хотя процессы закалки значительно повышают прочность металлов, они также имеют тенденцию повышать хрупкость материала. По этой причине поверхностное упрочнение обычно выполняется после механической обработки.

Снятие стресса

Обработка на станках с ЧПУ может создавать напряжение в материале детали, которое, если его не обработать, может серьезно ухудшить общее качество детали. Как и отжиг, снятие напряжения включает в себя нагрев металлических сплавов до высоких температур и их медленное охлаждение. Однако, в отличие от отжига, эта термообработка применяется после процесса механической обработки для снятия остаточных напряжений. Снятие напряжения улучшает механические свойства детали без изменения структуры или твердости материала.

Закалка и отпуск

Также известное как мартенситное превращение, закалка и отпуск — это метод, состоящий из двух частей, специально разработанный для повышения твердости стальных деталей.

В процессе закалки сталь или стальной сплав нагреваются до высокой температуры, что приводит к изменению кристаллической структуры железа с ферритной на аустенитную. Это позволяет металлу поглощать больше углерода.

Затем сталь быстро охлаждают, чтобы «зафиксировать» фазовый переход железа, а добавление углерода приводит к чрезвычайно прочной структуре кристаллической решетки, называемой мартенситом, которая обладает превосходными свойствами поверхностной твердости.

Отпуск, с другой стороны, представляет собой процесс нагрева металлов до высоких температур (хотя температуры намного ниже критической температуры материала, в отличие от отжига) после закалки металла. Это снижает хрупкость материала, повышает его прочность и продлевает срок службы детали.

Закалка атмосферными осадками

Дисперсионное твердение используется для повышения прочности ковких металлов, таких как алюминий, нержавеющая сталь и суперсплавы. Этот процесс похож на закалку и отпуск и включает в себя нагрев металла до высокой температуры, закалку, а затем нагрев до более низкой температуры в течение длительного периода времени. Это позволяет преципитатам в сплаве диспергироваться и уменьшать движение дислокаций (неравномерностей) внутри микроструктуры, резко повышая прочность и твердость металла.

Дисперсионное твердение обычно применяется к компонентам в аэрокосмической отрасли, где критически важным является снижение веса без ущерба для прочности — например, детали, изготовленные из дисперсионно-твердеющего алюминия, могут достигать прочности, сравнимой с нержавеющей сталью, но примерно в одну треть меньше веса.

Выбор идеального процесса термообработки

Термическая обработка может обеспечить невероятные улучшения свойств материала металлических деталей. Тем не менее, для групп разработчиков важно провести исследование, чтобы определить, какая термообработка лучше всего подходит для данной детали. Хотя закалка и отпуск могут быть идеальными для создания высокопрочных сталей, это гораздо менее полезный процесс для обработки алюминиевых сплавов. К счастью, определить, какой процесс обработки подходит именно вам, стало проще благодаря надежному партнеру-производителю.

Fast Radius считает, что делать все возможное должно быть нормой. Мы — команда инженеров и дизайнеров, увлеченных созданием вещей, которые раньше считались невозможными. Мы привносим этот драйв в каждый проект, обеспечивая сквозную поддержку проектов всех видов, объемов и сроков. Если вы готовы узнать, что такое превосходное качество по конкурентоспособным ценам, свяжитесь с нами сегодня.

На нашем веб-сайте вы найдете ресурсный центр Fast Radius. Узнайте больше о современном производстве, например о том, чем обработка пластиковых деталей отличается от обработки металлических деталей и какие процессы отделки можно применять на этапе постпроизводства.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату