Термическая обработка деталей с ЧПУ

Существует множество способов изменить свойства металлов и их реакцию на прецизионную обработку. . Одним из таких методов является термообработка. Термическая обработка влияет на множество различных аспектов металлов, включая прочность, твердость, ударную вязкость, обрабатываемость, формуемость, пластичность и эластичность. Это также влияет на физические и механические свойства металла, тем самым изменяя использование металла или изменяя будущую работу металла. Эти изменения происходят из-за изменения микроструктуры, а иногда и химического состава материала

Здесь мы тщательно изучаем наиболее часто используемые термообработки металлических сплавов при обработке с ЧПУ и то, как эти термообработки влияют на детали при точной обработке.

Что такое термическая обработка?

Многие стандартные производственные предприятия с ЧПУ используют термообработку. Производители могут изменить прочность, пластичность и коррозионную стойкость готовых компонентов, включив в них процессы термообработки.

Эти обработки включают нагрев металлического сплава до (обычно) экстремальной температуры, а затем охлаждение в контролируемых условиях для изменения физического состояния или механических свойств материала. Температура, до которой нагревается материал, время поддержания этой температуры и скорость охлаждения сильно влияют на конечные физические свойства металлического сплава.

Частью процесса проектирования и проектирования является определение физических свойств, требуемых для детали, и выбор наилучшего металла, отвечающего этим требованиям. Термическая обработка металлических сплавов до или после обработки может значительно улучшить основные физические свойства. Термическая обработка повышает твердость, прочность или обрабатываемость металла.

Типы термической обработки

Отжиг

Отжиг — это процесс термообработки, при котором материал нагревается до критической температуры, а затем медленно охлаждается. Процесс отжига изменяет физическую структуру материала, делая его более мягким и пластичным.

Отжиг — это метод термической обработки, при котором металл, такой как алюминий, медь, сталь, серебро или латунь, нагревают до определенной температуры и выдерживают при этой температуре в течение определенного периода времени для трансформации, а затем охлаждают на воздухе. Этот процесс увеличивает пластичность металла и снижает твердость, облегчая обработку металла. Медь, серебро и латунь можно охлаждать быстро или медленно, в то время как черные металлы, такие как сталь, всегда должны охлаждаться постепенно, чтобы произошел отжиг.

Отжиг обычно проводят после того, как все металлические сплавы сформированы, и перед дальнейшей обработкой для их размягчения и улучшения обрабатываемости, чтобы более твердые материалы не растрескивались и не ломались. Если не указана другая термообработка, большинство деталей, обработанных на станках с ЧПУ, будут иметь свойства материала в отожженном состоянии.

Закалка

Отпуск также нагревает детали при температуре ниже, чем отжиг, обычно после закалки низкоуглеродистой стали (1045 и А36) и легированной стали (4140 и 4240). Отпуск можно использовать для изменения твердости, пластичности и прочности металлов, что обычно облегчает их обработку. Металл будет нагреваться до температуры ниже критической точки, потому что более низкая температура снижает хрупкость при сохранении твердости.

Снятие стресса

Снятие напряжения включает нагрев детали до высокой температуры (но ниже, чем отжиг), а затем медленное охлаждение детали. Обычно он используется после обработки с ЧПУ для устранения остаточного напряжения, возникающего в процессе производства. Таким образом можно производить детали с более стабильными механическими свойствами.

Устранение напряжения является необходимым условием устранения внутреннего напряжения материала в предыдущем производственном процессе. Если нет снятия напряжения, детали растрескаются или потеряют устойчивость во время использования, что в конечном итоге приведет к повреждению деталей.

Тушение

Закалка включает нагрев металла до очень высокой температуры и последующее быстрое охлаждение. Обычно материал погружают в масло или воду или подвергают воздействию потока холодного воздуха. Однако, в зависимости от конечных механических свойств, требуемых деталью, иногда используются полимеры или соли. Быстрое охлаждение «запирает» микроструктурные изменения, которые претерпевает материал при нагреве, в результате чего получается очень высокая твердость детали.

Детали обычно закаливают после обработки на станках с ЧПУ в качестве последнего этапа производственного процесса для достижения высокой твердости поверхности. Затем процесс отпуска можно использовать для контроля полученной твердости. Например, твердость инструментальной стали А2 после закалки составляет 63-65 HRC, но она может быть отпущена до твердости от 42 до 62 HRC. Закалка может снизить хрупкость деталей, тем самым продлив срок их службы (для достижения наилучших результатов твердость составляет 56-58 HRC).

Усиление защиты

Цементная закалка представляет собой серию термических обработок, которые могут привести к высокой поверхностной твердости деталей при сохранении мягкости внутри материала. Обычно это лучше, чем придание твердости всему объему детали (например, путем закалки), потому что более твердые детали также более хрупкие.

Науглероживание является наиболее распространенной термической обработкой для поверхностного упрочнения. Для металлов с низким содержанием углерода (таких как сталь) в поверхность необходимо ввести дополнительный углерод, а затем деталь закаливают, чтобы зафиксировать углерод в металлической матрице, что увеличивает поверхностную твердость стали аналогично способ анодирования повышает поверхностную твердость алюминиевых сплавов.

Закалка — это процесс, обычно используемый в качестве последнего шага после механической обработки детали. Комбинируйте высокую температуру с другими элементами и химическими веществами, чтобы получить затвердевший внешний слой. Поскольку закалка делает металлы более хрупкими, поверхностная закалка полезна в тех случаях, когда требуются гибкие металлы с прочными износостойкими слоями.

Когда применяется термическая обработка ?

Металлический сплав может подвергаться термической обработке на протяжении всего производственного процесса. Для обработки деталей с ЧПУ обычно используются следующие термообработки:

Перед обработкой на станке с ЧПУ: Если требуется предоставить стандартную марку металлического сплава, поставщик услуг ЧПУ будет напрямую обрабатывать детали из материала на складе. Обычно это лучший способ сократить время доставки.

После обработки на станке с ЧПУ: Определенная термическая обработка может значительно увеличить твердость материала или использоваться в качестве завершающего этапа после формования. В этих случаях высокая твердость снижает обрабатываемость материала, поэтому термообработку выполняют после обработки на станках с ЧПУ. Например, это стандартная практика при обработке деталей из инструментальной стали с ЧПУ.

Как указать термообработку в вашем заказе

При размещении заказа на станки с ЧПУ существует три способа запросить термообработку:

Дайте ссылку на производственные стандарты:

Многие термообработки стандартизированы и широко используются. Например, показатель Т6 у алюминиевых сплавов (6061-Т6, 7075-Т6 и т. д.) указывает на то, что материал подвергся дисперсионному твердению.

Укажите требуемую твердость:

Это распространенный метод определения термической обработки и поверхностного упрочнения инструментальных сталей. Это укажет производителю, какую термообработку ему необходимо выполнить после обработки на станке с ЧПУ. Например, для инструментальной стали D2 твердость обычно составляет 56–58 HRC.

Укажите цикл термообработки:

Это требует передовых металлургических знаний. Если вы понимаете, как различные термообработки влияют на металлы, вы можете указать требуемый процесс термообработки, чтобы можно было специально изменить свойства материала в приложении.