Экспертное руководство по термической обработке ЧПУ-обработанных металлических деталей

ЧПУ-обработка — субтрактивный производственный метод, использующий инструменты и вращение для создания деталей из твердых блоков материала. Детали могут быть обработаны множеством разных способов, что делает ЧПУ-обработку универсальным производственным процессом, который может использоваться для создания всего — от автомобильных шасси до хирургического оборудования.

Тепловые обработки — техники, разработанные для того, чтобы либо сделать металлы более обрабатываемыми в производственном процессе, либо улучшить материальные характеристики после завершения обработки. Применение тепла и других элементов к металлическим деталям стратегическими способами позволяет создавать детали с превосходной вязкостью, твердостью, вязкостью и другими свойствами.

Вот некоторые из самых распространенных тепловых обработок для ЧПУ-обработанных металлических деталей.

Отжиг

Процесс отжига включает нагревание металлов до критической температуры, которая варьируется по сплавам, поддержание этой температуры за период времени, и затем медленное воздушное охлаждение металла для создания желаемой микроструктуры внутри металла.

Отжиг обычно применяется к металлическим сплавам после формовки для увеличения вязкости материала, что делает более твердые металлы менее склонными к тресканию или фрактурированию в процессе обработки.

Цементация

Цементация — метод тепловой обработки, увеличивающий твердость внешнего слоя углеродистой или легированной стали без закалки внутреннего материала. Металлы вроде железа и стали часто имеют низкое углеродистое содержание, поэтому применение комбинации тепла и углеродобогатого вещества к поверхности дает иначе низкоуглеродистому сплаву высокоуглеродистую, закаленную внешнюю оболочку. Это делает цементацию идеальной для применений, требующих гибкости, но долговечного, износостойкого внешнего слоя, таких как распределительные валы двигателей.

Пока процессы закалки предоставляют огромные улучшения к прочности металлов, они также склонны увеличивать ломкость материала. По этой причине цементация обычно выполняется после обработки.

Снятие напряжений

ЧПУ-обработка может создавать напряжение внутри материала детали, которое, если оставлено необработанным, может серьезно компрометировать общее качество детали. Как отжиг, снятие напряжений включает нагревание металлических сплавов до высоких температур и медленное их охлаждение. Однако, в отличие от отжига, эта тепловая обработка применяется после процесса обработки для удаления остаточных напряжений. Снятие напряжений улучшает механические свойства детали без изменения структуры материала или твердости.

Закалка и отпуск

Также известное как мартенситное превращение, закалка и отпуск — двухчастный метод, специально спроектированный для увеличения твердости стальных деталей.

В процессе закалки сталь или стальной сплав нагревается до высокой температуры, что вызывает изменение кристаллической структуры железа из феррита в аустенит. Это позволяет металлу поглотить больше углерода.

Сталь затем быстро охлаждается, чтобы «заблокировать» смену железной фазы, в то время как добавление углерода приводит к экстремально прочной кристаллической решетчатой структуре, называемой мартенсит, которая имеет отличные свойства поверхностной твердости.

Отпуск, с другой стороны, — процесс нагревания металлов до высоких температур (хотя температур намного ниже критической температуры материала, в отличие от отжига) после того, как металл был закален. Это снижает ломкость материала, в то время как улучшает его вязкость и продлевает жизнь детали.

Выщелачивающее закалка

Выщелачивающая закалка используется для увеличения прочности пластичных металлов вроде алюминия, нержавеющих сталей и суперсплавов. Процесс похож на закалку и отпуск и включает нагревание металла до высокой температуры, закалку его, затем нагревание до более низкой температуры для удлиненного периода. Это позволяет выщелачиваниям в сплаве диспергировать и снижать движение дислокаций (неправильностей) внутри микроструктуры, драматически увеличивая прочность и твердость металла.

Выщелачивающая закалка обычно применяется к компонентам в авиакосмических применениях, где снижение веса без жертвы прочностью критично — детали, сделанные из выщелачивающе-закаленного алюминия, например, могут достигать прочности, сравнимой с нержавеющей сталью, но примерно на одной трети веса.

Выбор идеального процесса термической обработки

Тепловые обработки могут доставлять невероятные улучшения к материальным свойствам металлических деталей. Однако важно для продуктовых команд делать их исследование, чтобы определить, какая тепловая обработка лучше подходит для данной детали. Пока закалка и отпуск могут быть идеальными для создания высокопрочных сталей, это гораздо менее полезный процесс для обработки алюминиевых сплавов. К счастью, определение того, какой процесс обработки правилен для вас, становится проще с помощью надежного производственного партнера.

Fast Radius верит, что идти лишнюю милю должно быть нормой. Мы — команда инженеров и дизайнеров, страстных о создании вещей, которые мы когда-то думали невозможными. Мы приносим этот драйв в каждый проект, предоставляя сквозную поддержку на проектах всех видов, объемов и временных линий. Если вы готовы узнать, как выглядит превосходное качество по конкурентоспособным ценам, свяжитесь с нами сегодня.

На нашем сайте вы найдете ресурсный центр Fast Radius. Откройте новые инсайты о современном производстве — такое как то, как обработка пластиковых деталей отличается от обработки металлических деталей, и какие процессы отделки могут быть применены пост-продакшн.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости