Глубокое отжиг для снятия напряжений: ключ к стабильной точной обработке

При обработке точных деталей после обработки на точном оборудовании всегда находятся «неудовлетворительные» места. Очевидно, лучшие мастера и лучшее оборудование. На станке все подтверждалось как идеальное, но после снятия и отправки в ОТК или на следующий процесс обнаруживают, что размеры изменились незаметно, и идеальная деталь стала браком.

На самом деле это проблема технологической маршрутки. Учитывали только вышестоящие операции обработки, но не учитывали свойства самого материала, что привело к изменению внутренней структуры материала после обработки деталей, вызвав деформации и несоответствие размеров.

Как избежать этого нежелательного явления? Обязательно нужен важный процесс — «снятие напряжений» материала, в некоторых случаях называемый отжигом.

Что такое отжиг для снятия напряжений?

Процесс нагрева заготовки до определенной температуры, выдержки в течение определенного времени и последующего охлаждения для восстановления заготовки, тем самым устраняющий остаточные внутренние напряжения, называется отжигом для снятия напряжений. Холододеформированный металл нагревают ниже температуры рекристаллизации для устранения внутренних напряжений. Но термическая обработка, сохраняющая эффект закалки холодной деформации, называется отжигом для снятия напряжений.

Отжиг для снятия напряжений — термическая обработка, нагревающая сталь или металлические детали до определенной температуры, выдерживающая их в течение времени, затем медленно охлаждающая для получения состояния, близкого к равновесному. В машиностроении отжиг обычно используется как предварительная термическая обработка в процессе изготовления заготовки.

В реальном производстве применение процесса снятия напряжений шире вышеуказанного. Горячая ковка, литье, различные холодные деформации, резание или разделка, сварка, термическая обработка, даже после сборки машинных деталей — без изменения структурного состояния, сохраняя условия холодной деформации, горячей деформации или поверхностной закалки, процесс нагрева стали или деталей при более низкой температуре для устранения (полного или частичного) внутренних напряжений и снижения склонности к деформации и трещинам также можно назвать отжигом для снятия напряжений. Из-за разницы в составе материала, способе обработки, величине и распределении внутренних напряжений, и степени их устранения, температурный диапазон отжига для снятия напряжений очень широк. Традиционно обработку при более высокой температуре называют отжигом для снятия напряжений, а при более низкой — отпуском для снятия напряжений. Суть одна.

Принцип отжига для снятия напряжений

В процессах давления, литья, сварки, термической обработки, резания и других процессах в изделии могут возникать внутренние напряжения. В большинстве случаев после окончания процесса часть остаточных напряжений остается в металле. Остаточные напряжения могут вызвать трещины, деформации или изменение размеров заготовки. Они также повышают химическую активность металла, и под действием остаточных растягивающих напряжений особенно легко вызывают межкристаллитную коррозию и трещины. Поэтому остаточные напряжения влияют на свойства материала или вызывают преждевременный отказ детали.

Во время отжига для снятия напряжений металл подвергается локальной пластической деформации (когда напряжение превышает предел текучести материала при этой температуре) или локальному процессу релаксации (когда напряжение ниже предела текучести при этой температуре) при определенной температуре. Остаточные напряжения релаксируются для достижения цели устранения. Во время отжига заготовку обычно медленно нагревают до более низкой температуры (500–550 °C для серого чугуна, 500–650 °C для стали, ниже температуры начала рекристаллизации для штампованных деталей из цветных сплавов). После выдержки медленно охлаждают для предотвращения новых остаточных напряжений.

Отжиг для снятия напряжений не может полностью устранить внутренние остаточные напряжения, а только в основном. Для полного устранения нужно нагреть заготовку до более высокой температуры. При таких условиях могут возникнуть другие структурные изменения, ухудшающие свойства материала.

Помимо гарантии размеров, внутренние напряжения в готовых деталях очень вредны. Если не устранить вовремя, остаточные напряжения и внешние нагрузочные силы, то есть силы, приложенные при эксплуатации, при наложении вызовут неожиданный разрыв материала. Поэтому детали после литья, сварки и резания должны проходить отжиг для снятия напряжений, устраняющий внутренние напряжения, возникшие при обработке. Так что когда вы изо всех сил применяете лучшее мастерство и все равно не получаете хорошие детали, или клиент сообщает, что детали случайно ломаются в эксплуатации — рассмотрите процесс отжига для снятия напряжений, он решит многие проблемы.