Tijdens de warmtebehandeling van aluminium en aluminiumlegeringen kunnen zich verschillende problemen voordoen, zoals:
- Onjuiste plaatsing van onderdelen: Dit kan leiden tot vervorming van het onderdeel, vaak omdat de warmte niet snel genoeg door het blusmiddel wordt afgevoerd om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken.
-Snelle verwarming: Dit kan leiden tot thermische vervorming. Door de onderdelen op de juiste manier te plaatsen, wordt een gelijkmatige verwarming gegarandeerd.
-Oververhitting: Dit kan leiden tot gedeeltelijk smelten of eutectisch smelten.
-Oppervlakteverkalking/oxidatie bij hoge temperatuur.
-Overmatige of onvoldoende verouderingsbehandeling, die beide tot verlies van mechanische eigenschappen kunnen leiden.
-Schommelingen in tijd-/temperatuur-/afschrikparameters die afwijkingen in mechanische en/of fysieke eigenschappen tussen onderdelen en batches kunnen veroorzaken.
- Daarnaast kunnen een slechte temperatuuruniformiteit, onvoldoende isolatietijd en onvoldoende koeling tijdens de oplossingswarmtebehandeling allemaal bijdragen aan slechte resultaten.
Warmtebehandeling is een cruciaal thermisch proces in de aluminiumindustrie. Laten we dieper ingaan op de gerelateerde kennis.
1. Voorbehandeling
Voorbehandelingsprocessen die de structuur verbeteren en spanningen verlichten vóór het afschrikken, zijn gunstig voor het verminderen van vervorming. Voorbehandeling omvat doorgaans processen zoals sferoïdisch gloeien en spanningsarm gloeien, en sommige maken ook gebruik van afschrikken en ontlaten of normaliseren.
Stress Relief GloeienTijdens het bewerken kunnen restspanningen ontstaan door factoren zoals bewerkingsmethoden, gereedschapsaangrijping en snijsnelheden. Een ongelijkmatige verdeling van deze spanningen kan leiden tot vervorming tijdens het afschrikken. Om deze effecten te beperken, is spanningsarm gloeien vóór het afschrikken noodzakelijk. De temperatuur voor spanningsarm gloeien ligt over het algemeen tussen 500 en 700 °C. Bij verhitting in lucht wordt een temperatuur van 500-550 °C met een houdtijd van 2-3 uur gebruikt om oxidatie en ontkoling te voorkomen. Vervorming van het onderdeel door het eigen gewicht moet tijdens het laden in acht worden genomen, en andere procedures zijn vergelijkbaar met standaard gloeien.
Voorverwarmingsbehandeling voor structuurverbetering:Hieronder vallen onder meer sferoïdisch gloeien, afschrikken en ontlaten, en normaliserende behandeling.
-Sferoïdiserend gloeienEssentieel voor koolstofgereedschapsstaal en gelegeerd gereedschapsstaal tijdens de warmtebehandeling is dat de structuur die na sferoïdisch gloeien ontstaat, de vervorming tijdens het afschrikken aanzienlijk beïnvloedt. Door de nagloeistructuur aan te passen, kan de regelmatige vervorming tijdens het afschrikken worden verminderd.
-Andere voorbehandelingsmethoden: Verschillende methoden kunnen worden gebruikt om vervorming door afschrikken te verminderen, zoals afschrikken en ontlaten en normaliseren. Het selecteren van geschikte voorbehandelingen zoals afschrikken en ontlaten en normaliseren, gebaseerd op de oorzaak van de vervorming en het materiaal van het onderdeel, kan vervorming effectief verminderen. Voorzichtigheid is echter geboden vanwege restspanningen en een toename van de hardheid na het ontlaten. Vooral afschrikken en ontlaten kan de uitzetting tijdens het afschrikken verminderen bij staalsoorten die W en Mn bevatten, maar heeft weinig effect op het verminderen van vervorming bij staalsoorten zoals GCr15.
In de praktijk is het identificeren van de oorzaak van afschrikvervorming, of dit nu te wijten is aan restspanningen of een slechte structuur, essentieel voor een effectieve behandeling. Spanningsarm gloeien moet worden toegepast bij vervorming veroorzaakt door restspanningen, terwijl behandelingen zoals ontlaten die de structuur veranderen niet nodig zijn, en vice versa. Alleen dan kan het doel van het verminderen van afschrikvervorming worden bereikt om kosten te verlagen en kwaliteit te garanderen.
2. Blusverwarmingsbewerking
Blustemperatuur:De afschriktemperatuur heeft een aanzienlijke invloed op de vervorming. We kunnen het doel van het verminderen van vervorming bereiken door de afschriktemperatuur aan te passen, of door de gereserveerde bewerkingstoeslag gelijk te stellen aan de afschriktemperatuur om het doel van het verminderen van vervorming te bereiken, of door de bewerkingstoeslag en de afschriktemperatuur na warmtebehandelingstests redelijkerwijs te selecteren en te reserveren om de daaropvolgende bewerkingstoeslag te verminderen. Het effect van de afschriktemperatuur op afschrikvervorming is niet alleen gerelateerd aan het materiaal dat in het werkstuk wordt gebruikt, maar ook aan de grootte en vorm van het werkstuk. Wanneer de vorm en grootte van het werkstuk sterk verschillen, hoewel het materiaal van het werkstuk hetzelfde is, is de trend van afschrikvervorming behoorlijk anders en moet de operator tijdens de daadwerkelijke productie op deze situatie letten.
BlushoudtijdDe keuze van de afkoeltijd zorgt niet alleen voor een grondige verhitting en het bereiken van de gewenste hardheid of mechanische eigenschappen na het afschrikken, maar houdt ook rekening met het effect ervan op vervorming. Een langere afkoeltijd verhoogt de afkoeltemperatuur aanzienlijk, vooral bij staal met een hoog koolstofgehalte en een hoog chroomgehalte.
Laadmethoden:Als het werkstuk tijdens het verwarmen in een onredelijke vorm wordt geplaatst, zal dit vervorming veroorzaken vanwege het gewicht van het werkstuk of vervorming vanwege wederzijdse extrusie tussen de werkstukken, of vervorming vanwege ongelijkmatige verwarming en afkoeling vanwege overmatige stapeling van de werkstukken.
Verwarmingsmethode: Voor werkstukken met complexe vormen en variërende diktes, met name die met een hoog koolstof- en legeringsgehalte, is een langzaam en gelijkmatig verwarmingsproces cruciaal. Voorverwarmen is vaak noodzakelijk, soms met meerdere voorverwarmingscycli. Voor grotere werkstukken die niet effectief worden behandeld door voorverwarmen, kan het gebruik van een oven met een boxweerstand en gecontroleerde verwarming de vervorming door snelle verhitting verminderen.
3. Koelwerking
Deformatie tijdens het afschrikken is voornamelijk het gevolg van het afkoelproces. De juiste keuze van het blusmedium, vakkundige bediening en elke stap van het afkoelproces hebben een directe invloed op de vervorming tijdens het afschrikken.
Selectie van blusmedium: Om de gewenste hardheid na het afschrikken te garanderen, verdient het de voorkeur om mildere afschrikmedia te gebruiken om vervorming te minimaliseren. Het gebruik van verwarmde badmedia voor de koeling (om het richten te vergemakkelijken terwijl het onderdeel nog heet is) of zelfs luchtkoeling wordt aanbevolen. Media met een koelsnelheid tussen water en olie kunnen ook water-olie dual media vervangen.
—Luchtkoeling blussen: Luchtgekoelde afschrikking is effectief voor het verminderen van afschrikvervorming in snelstaal, chroomstaal en luchtgekoeld microdeformatiestaal. Voor 3Cr2W8V-staal dat na afschrikken geen hoge hardheid vereist, kan luchtafschrikking ook worden gebruikt om vervorming te verminderen door de afschriktemperatuur correct aan te passen.
—Oliekoeling en -blussen: Olie is een blusmiddel met een veel lagere koelsnelheid dan water. Voor werkstukken met een hoge hardbaarheid, kleine afmetingen, complexe vormen en een grote neiging tot vervorming is de koelsnelheid van olie echter te hoog. Voor werkstukken met een kleine afmeting maar een slechte hardbaarheid is de koelsnelheid van olie echter onvoldoende. Om bovenstaande tegenstrijdigheden op te lossen en olieblussing optimaal te benutten en de vervorming van werkstukken door afschrikken te verminderen, zijn methoden ontwikkeld om de olietemperatuur aan te passen en de blustemperatuur te verhogen om het oliegebruik te vergroten.
—De temperatuur van de blusolie veranderen: Het gebruik van dezelfde olietemperatuur voor het afschrikken om afschrikvervorming te verminderen, brengt nog steeds de volgende problemen met zich mee: bij een lage olietemperatuur is de afschrikvervorming nog steeds groot, en bij een hoge olietemperatuur is het moeilijk om de hardheid van het werkstuk na het afschrikken te garanderen. Door de gecombineerde invloed van de vorm en het materiaal van sommige werkstukken kan een verhoging van de temperatuur van de afschrikolie ook de vervorming verhogen. Daarom is het zeer noodzakelijk om de olietemperatuur van de afschrikolie na het doorstaan van de test te bepalen op basis van de werkelijke omstandigheden van het werkstukmateriaal, de doorsnede en de vorm.
Bij het gebruik van hete olie voor het blussen, dient men brand te voorkomen door de hoge olietemperatuur tijdens het blussen en afkoelen. Om dit te voorkomen, dient men de nodige brandblusapparatuur in de buurt van de olietank te plaatsen. Daarnaast dient de kwaliteitsindex van de blusolie regelmatig te worden gecontroleerd en dient er tijdig nieuwe olie te worden bijgevuld of vervangen.
—Verhoog de blustemperatuurDeze methode is geschikt voor werkstukken van koolstofstaal met een kleine doorsnede en iets grotere werkstukken van gelegeerd staal die niet aan de hardheidseisen voldoen na verhitting en warmtebehoud bij normale afschriktemperaturen en olieafschrikken. Door de afschriktemperatuur en vervolgens olieafschrikken op de juiste manier te verhogen, kan het effect van verharding en vervormingsvermindering worden bereikt. Bij het gebruik van deze afschrikmethode dient men ervoor te zorgen dat problemen zoals korrelvergroving, afname van mechanische eigenschappen en een lagere levensduur van het werkstuk als gevolg van een verhoogde afschriktemperatuur worden voorkomen.
—Classificatie en austempering: Wanneer de afschrikhardheid voldoet aan de ontwerpeisen, moeten de classificatie en het ontlaten van het hete badmedium volledig worden benut om het doel van het verminderen van afschrikvervorming te bereiken. Deze methode is ook effectief voor koolstofstaal met een lage hardbaarheid en kleine secties, met name chroomhoudend matrijsstaal en snelstaal met een hoge hardbaarheid. De classificatie van het hete badmedium en de afkoelmethode van het ontlaten zijn de basismethoden voor het afschrikken van dit soort staal. Deze methode is ook effectief voor koolstofstaal en laaggelegeerd constructiestaal waarvoor geen hoge hardheid vereist is.
Bij het blussen met een warm bad moet u op de volgende zaken letten:
Ten eerste, wanneer een oliebad wordt gebruikt voor gradering en isotherme afschrikking, moet de olietemperatuur strikt worden gecontroleerd om het ontstaan van brand te voorkomen.
Ten tweede moet de nitraatzouttank bij het blussen met nitraatzoutsoorten worden uitgerust met de benodigde instrumenten en waterkoeling. Raadpleeg voor overige voorzorgsmaatregelen de relevante informatie; deze zal ik hier niet herhalen.
Ten derde moet de isotherme temperatuur strikt gecontroleerd worden tijdens isotherm afschrikken. Een hoge of lage temperatuur is niet bevorderlijk voor het verminderen van vervorming tijdens het afschrikken. Bovendien moet de ophangmethode van het werkstuk tijdens het afschrikken zo gekozen worden dat vervorming door het gewicht van het werkstuk wordt voorkomen.
Ten vierde, bij gebruik van isotherme of gegradeerde afschrikking om de vorm van het werkstuk te corrigeren terwijl het heet is, moeten de gereedschappen en opspanningen volledig uitgerust zijn en moet de werking snel zijn. Dit voorkomt nadelige effecten op de afschrikkwaliteit van het werkstuk.
Koeling:Een vakkundige bediening tijdens het koelproces heeft een aanzienlijke invloed op de blusvervorming, vooral wanneer blusmiddelen op basis van water of olie worden gebruikt.
-Correcte richting van de instroom van het blusmediumSymmetrisch gebalanceerde of langwerpige staafvormige werkstukken moeten doorgaans verticaal in het medium worden afgekoeld. Asymmetrische onderdelen kunnen schuin worden afgekoeld. De juiste richting zorgt voor een gelijkmatige koeling van alle onderdelen, waarbij de langzamere koelzones eerst het medium binnendringen, gevolgd door de snellere koelzones. In de praktijk is het essentieel om rekening te houden met de vorm van het werkstuk en de invloed daarvan op de koelsnelheid.
-Beweging van werkstukken in blusmedium: Langzaam afkoelende onderdelen moeten naar het afschrikmiddel gericht zijn. Symmetrisch gevormde werkstukken moeten een evenwichtig en gelijkmatig pad in het medium volgen, met behoud van een kleine amplitude en snelle beweging. Voor dunne en langwerpige werkstukken is stabiliteit tijdens het afschrikken cruciaal. Vermijd slingeren en overweeg het gebruik van klemmen in plaats van draadklemmen voor betere controle.
-Snelheid van blussenWerkstukken moeten snel worden afgeschrikt. Vooral bij dunne, staafvormige werkstukken kunnen lagere afschriksnelheden leiden tot verhoogde buigvervorming en vervormingsverschillen tussen secties die op verschillende tijdstippen zijn afgeschrikt.
-Gecontroleerde koeling:Bij werkstukken met grote verschillen in de doorsnedegrootte kunt u de snel afkoelende delen beschermen met materialen als asbesttouw of metalen platen. Zo vermindert u de afkoelsnelheid en bereikt u een gelijkmatige koeling.
-Afkoeltijd in water: Voor werkstukken die voornamelijk vervormen door structurele spanning, verkort de afkoeltijd in water. Voor werkstukken die voornamelijk vervormen door thermische spanning, verleng de afkoeltijd in water om afschrikvervorming te verminderen.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 21-02-2024
