Bij de warmtebehandeling van aluminium en aluminiumlegeringen komen diverse problemen vaak voor, zoals:
-Onjuiste plaatsing van het onderdeel: dit kan leiden tot vervorming van het onderdeel, vaak als gevolg van onvoldoende warmteafvoer door het afschrikmedium met een snelheid die snel genoeg is om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken.
-Snelle verwarming: Dit kan thermische vervorming tot gevolg hebben; Een juiste plaatsing van de onderdelen zorgt voor een gelijkmatige verwarming.
-Oververhitting: dit kan leiden tot gedeeltelijk smelten of eutectisch smelten.
-Oppervlakschilfering/oxidatie bij hoge temperatuur.
-Overmatige of onvoldoende verouderingsbehandeling, die beide kunnen resulteren in verlies van mechanische eigenschappen.
- Schommelingen in tijd/temperatuur/afschrikparameters die afwijkingen in mechanische en/of fysische eigenschappen tussen onderdelen en batches kunnen veroorzaken.
-Bovendien kunnen slechte temperatuuruniformiteit, onvoldoende isolatietijd en onvoldoende koeling tijdens oplossingswarmtebehandeling allemaal bijdragen aan ontoereikende resultaten.
Warmtebehandeling is een cruciaal thermisch proces in de aluminiumindustrie. Laten we ons verdiepen in meer gerelateerde kennis.
1. Voorbehandeling
Voorbehandelingsprocessen die de structuur verbeteren en stress verlichten vóór het blussen, zijn gunstig voor het verminderen van vervorming. Voorbehandeling omvat doorgaans processen zoals sferoïdiserend gloeien en spanningsarm gloeien, en sommige gebruiken ook een uitdovende en temperende of normaliserende behandeling.
Stressverlichting gloeien: Tijdens het bewerken kunnen er restspanningen ontstaan als gevolg van factoren zoals bewerkingsmethoden, gereedschapsaangrijping en snijsnelheden. Een ongelijkmatige verdeling van deze spanningen kan tijdens het afschrikken tot vervorming leiden. Om deze effecten te verzachten, is spanningsverlichting vóór het blussen noodzakelijk. De temperatuur voor spanningsarmgloeien bedraagt doorgaans 500-700°C. Bij verwarming in een luchtmedium wordt een temperatuur van 500-550°C met een verblijftijd van 2-3 uur gebruikt om oxidatie en ontkoling te voorkomen. Tijdens het laden moet rekening worden gehouden met vervorming van het onderdeel als gevolg van eigen gewicht, en andere procedures zijn vergelijkbaar met standaardgloeien.
Voorverwarmingsbehandeling voor structuurverbetering: Dit omvat sferoïdiserend gloeien, afschrikken en temperen, en normaliserende behandeling.
-Sferoïdiserend gloeien: Essentieel voor koolstofgereedschapsstaal en gelegeerd gereedschapsstaal tijdens warmtebehandeling; de structuur die wordt verkregen na sferoïdiserend gloeien heeft een aanzienlijke invloed op de vervormingstrend tijdens het afschrikken. Door de structuur na het uitgloeien aan te passen, kan men de reguliere vervorming tijdens het afschrikken verminderen.
-Andere voorbehandelingsmethoden: Er kunnen verschillende methoden worden gebruikt om de afschrikvervorming te verminderen, zoals afschrikken en temperen, waardoor de behandeling wordt genormaliseerd. Het selecteren van geschikte voorbehandelingen zoals afschrikken en temperen, en het normaliseren van de behandeling op basis van de oorzaak van vervorming en het materiaal van het onderdeel kan vervorming effectief verminderen. Voorzichtigheid is echter geboden voor restspanningen en toename van de hardheid na het temperen. Vooral het afschrikken en de tempereerbehandeling kunnen de uitzetting tijdens het afschrikken verminderen voor staalsoorten die W en Mn bevatten, maar hebben weinig effect op het verminderen van de vervorming voor staalsoorten zoals GCr15.
Bij de praktische productie is het identificeren van de oorzaak van vervorming door uitdoving, of deze nu te wijten is aan restspanningen of een slechte structuur, essentieel voor een effectieve behandeling. Spanningsarmgloeien moet worden uitgevoerd voor vervorming veroorzaakt door restspanningen, terwijl behandelingen zoals temperen die de structuur veranderen niet nodig zijn, en omgekeerd. Alleen dan kan het doel van het verminderen van blusvervorming worden bereikt, waardoor de kosten worden verlaagd en de kwaliteit wordt gewaarborgd.
2. Verwarmingsbediening
Afschriktemperatuur: 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 de gereserveerde bewerkingstoeslag is hetzelfde als de afschriktemperatuur om het doel van het verminderen van vervorming te bereiken, of redelijkerwijs geselecteerd en gereserveerd voor de bewerkingstoeslag en de afschriktemperatuur na warmtebehandelingstests , om de daaropvolgende bewerkingstoeslag te verminderen. Het effect van de afschriktemperatuur op de afschrikvervorming houdt niet alleen verband met het materiaal dat in het werkstuk wordt gebruikt, maar ook met de grootte en vorm van het werkstuk. Wanneer de vorm en grootte van het werkstuk heel verschillend zijn, hoewel het materiaal van het werkstuk hetzelfde is, is de trend van de afschrikvervorming heel anders, en de operator moet tijdens de daadwerkelijke productie op deze situatie letten.
Afschrikkende houdtijd: De keuze van de houdtijd zorgt niet alleen voor een grondige verwarming en het bereiken van de gewenste hardheid of mechanische eigenschappen na het blussen, maar houdt ook rekening met het effect ervan op vervorming. Het verlengen van de afschrikhoudtijd verhoogt in wezen de afschriktemperatuur, vooral uitgesproken voor staal met een hoog koolstof- en hoog chroomgehalte.
Laadmethoden: Als het werkstuk tijdens het verwarmen in een onredelijke vorm wordt geplaatst, zal dit vervorming veroorzaken door het gewicht van het werkstuk of vervorming door onderlinge extrusie tussen de werkstukken, of vervorming door ongelijkmatige verwarming en koeling door overmatig stapelen van de werkstukken.
Verwarmingsmethode: Voor werkstukken met een complexe vorm en verschillende diktes, vooral die met elementen met een hoog koolstof- en legeringsgehalte, is een langzaam en uniform verwarmingsproces cruciaal. Het gebruik van voorverwarmen is vaak noodzakelijk, waarbij soms meerdere voorverwarmcycli nodig zijn. Voor grotere werkstukken die niet effectief worden behandeld door voorverwarmen, kan het gebruik van een doosweerstandsoven met gecontroleerde verwarming de vervorming als gevolg van snelle verwarming verminderen.
3. Koelwerking
Afschrikvervorming is voornamelijk het gevolg van het koelproces. Een juiste keuze van het blusmedium, vakkundige bediening en elke stap van het koelproces hebben rechtstreeks invloed op de vervorming van het blusmiddel.
Selectie blusmedium: Terwijl de gewenste hardheid na het afschrikken wordt gewaarborgd, verdient mildere afschrikmedia de voorkeur om vervorming te minimaliseren. Het gebruik van verwarmde badmedia voor koeling (om het rechttrekken te vergemakkelijken terwijl het onderdeel nog heet is) of zelfs luchtkoeling wordt aanbevolen. Mediums met een koelsnelheid tussen water en olie kunnen ook de duale mediums water-olie vervangen.
—Luchtkoeling blussen: Luchtkoeling blussen is effectief voor het verminderen van de afschrikvervorming van hogesnelheidsstaal, chroomvormstaal en luchtkoeling microvervormingsstaal. Voor het 3Cr2W8V-staal dat na het afschrikken geen hoge hardheid vereist, kan luchtafschrikken ook worden gebruikt om vervorming te verminderen door de afschriktemperatuur goed aan te passen.
—Oliekoeling en afschrikking: olie is een blusmedium met een veel lagere koelsnelheid dan water, maar voor werkstukken met een hoge hardbaarheid, kleine afmetingen, complexe vorm en grote neiging tot vervorming is de koelsnelheid van olie te hoog, maar voor werkstukken met kleine maar slechte afmetingen hardbaarheid, de koelsnelheid van olie is onvoldoende. Om de bovenstaande tegenstrijdigheden op te lossen en volledig gebruik te maken van het afschrikken met olie om de afschrikvervorming van werkstukken te verminderen, hebben mensen methoden aangenomen om de olietemperatuur aan te passen en de afschriktemperatuur te verhogen om het gebruik van olie uit te breiden.
—Veranderen van de temperatuur van blusolie: het gebruik van dezelfde olietemperatuur voor het afschrikken om de afschrikvervorming te verminderen heeft nog steeds de volgende problemen, dat wil zeggen dat wanneer de olietemperatuur laag is, de afschrikvervorming nog steeds groot is, en wanneer de olietemperatuur hoog is, het moeilijk is om ervoor te zorgen dat de werkstuk na het doven van hardheid. Onder het gecombineerde effect van vorm en materiaal van sommige werkstukken kan het verhogen van de temperatuur van de afschrikolie ook de vervorming ervan vergroten. Daarom is het zeer noodzakelijk om de olietemperatuur van de afschrikolie te bepalen nadat deze de test heeft doorstaan, afhankelijk van de werkelijke omstandigheden van het werkstukmateriaal, de grootte en vorm van de dwarsdoorsnede.
Bij gebruik van hete olie voor het blussen moet, om brand veroorzaakt door hoge olietemperaturen veroorzaakt door blussen en afkoelen te voorkomen, de noodzakelijke brandbestrijdingsapparatuur in de buurt van de olietank worden uitgerust. Bovendien moet de kwaliteitsindex van blusolie regelmatig worden getest en moet nieuwe olie op tijd worden bijgevuld of vervangen.
—Verhoog de afschriktemperatuur: Deze methode is geschikt voor werkstukken van koolstofstaal met een kleine doorsnede en iets grotere werkstukken van gelegeerd staal die niet kunnen voldoen aan de hardheidseisen na verwarming en hittebehoud bij normale afschriktemperaturen en afschrikken met olie. Door op passende wijze de afschriktemperatuur te verhogen en vervolgens af te koelen met olie, kan het effect van verharding en vermindering van vervorming worden bereikt. Wanneer deze methode voor het afschrikken wordt gebruikt, moet ervoor worden gezorgd dat problemen zoals het grof worden van de korrels, de vermindering van de mechanische eigenschappen en de levensduur van het werkstuk als gevolg van de verhoogde afschriktemperatuur worden voorkomen.
—Classificatie en austempering: Wanneer de afschrikhardheid aan de ontwerpvereisten kan voldoen, moeten de classificatie en het austemperen van het hete badmedium volledig worden benut om het doel van het verminderen van de afschrikvervorming te bereiken. Deze methode is ook effectief voor laaghardbaar koolstofconstructiestaal en gereedschapsstaal met een kleine doorsnede, vooral chroomhoudend matrijsstaal en snelstalen werkstukken met een hoge hardbaarheid. De classificatie van heet badmedium en de koelmethode van austemperen zijn de basisblusmethoden voor dit soort staal. Op dezelfde manier is het ook effectief voor koolstofstaal en laaggelegeerd constructiestaal waarvoor geen hoge afschrikhardheid vereist is.
Bij het blussen met een heet bad moet op de volgende zaken worden gelet:
Ten eerste moet, wanneer een oliebad wordt gebruikt voor het sorteren en isothermisch blussen, 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 nodige instrumenten en waterkoelingsapparatuur. Voor andere voorzorgsmaatregelen verwijzen wij u naar de relevante informatie en zullen deze hier niet herhalen.
Ten derde moet de isotherme temperatuur tijdens isotherm blussen strikt worden gecontroleerd. Hoge of lage temperaturen zijn niet bevorderlijk voor het verminderen van afschrikvervorming. Bovendien moet tijdens het austemperen de ophangmethode van het werkstuk worden gekozen om vervorming veroorzaakt door het gewicht van het werkstuk te voorkomen.
Ten vierde moeten, wanneer gebruik wordt gemaakt van isotherm of trapsgewijs afschrikken om de vorm van het werkstuk te corrigeren terwijl het heet is, de gereedschappen en armaturen volledig zijn uitgerust en moet de actie tijdens bedrijf snel zijn. Voorkom nadelige effecten op de afschrikkwaliteit van het werkstuk.
Koeling: Een vakkundige bediening tijdens het koelproces heeft een aanzienlijke invloed op de afschrikvervorming, vooral wanneer water- of olie-afschrikmedia worden gebruikt.
-Juiste richting van uitdovingsmediuminvoer: Normaal gesproken moeten symmetrisch gebalanceerde of langwerpige staafachtige werkstukken verticaal in het medium worden afgeschrikt. Asymmetrische delen kunnen onder een hoek worden afgeschrikt. De juiste richting is bedoeld om uniforme koeling over alle onderdelen te garanderen, waarbij langzamere koelgebieden eerst het medium binnenkomen, gevolgd door snellere koelsecties. In de praktijk is het van cruciaal belang dat rekening wordt gehouden met de vorm van het werkstuk en de invloed ervan op de afkoelsnelheid.
-Beweging van werkstukken in blusmedium: Langzaam afkoelende onderdelen moeten naar het blusmedium gericht zijn. Symmetrisch gevormde werkstukken moeten een gebalanceerd en uniform 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 draadbinden voor een betere controle.
-Snelheid van blussen: Werkstukken moeten snel worden afgeschrikt. Met name bij dunne, staafachtige werkstukken kunnen lagere afschriksnelheden leiden tot grotere buigvervorming en verschillen in vervorming tussen secties die op verschillende tijdstippen worden afgeschrikt.
-Gecontroleerde koeling: Bescherm voor werkstukken met aanzienlijke verschillen in doorsnedegrootte de sneller afkoelende secties met materialen zoals asbesttouw of metalen platen om de afkoelsnelheid te verminderen en een uniforme koeling te bereiken.
-Koeltijd in water: Voor werkstukken die voornamelijk vervorming ondervinden als gevolg van structurele spanning, verkort de koeltijd in water. Voor werkstukken die voornamelijk vervorming ondergaan als gevolg van thermische spanning, verlengt u de koeltijd in water om de vervorming door afschrikken te verminderen.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminium
Posttijd: 21 februari 2024
