Vad är förhållandet mellan värmebehandlingsprocess, drift och deformation?

Under värmebehandling av aluminium och aluminiumlegeringar uppstår ofta olika problem, såsom:

-Felaktig placering av delar: Detta kan leda till deformation av delar, ofta på grund av otillräcklig värmeavledning från kylmediet i tillräckligt snabb takt för att uppnå önskade mekaniska egenskaper.

-Snabb uppvärmning: Detta kan resultera i termisk deformation; korrekt placering av delar hjälper till att säkerställa jämn uppvärmning.

-Överhettning: Detta kan leda till partiell smältning eller eutektisk smältning.

- Ytskalling/högtemperaturoxidation.

- Överdriven eller otillräcklig åldringsbehandling, vilka båda kan leda till förlust av mekaniska egenskaper.

-Fluktuationer i tid-/temperatur-/härdningsparametrar som kan orsaka avvikelser i mekaniska och/eller fysikaliska egenskaper mellan delar och batcher.

-Dessutom kan dålig temperaturjämnhet, otillräcklig isoleringstid och otillräcklig kylning under lösningsvärmebehandling bidra till otillräckliga resultat.

Värmebehandling är en avgörande termisk process inom aluminiumindustrin, låt oss fördjupa oss i mer relaterad kunskap.

1. Förbehandling

Förbehandlingsprocesser som förbättrar strukturen och avlastar spänningar före kylning är fördelaktiga för att minska deformation. Förbehandling innefattar vanligtvis processer som sfäroidiseringsglödgning och spänningsavlastningsglödgning, och vissa använder även kylning och anlöpning eller normaliseringsbehandling.

StressavlastningsglödgningUnder bearbetning kan kvarvarande spänningar uppstå på grund av faktorer som bearbetningsmetoder, verktygsingrepp och skärhastigheter. Ojämn fördelning av dessa spänningar kan leda till deformation under kylning. För att mildra dessa effekter är avspänningsglödgning nödvändig före kylning. Temperaturen för avspänningsglödgning är i allmänhet 500–700 °C. Vid uppvärmning i ett luftmedium används en temperatur på 500–550 °C med en hålltid på 2–3 timmar för att förhindra oxidation och avkolning. Delodeformation på grund av egenvikt bör beaktas under belastning, och andra procedurer liknar standardglödgning.

Förvärmningsbehandling för strukturförbättringDetta inkluderar sfäroidiseringsglödgning, härdning och anlöpning, normaliseringsbehandling.

-Sfäroidiserande glödgningStrukturen som erhålls efter sfäroidiseringsglödgning är avgörande för kolstål och legerat verktygsstål under värmebehandling. Den påverkar avsevärt distorsionstrenden under kylning. Genom att justera strukturen efter glödgning kan man minska regelbunden distorsion under kylning.

-Andra förbehandlingsmetoderOlika metoder kan användas för att minska kylningsdeformation, såsom kylning och anlöpning, normalisering av behandling. Att välja lämpliga förbehandlingar som kylning och anlöpning, normalisering av behandling baserat på orsaken till deformationen och delens material, kan effektivt minska deformationen. Försiktighet är dock nödvändig för kvarvarande spänningar och hårdhetsökningar efter anlöpning, särskilt kylnings- och anlöpningsbehandling kan minska expansionen under kylning för stål som innehåller W och Mn, men har liten effekt på att minska deformationen för stål som GCr15.

I praktisk produktion är det avgörande för effektiv behandling att identifiera orsaken till kylningsdeformation, oavsett om den beror på kvarvarande spänningar eller dålig struktur. Spännavlastningsglödgning bör utföras för deformation orsakad av kvarvarande spänningar, medan behandlingar som anlöpning som förändrar strukturen inte är nödvändiga, och vice versa. Först då kan målet att minska kylningsdeformationen uppnås för att sänka kostnaderna och säkerställa kvaliteten.

2. Släckning av uppvärmning

SläckningstemperaturKyltemperaturen påverkar deformationen avsevärt. Vi kan uppnå syftet att minska deformationen genom att justera kyltemperaturen, eller genom att den reserverade bearbetningstillägget är densamma som kyltemperaturen för att uppnå syftet att minska deformationen, eller genom att rimligen välja och reservera bearbetningstillägget och kyltemperaturen efter värmebehandlingstester, för att minska den efterföljande bearbetningstillägget. Effekten av kyltemperaturen på kyldeformationen är inte bara relaterad till materialet som används i arbetsstycket, utan också relaterad till arbetsstyckets storlek och form. När arbetsstyckets form och storlek är mycket olika, även om arbetsstyckets material är detsamma, är kyldeformationens trend helt annorlunda, och operatören bör vara uppmärksam på denna situation i den faktiska produktionen.

SläckningshålltidValet av hålltid säkerställer inte bara noggrann uppvärmning och uppnående av önskad hårdhet eller mekaniska egenskaper efter kylning, utan tar även hänsyn till dess effekt på deformation. Att förlänga kylhålltiden ökar avsevärt kyltemperaturen, särskilt uttalat för stål med hög kolhalt och hög kromhalt.

LastningsmetoderOm arbetsstycket placeras i en orimlig form under uppvärmning kommer det att orsaka deformation på grund av arbetsstyckets vikt eller deformation på grund av ömsesidig extrudering mellan arbetsstyckena, eller deformation på grund av ojämn uppvärmning och kylning på grund av överdriven stapling av arbetsstyckena.

UppvärmningsmetodFör arbetsstycken med komplexa former och varierande tjocklek, särskilt de med hög kolhalt och legeringsämnen, är en långsam och jämn uppvärmningsprocess avgörande. Förvärmning är ofta nödvändig, vilket ibland kräver flera förvärmningscykler. För större arbetsstycken som inte behandlas effektivt genom förvärmning kan användning av en lådmotståndsugn med kontrollerad uppvärmning minska distorsion orsakad av snabb uppvärmning.

3. Kylning

Kylningsdeformation är huvudsakligen ett resultat av kylningsprocessen. Korrekt val av kylmedium, skicklig drift och varje steg i kylningsprocessen påverkar direkt kylningsdeformationen.

Val av kylmediumMedan önskad hårdhet efter kylning säkerställs, bör mildare kylmedier föredras för att minimera deformation. Användning av uppvärmda badmedier för kylning (för att underlätta riktning medan detaljen fortfarande är varm) eller till och med luftkylning rekommenderas. Medier med kylningshastigheter mellan vatten och olja kan också ersätta vatten-olja-dubbelmedier.

—LuftkylningssläckningLuftkylning är effektivt för att minska kylningsdeformationen hos snabbstål, kromformstål och luftkylningsstål med mikrodeformation. För 3Cr2W8V-stål som inte kräver hög hårdhet efter kylning kan luftkylning också användas för att minska deformationen genom att justera kylningstemperaturen korrekt.

— Oljekylning och kylningOlja är ett kylmedium med mycket lägre kylhastighet än vatten, men för arbetsstycken med hög härdbarhet, liten storlek, komplex form och stor deformationstendens är oljekylhastigheten för hög, men för arbetsstycken med liten storlek men dålig härdbarhet är oljekylhastigheten otillräcklig. För att lösa ovanstående motsägelser och fullt ut utnyttja oljekylning för att minska arbetsstyckens kylningsdeformation har man antagit metoder för att justera oljetemperaturen och öka kyltemperaturen för att utöka användningen av olja.

—Ändra temperaturen på kyloljanAtt använda samma oljetemperatur för kylning för att minska kylningsdeformationen har fortfarande följande problem, det vill säga att kylningsdeformationen fortfarande är stor när oljetemperaturen är låg, och när oljetemperaturen är hög är det svårt att säkerställa arbetsstyckets hårdhet efter kylning. Under den kombinerade effekten av form och material hos vissa arbetsstycken kan en ökning av kyloljetemperaturen också öka dess deformation. Därför är det mycket viktigt att bestämma kyloljens oljetemperatur efter att ha klarat testet i enlighet med de faktiska förhållandena hos arbetsstyckets material, tvärsnittsstorlek och form.

När het olja används för kylning, för att undvika brand orsakad av hög oljetemperatur orsakad av kylning och kylning, bör nödvändig brandbekämpningsutrustning finnas i närheten av oljetanken. Dessutom bör kyloljans kvalitetsindex kontrolleras regelbundet och ny olja bör fyllas på eller bytas ut i tid.

—Öka kyltemperaturenDenna metod är lämplig för arbetsstycken av kolstål med litet tvärsnitt och något större arbetsstycken av legerat stål som inte kan uppfylla hårdhetskraven efter uppvärmning och värmebehandling vid normal kylningstemperatur och oljekylning. Genom att öka kylningstemperaturen på lämpligt sätt och sedan oljekylning kan effekten av härdning och minskad deformation uppnås. Vid användning av denna metod för kylning bör försiktighet iakttas för att förhindra problem som kornförstoring, minskning av mekaniska egenskaper och arbetsstyckets livslängd på grund av ökad kylningstemperatur.

—Klassificering och antändningNär kylhårdheten kan uppfylla konstruktionskraven bör klassificering och anlöpning av varmbadmediet utnyttjas fullt ut för att minska kyldeformationen. Denna metod är också effektiv för kolkonstruktionsstål med liten sektion och verktygsstål med låg härdbarhet, särskilt kromhaltigt formstål och snabbstål med hög härdbarhet. Klassificering av varmbadmedium och kylmetoden för anlöpning är de grundläggande kylningsmetoderna för denna typ av stål. På liknande sätt är det också effektivt för de kolstål och låglegerade konstruktionsstål som inte kräver hög kylhårdhet.

När man släcker med ett varmt bad bör man vara uppmärksam på följande:

För det första, när oljebad används för sortering och isotermisk kylning, bör oljetemperaturen kontrolleras noggrant för att förhindra uppkomst av brand.

För det andra, vid kylning med nitratsaltkvaliteter, bör nitratsalttanken vara utrustad med nödvändiga instrument och vattenkylningsanordningar. För andra försiktighetsåtgärder, vänligen se relevant information, och kommer inte att upprepa dem här.

För det tredje bör den isotermiska temperaturen kontrolleras strikt under isotermisk kylning. Hög eller låg temperatur bidrar inte till att minska kylningsdeformationen. Dessutom bör arbetsstyckets upphängningsmetod under anlöpning väljas för att förhindra deformation orsakad av arbetsstyckets vikt.

För det fjärde, när isotermisk eller graderad kylning används för att korrigera arbetsstyckets form medan det är varmt, bör verktyg och fixturer vara fullt utrustade och åtgärden bör vara snabb under drift. För att förhindra negativa effekter på arbetsstyckets kylningskvalitet.

KylningsdriftSkicklig drift under kylningsprocessen har en betydande inverkan på kylningsdeformationen, särskilt när vatten- eller oljebaserade kylmedier används.

-Korrekt riktning för inmatning av kylmediumVanligtvis bör symmetriskt balanserade eller avlånga stavliknande arbetsstycken kylas vertikalt in i mediet. Asymmetriska delar kan kylas i en vinkel. Rätt riktning syftar till att säkerställa jämn kylning över alla delar, med områden med långsammare kylning som först kommer in i mediet, följt av snabbare kylningssektioner. Hänsyn till arbetsstyckets form och dess inverkan på kylhastigheten är avgörande i praktiken.

-Förflyttning av arbetsstycken i kylmediumLångsamt kylande delar bör vara vända mot kylmediet. Symmetriskt formade arbetsstycken bör följa en balanserad och enhetlig bana i mediet, med bibehållen liten amplitud och snabb rörelse. För tunna och avlånga arbetsstycken är stabilitet under kylningen avgörande. Undvik att svänga och överväg att använda klämmor istället för trådbindning för bättre kontroll.

-SläckningshastighetArbetsstycken bör kylas snabbt. Särskilt för tunna, stavliknande arbetsstycken kan lägre kylningshastigheter leda till ökad böjningsdeformation och skillnader i deformation mellan sektioner som kyls vid olika tidpunkter.

-Kontrollerad kylningFör arbetsstycken med betydande skillnader i tvärsnittsstorlek, skydda snabbare kylande sektioner med material som asbestrep eller metallplåt för att minska deras kylningshastighet och uppnå jämn kylning.

-Kylningstid i vattenFör arbetsstycken som huvudsakligen deformeras på grund av strukturell stress, förkorta deras kyltid i vatten. För arbetsstycken som huvudsakligen deformeras på grund av termisk stress, förläng deras kyltid i vatten för att minska kylningsdeformationen.

Redigerad av May Jiang från MAT Aluminum