Under varmebehandling af aluminium og aluminiumlegeringer opstår der ofte forskellige problemer, såsom:
- Forkert placering af delene: Dette kan føre til deformation af delene, ofte på grund af utilstrækkelig varmefjerning fra kølemediet med en tilstrækkelig hurtig hastighed til at opnå de ønskede mekaniske egenskaber.
-Hurtig opvarmning: Dette kan resultere i termisk deformation; korrekt placering af delene er med til at sikre jævn opvarmning.
-Overophedning: Dette kan føre til delvis smeltning eller eutektisk smeltning.
-Overfladeafskalning/højtemperaturoxidation.
- Overdreven eller utilstrækkelig ældningsbehandling, som begge kan resultere i tab af mekaniske egenskaber.
-Udsving i tid/temperatur/slukningsparametre, der kan forårsage afvigelser i mekaniske og/eller fysiske egenskaber mellem dele og batcher.
-Derudover kan dårlig temperaturensartethed, utilstrækkelig isoleringstid og utilstrækkelig afkøling under opløsningsvarmebehandling alle bidrage til utilstrækkelige resultater.
Varmebehandling er en afgørende termisk proces i aluminiumindustrien. Lad os dykke ned i mere relateret viden.
1. Forbehandling
Forbehandlingsprocesser, der forbedrer strukturen og aflaster spændinger før bratkøling, er gavnlige for at reducere forvrængning. Forbehandling involverer typisk processer som sfæroidiseringsglødning og spændingsaflastningsglødning, og nogle anvender også bratkøling og anløbning eller normaliseringsbehandling.
StressaflastningsglødningUnder bearbejdning kan der opstå restspændinger på grund af faktorer som bearbejdningsmetoder, værktøjsindgreb og skærehastigheder. Ujævn fordeling af disse spændinger kan føre til forvrængning under bratkøling. For at afbøde disse effekter er spændingsaflastningsglødning før bratkøling nødvendig. Temperaturen for spændingsaflastningsglødning er generelt 500-700 °C. Ved opvarmning i et luftmedium anvendes en temperatur på 500-550 °C med en holdetid på 2-3 timer for at forhindre oxidation og afkulning. Delforvrængning på grund af egenvægt bør tages i betragtning under belastning, og andre procedurer ligner standardglødning.
Forvarmningsbehandling til forbedring af strukturenDette omfatter sfæroidiseringsglødning, bratkøling og anløbning samt normaliseringsbehandling.
-Sfæroidiserende udglødningStrukturen, der opnås efter sfæroidiseringsglødning, er essentiel for kulstofværktøjsstål og legeret værktøjsstål under varmebehandling. Den påvirker i høj grad forvrængningsudviklingen under bratkøling. Ved at justere strukturen efter glødning kan man reducere regelmæssig forvrængning under bratkøling.
-Andre forbehandlingsmetoderForskellige metoder kan anvendes til at reducere hærdningsforvrængning, såsom hærdning og anløbning samt normalisering af behandling. Valg af passende forbehandlinger som hærdning og anløbning samt normalisering af behandling baseret på årsagen til forvrængning og emnets materiale kan effektivt reducere forvrængning. Forsigtighed er dog nødvendig, da restspændinger og hårdhedsforøgelser efter anløbning kan forekomme, især hærdnings- og anløbningsbehandling kan reducere udvidelsen under hærdning for stål, der indeholder W og Mn, men har ringe effekt på at reducere deformation for stål som GCr15.
I praktisk produktion er det afgørende for effektiv behandling at identificere årsagen til hærdningsforvrængning, uanset om den skyldes restspændinger eller dårlig struktur. Spændingsaflastningsglødning bør udføres for forvrængning forårsaget af restspændinger, mens behandlinger som anløbning, der ændrer strukturen, ikke er nødvendige, og omvendt. Først da kan målet om at reducere hærdningsforvrængning nås for at sænke omkostningerne og sikre kvaliteten.
2. Slukningsopvarmning
SlukningstemperaturBrændningstemperaturen påvirker forvrængning betydeligt. Vi kan opnå formålet med at reducere deformation ved at justere brændningstemperaturen, eller ved at den reserverede bearbejdningstolerance er den samme som brændningstemperaturen for at opnå formålet med at reducere deformation, eller ved at vælge og reservere bearbejdningstolerancen og brændningstemperaturen efter varmebehandlingstests med rimelighed for at reducere den efterfølgende bearbejdningstolerance. Effekten af brændningstemperaturen på brændningsdeformation er ikke kun relateret til det anvendte materiale i emnet, men også til emnets størrelse og form. Når emnets form og størrelse er meget forskellige, selvom emnets materiale er det samme, er tendensen til brændningsdeformation ret forskellig, og operatøren bør være opmærksom på denne situation i den faktiske produktion.
SlukningsholdetidValget af holdetid sikrer ikke blot grundig opvarmning og opnåelse af den ønskede hårdhed eller mekaniske egenskaber efter bratkøling, men tager også højde for dens effekt på forvrængning. Forlængelse af bratkølingsholdetiden øger bratkølingstemperaturen væsentligt, især udtalt for stål med højt kulstof- og kromindhold.
IndlæsningsmetoderHvis emnet placeres i en urimelig form under opvarmning, vil det forårsage deformation på grund af emnets vægt eller deformation på grund af gensidig ekstrudering mellem emnerne, eller deformation på grund af ujævn opvarmning og afkøling på grund af overdreven stabling af emnerne.
OpvarmningsmetodeFor emner med komplekse former og varierende tykkelse, især dem med et højt indhold af kulstof og legeringselementer, er en langsom og ensartet opvarmningsproces afgørende. Forvarmning er ofte nødvendig, nogle gange kræver det flere forvarmningscyklusser. For større emner, der ikke er effektivt behandlet ved forvarmning, kan brugen af en kassemodstandsovn med kontrolleret opvarmning reducere forvrængning forårsaget af hurtig opvarmning.
3. Køledrift
Deformation ved køleprocessen skyldes primært køleprocessen. Korrekt valg af kølemedium, dygtig betjening og hvert trin i køleprocessen påvirker direkte deformationen ved køleprocessen.
Valg af kølemediumMens den ønskede hårdhed efter bratkøling sikres, bør mildere bratkølingsmedier foretrækkes for at minimere forvrængning. Det anbefales at bruge opvarmede badmedier til afkøling (for at lette rettningen, mens emnet stadig er varmt) eller endda luftkøling. Medier med kølehastigheder mellem vand og olie kan også erstatte vand-olie-dualmedier.
—LuftkølingsdæmpningLuftkøling er effektiv til at reducere deformationen af hurtigstål, kromformstål og luftkølet mikrodeformationsstål. For 3Cr2W8V-stål, der ikke kræver høj hårdhed efter bratkøling, kan luftbradkøling også bruges til at reducere deformation ved korrekt at justere bratkølingstemperaturen.
—Oliekøling og -slukningOlie er et kølemedium med en meget lavere kølehastighed end vand, men for emner med høj hærdbarhed, lille størrelse, kompleks form og stor deformationstendens er oliens kølehastighed for høj, men for emner med lille størrelse, men dårlig hærdbarhed, er oliens kølehastighed utilstrækkelig. For at løse ovenstående modsætninger og fuldt ud udnytte oliekølemetoden til at reducere køledeformationen af emner, har man indført metoder til at justere olietemperaturen og øge køletemperaturen for at udvide oliens udnyttelsesgrad.
—Ændring af temperaturen på køleolienBrug af den samme olietemperatur til bratkøling for at reducere bratkølingsdeformation har stadig følgende problemer, dvs. når olietemperaturen er lav, er bratkølingsdeformationen stadig stor, og når olietemperaturen er høj, er det vanskeligt at sikre emnets hårdhed efter bratkøling. Under den kombinerede effekt af form og materiale på nogle emner kan en forøgelse af bratkølingsoliens temperatur også øge dens deformation. Derfor er det meget nødvendigt at bestemme bratkølingsoliens olietemperatur efter at have bestået testen i henhold til emnets materiales faktiske forhold, tværsnitsstørrelse og form.
Når varm olie bruges til bratkøling, skal der for at undgå brand forårsaget af høj olietemperatur forårsaget af bratkøling og afkøling være nødvendigt brandbekæmpelsesudstyr i nærheden af olietanken. Derudover skal brakkeoliens kvalitetsindeks kontrolleres regelmæssigt, og ny olie skal genopfyldes eller udskiftes i tide.
—Øg køletemperaturenDenne metode er egnet til emner af kulstofstål med lille tværsnit og emner af legeret stål med lidt større tykkelse, der ikke kan opfylde hårdhedskravene efter opvarmning og varmekonservering ved normale bratkølingstemperaturer og olieblødkøling. Ved at øge bratkølingstemperaturen passende og derefter olieblødkøling kan effekten af hærdning og reduktion af deformation opnås. Når denne metode anvendes til bratkøling, skal man være forsigtig med at forhindre problemer som kornforgrovning, reduktion af mekaniske egenskaber og emnets levetid på grund af øget bratkølingstemperatur.
—Klassificering og austemperingNår hærdningshårdheden kan opfylde designkravene, bør klassificering og afhærdning af varmtbadmediet udnyttes fuldt ud for at reducere afhærdningsdeformationen. Denne metode er også effektiv til kulstofstål med lav hærdbarhed og små sektioner og værktøjsstål, især kromholdigt støbestål og hurtigstål med høj hærdbarhed. Klassificering af varmtbadmediet og afkølingsmetoden af afhærdning er de grundlæggende afhærdningsmetoder for denne type stål. Tilsvarende er den også effektiv til kulstofstål og lavlegeret konstruktionsstål, der ikke kræver høj afhærdning.
Når man slukker med et varmt bad, skal man være opmærksom på følgende:
For det første, når oliebad anvendes til sortering og isotermisk bratkøling, bør olietemperaturen kontrolleres nøje for at forhindre brand.
For det andet, når der bratkøles med nitratsaltkvaliteter, skal nitratsalttanken være udstyret med de nødvendige instrumenter og vandkøleanordninger. For andre forholdsregler henvises til de relevante oplysninger, og de vil ikke blive gentaget her.
For det tredje bør den isotermiske temperatur kontrolleres nøje under isotermisk bratkøling. Høj eller lav temperatur er ikke befordrende for at reducere bratkølingsdeformation. Derudover bør emnets ophængningsmetode under austemperering vælges for at forhindre deformation forårsaget af emnets vægt.
For det fjerde, når man bruger isotermisk eller gradueret bratkøling til at korrigere emnets form, mens det er varmt, skal værktøj og fiksturer være fuldt udstyrede, og handlingen skal være hurtig under drift. Forebyg negative virkninger på emnets bratkølingskvalitet.
KøledriftDygtig betjening under køleprocessen har en betydelig indflydelse på bratkølingsdeformationen, især når der anvendes vand- eller oliebaserede bratkølingsmedier.
-Korrekt retning for indgang af kølemediumTypisk bør symmetrisk afbalancerede eller aflange stanglignende emner bratkøles vertikalt i mediet. Asymmetriske dele kan bratkøles i en vinkel. Den korrekte retning sigter mod at sikre ensartet afkøling på tværs af alle dele, hvor områder med langsommere afkøling kommer ind i mediet først, efterfulgt af hurtigere afkølingssektioner. Det er afgørende at tage emnets form og dets indflydelse på kølehastigheden i betragtning i praksis.
-Bevægelse af emner i hæmmemediumLangsomt afkølende dele skal vende mod kølmediet. Symmetrisk formede emner skal følge en afbalanceret og ensartet bane i mediet, samtidig med at de opretholder en lille amplitude og hurtig bevægelse. For tynde og aflange emner er stabilitet under kølning afgørende. Undgå svingninger, og overvej at bruge klemmer i stedet for trådbinding for bedre kontrol.
-SlukningshastighedArbejdsemner bør afkøles hurtigt. Især for tynde, stanglignende emner kan lavere afkølingshastigheder føre til øget bøjningsdeformation og forskelle i deformation mellem sektioner, der afkøles på forskellige tidspunkter.
-Kontrolleret kølingFor emner med betydelige forskelle i tværsnitsstørrelse skal hurtigere afkølende sektioner beskyttes med materialer som asbestreb eller metalplader for at reducere deres kølehastighed og opnå ensartet afkøling.
-Køletid i vandFor emner, der primært oplever deformation på grund af strukturel belastning, forkortes deres køletid i vand. For emner, der primært undergår deformation på grund af termisk belastning, forlænges deres køletid i vand for at reducere bratkølingsdeformation.
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminum
Opslagstidspunkt: 21. feb. 2024
