kuumakäsittelytekniikat painevalumuotteja varten – opas

Lämpökäsittelytekniikoita käytetään laajalti painevalumuottien valmistuksessa; ne voivat parantaa merkittävästi muottikomponenttien mikrorakennetta ja suorituskykyä, pidentää muotin käyttöikää, parantaa koneistuksen laatua ja vähentää työkalujen kulumista.

Painevalumuotit valmistetaan yleensä seosteräksestä. Tyypillisiä lämpökäsittelyvaiheita ovat pallomainen hehkutus, jännityksenpoisto/vakautus, karkaisu (tai karkaisu ja karkaisu) ja useita karkaisutoimenpiteitä. Valitsemalla sopivan lämpökäsittelyjen yhdistelmän voidaan saavuttaa vaadittu lujuus, sitkeys ja korkean lämpötilan suorituskyky.

Esikäsittely:

1. Tarkoitus: poistaa taontasta tai karkeasta koneistuksesta jääneet jännitykset, vähentää kovuutta leikkaamisen helpottamiseksi ja valmistella tasainen rakenne seuraavaa karkaisua ja karkaisua varten.
2. Menetelmät ja vaikutukset: pallomainen hehkutus tuottaa tasaisen mikrorakenteen, jossa on hienojakoisia karbideja, jotka parantavat sitkeyttä. Karkaisu ja karkaisu (eli karkaisu ja sen jälkeen karkaisu) tarjoaa usein erinomaisen lujuuden ja sitkeyden tasapainon, joten muotteihin, jotka vaativat suurta sitkeyttä, käytetään yleisesti karkaisun jälkeen karkaisua pallomaisen hehkutuksen sijaan.
3. Suositus: suorita esikäsittely takomoille tai karkeasti koneistetuille aihioille ja kirjaa prosessin erä helpottamaan myöhempää laadun jäljitettävyyttä.

Stabilointikäsittely:

1. Tarkoitus: poistaa karkean koneistuksen aikana syntyneet sisäiset jännitykset ja vähentää karkaisun aikana syntyvän vääntymisen ja halkeilun riskiä. Tämä on erityisen tärkeää monimutkaisen muotoisille muoteille.
2. Tyypillinen prosessi: kuumennetaan 650–680 °C:seen, pidetään 2–4 tuntia, poistetaan uunista ja jäähdytetään ilmassa. Monimutkaisen geometrian omaavien muottien osalta jäähdytetään uunissa alle 400 °C:seen ennen ilmassa jäähdyttämistä sisäisten jännitysten vähentämiseksi entisestään.
3. Erityistapaukset: EDM-käsitellyillä (sähköinen purkauskoneistus) pinnoilla voi muodostua uudelleenvalettu tai vaurioitunut kerros, ja ne ovat alttiita langanleikkaushalkeamille; paikallisten jännitysten poistamiseksi on suoritettava matalamman lämpötilan jännityksenpoistokäsittely.

Jäähdytys esilämmitys:

1. Syy: painevalumuotit on usein valmistettu korkeaseosteisesta teräksestä, jonka lämmönjohtavuus on heikko; nopea suora kuumennus voi aiheuttaa suuria lämpötilaeroja, jotka voivat aiheuttaa halkeamia tai vääntymiä. Siksi vaiheittainen esilämmitys on tarpeen.
2. Esilämmitysmenetelmät ja -lämpötilat: matalampaa esilämmitystä (400 °C – 650 °C) voidaan suorittaa laatikossa tai ilmatuuliuunissa. Korkeampaa esilämmitystä on parempi suorittaa suolauunissa lämmön tasaisuuden parantamiseksi.
3. Esilämmitysten lukumäärä ja vaatimukset: muotteihin, joiden muodonmuutoksen hallintaa koskevat vaatimukset ovat vähäiset, voidaan käyttää vähemmän esilämmitysvaiheita; tiukan muodonmuutoksen hallinnan tapauksessa on käytettävä useita vaiheittaisia esilämmityksiä lämpötilagradienttien aiheuttamien jännitysten vähentämiseksi. Yleinen empiirinen arvio esilämmitysaikalle on 1 min/mm (vain viitteeksi; tarkista materiaalin ja komponentin paksuuden perusteella).

Jäähdytyslämmitys ja liotus:

1. Tavoite: saada tasalaatuista austeniittia ja liuottaa karbidit riittävästi, mikä parantaa korkean lämpötilan lujuutta ja pehmenemisen kestävyyttä.
2. Lämpötilan valinta: karkaisulämpötila tulisi valita materiaalille määriteltyjen rajojen sisällä. Korkeammat karkaisulämpötilat edistävät lämpöstabiilisuutta, mutta voivat edistää rakeiden kasvua ja heikentää sitkeyttä; muotit, jotka vaativat suurta sitkeyttä, käyttävät yleensä suhteellisen alhaisempia karkaisulämpötiloja.
3. Kyllästysaika: homogenisoinnin varmistamiseksi suolakylpyjäähdytys vaatii tyypillisesti suhteellisen pitkän kyllästysajan; yleinen arvio on 0,8 min/mm – 1,0 min/mm (viitearvo; on vahvistettava).

Karkaisujäähdytys:

1. Jäähdytysmenetelmän valinta: yksinkertaisen muotoiset ja vähäisen muodonmuutoksen herkkyyden omaavat muotit voidaan karkottaa öljyssä. Monimutkaisen muotoiset tai korkeat muodonmuutoksen estovaatimukset omaavat muotit on parempi käsitellä porrastetulla (vaiheittaisella) karkotuksella (jäähdytyksen nopeuttaminen vaiheittain asteittaisilla siirtymillä).
2. Tasaus ennen karkaisua: halkeilun ja muodonmuutosten estämiseksi, jäähdytysmenetelmästä riippumatta, älä jäähdytä suoraan huoneenlämpötilaan, vaan jäähdytä ensin 150 °C:sta 180 °C:seen tasausta varten. Tasausaika voidaan arvioida 0,6 min/mm (viite), minkä jälkeen voidaan siirtyä välittömästi karkaisuun.
3. Huomautukset: säädä jäähdytysnopeuden profiilia, jotta vältetään pinnan jäähtyminen ja ytimen kuumeneminen aiheuttama lämpöjännityksen keskittyminen. Kun käytät vaiheittaista tai paikallista karkaisua, varmista, että muodonmuutos on hallittavissa, ja varaa korjaavat toimenpiteet.

Karkaisu:

1. Tarve: riittävällä karkaisulla poistetaan karkaisun jäännösjännitykset ja säädetään kovuutta ja sitkeyttä. Painevalumuotit vaativat yleensä perusteellisen karkaisun, joka suoritetaan yleensä kolmessa vaiheessa.
2. Ensimmäisen karkaisulämpötilan valitaan yleensä materiaalin toissijaisen kovettumisalueen sisällä (rakenteen vakauttamiseksi).
3. Toinen karkaisulämpötila valitaan tarvittavan kovuuden saavuttamiseksi.
4. Kolmas karkaisulämpötila on 10–20 °C alempi kuin toinen karkaisulämpötila, ja sitä käytetään jäännösjännitysten poistamiseen ja rakenteen hienontamiseen.
5. Karkaisun jäähdytys: karkaisun jälkeen voidaan käyttää öljyjäähdytystä tai ilmajäähdytystä. Yhden jakson karkaisun pitoaika ei saa olla alle 2 tuntia (määritä tarkka aika osan paksuuden ja materiaalin vaatimusten perusteella).