Galvenie termoapstrādes procesi maksimālai formas kalpošanas ilgumam

TL;DR

Formu siltumapstrāde ir kritiski svarīgs, daudzposmu metalurģijas process, kura mērķis ir uzlabot instrumentu tērauda mehāniskās īpašības. Tas ietver precīzi kontrolētu sildīšanas un atdzesēšanas ciklu secību, tostarp galvenos posmus, piemēram, atkaļveidošanu, austenitizāciju, quenching un temperēšanu. Šo formu siltumapstrādes procesu galvenais mērķis ir sasniegt optimālu cietību, augstu izturību un palielinātu izturību, nodrošinot, ka instruments spēj izturēt milzīgām slodzēm ražošanas operācijās, piemēram, stampēšanā un liešanā.

Pamata siltumapstrādes procesi skaidroti

Formu tēraļu termoapstrādes izpratnei nepieciešams detalizēti izpētīt specifiskās metalurģiskās pārmaiņas, kas notiek katrā posmā. Katrs process ir paredzēts konkrētam mērķim, un kopumā tie veicina formas galīgo veiktspēju un kalpošanas laiku. Šie procesi nav atsevišķas procedūras, bet gan integrētas sistēmas daļa, kur katra posma panākumi ir atkarīgi no iepriekšējā posma pareizas izpildes. Galvenais mērķis ir manipulēt ar tērauda mikrostruktūru, lai iegūtu cietības, izturības un stabilitātes kombināciju, kas pielāgota konkrētai formas lietošanai.

Ceļš sākas ar procesiem, kas paredzēti tērauda sagatavošanai cietināšanai. Normalizācija ietver tērauda sildīšanu līdz noteiktai temperatūrai un pēc tam ļoti lēnu atdzesēšanu, procedūru, kas mīkstina metālu, uzlabo tā graudu struktūru un novērš iekšējās sprieguma parādīšanos no iepriekšējiem ražošanas posmiem. Tas padara tēraudu vieglāk apstrādājamu un sagatavo vienmērīgai reakcijai uz turpmākiem cietināšanas apstrādes veidiem. Pēc tam Priekšsildīšana ir būtisks solis, lai minimizētu termisko triecienu, pirms tērauds tiek pakļauts augstām temperatūrām, kas nepieciešamas cietināšanai. Pakāpeniski paaugstinot rīka temperatūru līdz starptemperatūrai (parasti aptuveni 1250 °F vai 675 °C), ievērojami samazinās deformācijas vai plaisāšanas risks, īpaši sarežģītām diega ģeometrijām.

Cietināšanas fāze pati par sevi sastāv no diviem kritiskiem soļiem: austenitizācija un dzēsēšana. Austenitizēšana , vai augstas temperatūras izkausēšana, ir process, kurā tērauds tiek sasildīts līdz kritiskai temperatūrai (no 1450 °F līdz 2375 °F jeb no 790 °C līdz 1300 °C, atkarībā no sakausējuma), lai pārveidotu tā kristālstruktūru par austēnītu. Izturēšanas ilgums un temperatūra ir jāregulē precīzi, lai izšķīdinātu karbīdus, nepalielinot graudu augšanu. Uzreiz pēc šī procesa Ostēšana ietver tērauda ātru atdzesēšanu vidē, piemēram, eļļā, ūdenī, gaisā vai inertajā gāzē. Šī straujā atdzišana notur oglekļa atomus, pārveidojot austēnītu par martensītu — ļoti cieta, taču trausla mikrostruktūra. Atdzesēšanas vides izvēle ir būtiska un atkarīga no tērauda cietināmības.

Pēc atdzesēšanas matrica ir pārāk trausa, lai to varētu praktiski izmantot. Temperējot ir pēdējais būtiskais process, kas ietver sacietējušās formas atkārtotu sildīšanu zemākā temperatūrā (parasti no 350 °F līdz 1200 °F vai no 175 °C līdz 650 °C) un turēšanu noteiktu laiku. Šis process samazina trauslumu, novērš quenching spriegumus un uzlabo izturību, saglabājot lielāko daļu cietības. Daudzi augstās sakausējuma rīka tēraudi prasa vairākas kalšanas ciklu atkārtošanas procedūras, lai nodrošinātu pilnīgu mikrostruktūras stabilitāti. Saistīts process, Sprieguma novēršana , var tikt veikts pirms galīgās apstrādes vai pēc procesiem, piemēram, EDM, lai noņemtu iekšējos spriegumus, kas citādi var izraisīt deformāciju ekspluatācijas laikā.

Solis pa solim ceļvedis matricas termoapstrādes ciklam

Veiksmīga matricas termoapstrāde nenozīmē atsevišķu procesu veikšanu izolācijā, bet gan rūpīgi plānota secības izpilde. Katrs solis balstās uz iepriekšējā, un jebkura novirze var kompromitēt gala instrumenta integritāti. Tipisks cikls nodrošina pakāpenisku un kontrolētu tērauda īpašību pārveidošanu. Mūsdienās termoapstrādi bieži veic ļoti kontrolētās vidēs, piemēram, vakuuma krēslos, lai novērstu virsmas piesārņojumu, piemēram, oksidāciju un dekarbonizāciju.

Visam procesam ir nepieciešama precizitāte un ekspertīze, jo matricas galīgā kvalitāte tieši ietekmē ražošanas efektivitāti un detaļu kvalitāti. No augstas veiktspējas instrumentiem atkarīgajām nozarēm, piemēram, automašīnu ražošanai, šī cikla apguve ir būtiska. Piemēram, vadošie pasūtījuma auto spiedformu ražotāji, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , izmanto dziļas zināšanas materiālu zinātnē un termoapstrādē, lai ražotu komponentus, kas atbilst OEM un Tier 1 piegādātāju stingrajiem prasījumiem. Viņu panākumi ir atkarīgi no precīzas ciklu izpildes, piemēram, tāda kā zemāk aprakstītais.

Pilnīga termoapstrādes cikla secība parasti ietver šādas pakāpeniskas darbības:

1. Atkausēšana (ja nepieciešams): Kā pamata solis, svaigais rīka tērauds tiek atkausēts, lai nodrošinātu, ka tas ir mīksts, bez iekšējiem sasprindzinājumiem un apdarināms. Tas sagatavo materiālu vienmērīgai sakarstībai un ir būtisks, ja tēraums agrāk jau ir apstrādāts vai sastapts.
2. Sasprindzinājuma novēršana (neobligāta, bet ieteicama): Formām ar sarežģītām ģeometrijām vai tām, kas pārstrādātas ar intensīvu apstrādi, tiek veikts saspīlējuma novēršanas cikls pirms sakarstēšanas, lai minimizētu deformācijas risku vēlāk procesā.
3. Priekšsildīšana: Forma tiek lēnām un vienmērīgi sasildīta līdz starpnieka temperatūrai. Šis būtiskais solis novērš termisko triecienu, kad detaļa tiek pārvietota uz augstas temperatūras austenitizēšanas krāsni, samazinot izkropļojuma vai plaisāšanas risku.
4. Austenitizēšana (augsta temperatūra): Instruments tiek sasildīts līdz konkrētajai sakarstēšanas temperatūrai un turēts — vai "iestādināts" — pietiekami ilgi, lai visa šķērsgriezuma daļa sasniegtu vienmērīgu temperatūru un pārveidotos par austenītu. Laiks un temperatūra ir kritiski mainīgie lielumi, kurus nosaka atkarībā no tērauda klases.
5. Ķīlēšana: Uzreiz pēc austenitizācijas veidne tiek ātri atdzisēta. Atdzisēšanas metode ir atkarīga no tērauda veida; gaisa cietējošie tēraudi var tikt atdzisēti ar ventilatora pūtiena vai augsta spiediena inertgāzes palīdzību, savukārt eļļā cietējošie tēraudi tiek iegremdēti kontrolētas temperatūras eļļas vannā. Mērķis ir sasniegt pilnībā martensīta struktūru.
6. Nožūšana: Nokalstētā veidne, kas tagad ir ļoti cieta, bet trausla, bez kavēšanās jāatkārstē, lai novērstu plaisāšanu. Tā tiek atkārtoti uzsildīta līdz daudz zemākai temperatūrai, lai novērstu iekšējos spriegumus, samazinātu trauslumu un izveidotu galīgo vēlamo cietības un izturības līdzsvaru. Augsti leģētiem tēraudiem bieži nepieciešamas divas vai pat trīs atkārtošanas ciklu sesijas, lai nodrošinātu pilnīgu metalurģisko stabilitāti.

Papildu apsvērumi lielām un gigaveidnēm

Kaut arī siltumapstrādes pamatprincipi attiecas uz visām formām, izaugot izmēram, problēmas ievērojami pieaug. Lielas formas un jo īpaši „Giga formas“, ko mūsdienu automašīnu ražošanā izmanto lielu strukturālu komponentu liešanai, rada unikālas metalurģiskas grūtības. To milzīgais šķērsgriezums padara vienmērīgu sildīšanu un atdzesēšanu ārkārtīgi grūtu, palielinot termisko gradientu, iekšējo spriegumu, deformāciju un nepilnīgas cietināšanas risku. Standarta procedūras bieži vien ir nepietiekamas šādām lietošanas jomām, tāpēc ir nepieciešama speciāla aprīkojuma un modificētu procesu izmantošana, lai panāktu veiksmi.

Viens no galvenajiem izaicinājumiem ir sasniegt vienmērīgu atdzisšanas ātrumu visā formā, veicot izkaltēšanu. Virsmas atdziest daudz ātrāk nekā kodols, kas var izraisīt nevienmērīgas mikrostruktūras un īpašības. Lai to novērstu, nozares labākās prakses, piemēram, tās, kuras izklāstītas Ziemeļamerikas formas liešanas asociācijas (NADCA) dokumentos, bieži prasa izmantot uzlabotas vakuuma krāsnis, kas aprīkotas ar augstspiediena gāzes izkaltēšanas (HPGQ) sistēmām. Šīs sistēmas izmanto inertas gāzes, piemēram, slāpekli vai argonu, augstā spiedienā, lai efektīvāk un vienmērīgāk noņemtu siltumu salīdzinājumā ar stāvošu gaisu, nodrošinot kontrolētu izkaltēšanu, kas minimizē deformāciju, vienlaikus sasniedzot nepieciešamo cietību dziļi instrumentā.

Turklāt liela apjoma un gigatempera temperēšanas process ir sarežģītāks. Tā kā tik liela masas izdzēššanā rodas milzīgs iekšējais spiediens, vienreizējs temperaments nav pietiekams. Giga die ir uzskatāma par standarta praksi, ja vismaz divas temperēšanas ciklas, un starp katru ciklu die ir atdzesēts līdz istabas temperatūrai. Šī daudzstāvu pieeja nodrošina pilnīgāku austenīta pārveidošanu stabilā, temperētā martensīta struktūrā, kas ir ļoti svarīga, lai sasniegtu vajadzīgo izturību un dimensiju stabilitāti. Šie progresīvi protokoli nav tikai ieteikumi, bet arī būtiskas prasības, lai ražotu rīkus, kas spēj izturēt ārkārtīgus spiedienus un termiskās ciklācijas, kas ir raksturīgas liela apjoma liešanas darbos.

Bieži uzdots jautājums par termiskās apstrādes metodi

1. Kādi ir 4 termiskās apstrādes procesa veidi?

Lai gan ir daudz konkrētu procedūru, parasti par četriem pamatprocesu veidiem, kas izmantoti siltumapstrādes procesā, tiek uzskatīti: izkausēšana, cietināšana, temperēšana un stresa mazināšana. Apgriežšana mīkstina metālu, cietošana palielina tā izturību, temperēšana samazina trauslību un uzlabo izturību, un stresa mazināšana samazina iekšējo stresu, ko rada ražošanas procesi.

2. Kā ir apstrādāta diecasting termiskā apstrāde?

Saldēšanas kontekstā termiskās apstrādes termiskā apstrāde attiecas uz procesu, kas tiek piemērots tērauda formām vai formām, nevis uz izlietām daļām (kas var tikt apstrādātas arī termiskā apstrādē). Tā mērķis ir uzlabot die fiziskās un mehāniskās īpašības, piemēram, cietumu, izturību un izturību pret termisko nogurumu. Tas nodrošina, ka die spēj izturēt augstas spiedienas un termiskos triecienus, kas rodas, atkārtoti ieliejot šķelto metālu, maksimāli palielinot tā darbības ilgumu.

3. Kā tiek apstrādāts tērauds?

Saldētavas cietināšanas procesā ir divi galvenie posmi. Pirmkārt, austenitēšana, kurā tēraudu sildina līdz augstajai kritiskajai temperatūrai (parasti starp 760-1300 ° C vai 1400-2375 ° F), lai pārveidotu tās kristālu struktūru. Pēc tam tūlīt tiek veikta dzesēšanas procedūra, kas notiek ar ūdeni, eļļu vai gaisu. Šis strauji aukstās formā izgatavots cietāks, martensitiskais mikrostrukturs, kas nodrošina tērauda augstu izturību un izturību pret noturību.