Durant el tractament tèrmic de l'alumini i els seus aliatges, es presenten diversos problemes habituals, com ara:
-Col·locació incorrecta de la peça: Això pot provocar la deformació de la peça, sovint a causa d'una eliminació insuficient de calor per part del medi de refredament a una velocitat prou ràpida per aconseguir les propietats mecàniques desitjades.
-Escalfament ràpid: Això pot provocar deformació tèrmica; una col·locació adequada de les peces ajuda a garantir un escalfament uniforme.
-Sobreescalfament: Això pot provocar una fusió parcial o eutèctica.
-Descamació superficial/oxidació a alta temperatura.
-Un tractament d'envelliment excessiu o insuficient, que pot provocar la pèrdua de propietats mecàniques.
-Fluctuacions en els paràmetres de temps/temperatura/trempat que poden causar desviacions en les propietats mecàniques i/o físiques entre peces i lots.
-A més, la mala uniformitat de la temperatura, el temps d'aïllament insuficient i el refredament inadequat durant el tractament tèrmic de la solució poden contribuir a resultats inadequats.
El tractament tèrmic és un procés tèrmic crucial en la indústria de l'alumini, aprofundim en més coneixements relacionats.
1. Pretractament
Els processos de pretractament que milloren l'estructura i alleugen l'estrès abans del tremp són beneficiosos per reduir la distorsió. El pretractament normalment implica processos com el recuit esferoiditzant i el recuit d'alleujament d'estrès, i alguns també adopten el tremp i reveniment o el tractament de normalització.
Recuit per alleujament d'estrèsDurant el mecanitzat, es poden desenvolupar tensions residuals a causa de factors com els mètodes de mecanitzat, l'acoblament de l'eina i les velocitats de tall. Una distribució desigual d'aquestes tensions pot provocar distorsions durant el tremp. Per mitigar aquests efectes, cal un recuit d'alleujament de tensions abans del tremp. La temperatura per al recuit d'alleujament de tensions és generalment de 500-700 °C. Quan s'escalfa en un medi d'aire, s'utilitza una temperatura de 500-550 °C amb un temps de manteniment de 2-3 hores per evitar l'oxidació i la descarburació. Cal tenir en compte la distorsió de la peça a causa del pes propi durant la càrrega, i altres procediments són similars al recuit estàndard.
Tractament de preescalfament per a la millora de l'estructuraAixò inclou el recuit esferoiditzat, el tremp i el reveniment, i el tractament de normalització.
-Recuit esferoiditzantEssencial per a l'acer al carboni i l'acer d'aliatge per a eines durant el tractament tèrmic, l'estructura obtinguda després del recuit esferoiditzat afecta significativament la tendència a la distorsió durant el tremp. Ajustant l'estructura posterior al recuit, es pot reduir la distorsió regular durant el tremp.
-Altres mètodes de pretractamentEs poden emprar diversos mètodes per reduir la distorsió per tremp, com ara el tremp i el reveniment, i el tractament de normalització. La selecció de pretractaments adequats com el tremp i el reveniment, i el tractament de normalització en funció de la causa de la distorsió i del material de la peça, poden reduir eficaçment la distorsió. Tanmateix, cal tenir precaució amb les tensions residuals i els augments de duresa després del reveniment, especialment el tractament de tremp i reveniment pot reduir l'expansió durant el tremp per a acers que contenen W i Mn, però té poc efecte en la reducció de la deformació per a acers com el GCr15.
En la producció pràctica, identificar la causa de la distorsió per tremp, ja sigui deguda a tensions residuals o a una estructura deficient, és essencial per a un tractament eficaç. El recuit per alleujament de tensions s'ha de dur a terme per a la distorsió causada per tensions residuals, mentre que tractaments com el reveniment que alteren l'estructura no són necessaris, i viceversa. Només així es pot aconseguir l'objectiu de reduir la distorsió per tremp per reduir costos i garantir la qualitat.
2. Operació d'escalfament per apagar
Temperatura d'apagamentLa temperatura de refredament afecta significativament la distorsió. Podem aconseguir l'objectiu de reduir la deformació ajustant la temperatura de refredament, o bé la reserva de mecanitzat és la mateixa que la temperatura de refredament per aconseguir l'objectiu de reduir la deformació, o bé seleccionant i reservant raonablement la reserva de mecanitzat i la temperatura de refredament després de les proves de tractament tèrmic, per tal de reduir la reserva de mecanitzat posterior. L'efecte de la temperatura de refredament sobre la deformació per refredament no només està relacionat amb el material utilitzat a la peça, sinó també amb la mida i la forma de la peça. Quan la forma i la mida de la peça són molt diferents, tot i que el material de la peça és el mateix, la tendència de deformació per refredament és força diferent, i l'operador ha de prestar atenció a aquesta situació en la producció real.
Temps de retenció d'apagamentLa selecció del temps de manteniment no només garanteix un escalfament complet i l'assoliment de la duresa o les propietats mecàniques desitjades després del tremp, sinó que també té en compte el seu efecte sobre la distorsió. L'allargament del temps de manteniment del tremp augmenta essencialment la temperatura de tremp, especialment pronunciadament per a l'acer amb alt contingut de carboni i alt contingut de crom.
Mètodes de càrregaSi la peça es col·loca en una forma irraonable durant l'escalfament, es produirà una deformació a causa del pes de la peça o una deformació a causa de l'extrusió mútua entre les peces, o una deformació a causa d'un escalfament i refredament desiguals a causa d'un apilament excessiu de les peces.
Mètode d'escalfamentPer a peces de formes complexes i gruixos variables, especialment aquelles amb elements d'alt contingut en carboni i aliatges, és crucial un procés d'escalfament lent i uniforme. Sovint cal utilitzar el preescalfament, i de vegades es requereixen múltiples cicles de preescalfament. Per a peces més grans que no es tracten eficaçment mitjançant el preescalfament, l'ús d'un forn de resistència de caixa amb escalfament controlat pot reduir la distorsió causada per l'escalfament ràpid.
3. Operació de refrigeració
La deformació per refredament és principalment el resultat del procés de refredament. La selecció adequada del medi de refredament, un funcionament hàbil i cada pas del procés de refredament influeixen directament en la deformació per refredament.
Selecció del medi de refredamentTot i garantir la duresa desitjada després del tremp, s'haurien de preferir mitjans de tremp més suaus per minimitzar la distorsió. Es recomana l'ús de mitjans de bany escalfats per al refredament (per facilitar l'endreçament mentre la peça encara està calenta) o fins i tot refredament per aire. Els mitjans amb velocitats de refredament entre l'aigua i l'oli també poden substituir els mitjans duals aigua-oli.
—Refrigeració per aireEl refredament per aire és eficaç per reduir la deformació per refredament de l'acer d'alta velocitat, l'acer per a motlles de crom i l'acer de microdeformació per refredament per aire. Per a l'acer 3Cr2W8V que no requereix una alta duresa després del refredament, el refredament per aire també es pot utilitzar per reduir la deformació ajustant correctament la temperatura de refredament.
—Refredament i tremp de l'oliL'oli és un mitjà de refredament amb una velocitat de refredament molt més baixa que l'aigua, però per a peces amb alta trempabilitat, mida petita, forma complexa i gran tendència a la deformació, la velocitat de refredament de l'oli és massa alta, però per a peces de mida petita però mala trempabilitat, la velocitat de refredament de l'oli és insuficient. Per resoldre les contradiccions anteriors i aprofitar al màxim el refredament de l'oli per reduir la deformació per refredament de les peces, s'han adoptat mètodes per ajustar la temperatura de l'oli i augmentar la temperatura de refredament per ampliar la utilització de l'oli.
—Canvi de la temperatura de l'oli de refredamentL'ús de la mateixa temperatura d'oli per al refredament per reduir la deformació per refredament encara presenta els següents problemes: quan la temperatura de l'oli és baixa, la deformació per refredament encara és gran, i quan la temperatura de l'oli és alta, és difícil assegurar la duresa de la peça després del refredament. Sota l'efecte combinat de la forma i el material d'algunes peces, augmentar la temperatura de l'oli de refredament també pot augmentar la seva deformació. Per tant, és molt necessari determinar la temperatura de l'oli de refredament després de superar la prova segons les condicions reals del material de la peça, la mida de la secció transversal i la forma.
Quan s'utilitza oli calent per al refredament, per evitar incendis causats per una temperatura elevada de l'oli durant el refredament i el refredament, s'ha d'instal·lar l'equip d'extinció d'incendis necessari a prop del dipòsit d'oli. A més, s'ha de comprovar regularment l'índex de qualitat de l'oli de refredament i s'ha de reposar o substituir l'oli nou a temps.
—Augmentar la temperatura d'enfriamentAquest mètode és adequat per a peces d'acer al carboni de secció transversal petita i peces d'acer d'aliatge lleugerament més grans que no poden complir els requisits de duresa després de l'escalfament i la conservació de la calor a temperatures normals de refredament i el refredament en oli. Augmentant adequadament la temperatura de refredament i després el refredament en oli, es pot aconseguir l'efecte d'enduriment i reducció de la deformació. Quan s'utilitza aquest mètode per refredar, s'ha de tenir cura per evitar problemes com l'engruiximent del gra, la reducció de les propietats mecàniques i la vida útil de la peça a causa de l'augment de la temperatura de refredament.
—Classificació i trempQuan la duresa de refredament pugui complir els requisits de disseny, la classificació i el reveniment del medi de bany calent s'han d'utilitzar completament per aconseguir l'objectiu de reduir la deformació per refredament. Aquest mètode també és eficaç per a acer estructural al carboni de secció petita i baixa templabilitat i acer per a eines, especialment acer per a matrius que contenen crom i peces d'acer d'alta velocitat amb alta templabilitat. La classificació del medi de bany calent i el mètode de refredament del reveniment són els mètodes de refredament bàsics per a aquest tipus d'acer. De la mateixa manera, també és eficaç per a aquells acers al carboni i acers estructurals de baix aliatge que no requereixen una alta duresa de refredament.
Quan es fa un bany calent, cal tenir en compte els següents aspectes:
En primer lloc, quan s'utilitza un bany d'oli per a la classificació i el refredament isotèrmic, la temperatura de l'oli s'ha de controlar estrictament per evitar que es produeixi un incendi.
En segon lloc, quan es refreda amb sals de nitrat, el dipòsit de sal de nitrat ha d'estar equipat amb els instruments i dispositius de refrigeració per aigua necessaris. Per a altres precaucions, consulteu la informació pertinent i no les repetirem aquí.
En tercer lloc, la temperatura isotèrmica s'ha de controlar estrictament durant el refredament isotèrmic. Una temperatura alta o baixa no és propícia per reduir la deformació del refredament. A més, durant el tremp, s'ha de seleccionar el mètode de penjament de la peça per evitar la deformació causada pel pes de la peça.
En quart lloc, quan s'utilitza un tremp isotèrmic o gradual per corregir la forma de la peça mentre està calenta, les eines i els accessoris han d'estar completament equipats i l'acció ha de ser ràpida durant el funcionament. Evitar efectes adversos sobre la qualitat del tremp de la peça.
Operació de refrigeracióUn funcionament hàbil durant el procés de refredament té un impacte significatiu en la deformació per refredament, especialment quan s'utilitzen mitjans de refredament d'aigua o oli.
-Direcció correcta d'entrada del medi d'extincióNormalment, les peces de treball simètricament equilibrades o en forma de vareta allargada s'han de tremper verticalment al medi. Les peces asimètriques es poden tremper en angle. La direcció correcta té com a objectiu garantir un refredament uniforme a totes les peces, amb zones de refredament més lentes que entren primer al medi, seguides de seccions de refredament més ràpides. A la pràctica, és vital tenir en compte la forma de la peça i la seva influència en la velocitat de refredament.
-Moviment de peces en medi de refredamentLes peces que es refreden lentament han d'estar orientades cap al medi de refredament. Les peces amb formes simètriques han de seguir una trajectòria equilibrada i uniforme en el medi, mantenint una petita amplitud i un moviment ràpid. Per a peces primes i allargades, l'estabilitat durant el refredament és crucial. Eviteu el balanceig i considereu l'ús de pinces en lloc de lligadures de filferro per a un millor control.
-Velocitat de refredamentLes peces s'han de trempar ràpidament. Particularment per a peces primes i en forma de vareta, les velocitats de trempat més lentes poden provocar una major deformació per flexió i diferències en la deformació entre seccions trempades en diferents moments.
-Refrigeració controladaPer a peces amb diferències significatives en la mida de la secció transversal, protegiu les seccions de refredament més ràpid amb materials com ara corda d'amiant o làmines metàl·liques per reduir la seva velocitat de refredament i aconseguir un refredament uniforme.
-Temps de refredament a l'aiguaPer a peces que pateixen principalment deformacions a causa d'estrès estructural, escurceu-ne el temps de refredament en aigua. Per a peces que pateixen principalment deformacions a causa d'estrès tèrmic, allargueu-ne el temps de refredament en aigua per reduir la deformació per tremp.
Editat per May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicació: 21 de febrer de 2024
