מה הקשר בין תהליך טיפול בחום, פעולה ודפורמציה?

במהלך טיפול בחום של אלומיניום וסגסוגות אלומיניום, נתקלים בדרך כלל בבעיות שונות, כגון:

-מיקום חלק לא תקין: זה יכול להוביל לעיוות חלק, לעתים קרובות עקב הסרת חום לא מספקת על ידי המדיום המכווה בקצב מהיר מספיק כדי להשיג את התכונות המכניות הרצויות.

-חימום מהיר: זה יכול לגרום לעיוות תרמי; מיקום נכון של החלק מסייע להבטיח חימום אחיד.

-התחממות יתר: זה יכול להוביל להמסה חלקית או להמסה אוקטית.

- קנה המידה של פני השטח / חמצון בטמפרטורה גבוהה.

-טיפול בהזדקנות מוגזם או לא מספק, שניהם עלולים לגרום לאובדן תכונות מכניות.

-תנודות בפרמטרים של זמן/טמפרטורה/מרווה שיכולות לגרום לסטיות בתכונות מכניות ו/או פיזיקליות בין חלקים ואצוות.

בנוסף, אחידות טמפרטורה ירודה, זמן בידוד לא מספיק וקירור לקוי במהלך טיפול בחום בתמיסה יכולים כולם לתרום לתוצאות לא נאותות.

טיפול בחום הוא תהליך תרמי מכריע בתעשיית האלומיניום, בואו נעמיק בידע בנושא נוסף.

1. טיפול מקדים

תהליכי טיפול מקדים המשפרים את המבנה ומקלים על הלחץ לפני ההמרה מועילים להפחתת העיוותים. טיפול מקדים כרוך בדרך כלל בתהליכים כמו חישול ספירואידיזציה וחישול הפגת מתחים, וחלקם גם מאמצים טיפול מרווה וטיפוס או מנרמל.

חישול הקלה במתח: במהלך העיבוד, מתחים שיוריים יכולים להתפתח עקב גורמים כמו שיטות עיבוד, שילוב הכלים ומהירויות חיתוך. חלוקה לא אחידה של הלחצים הללו עלולה להוביל לעיוות במהלך המרווה. כדי למתן את ההשפעות הללו, יש צורך בחישול הפגת מתחים לפני המרווה. הטמפרטורה עבור חישול הפגת מתח היא בדרך כלל 500-700 מעלות צלזיוס. בחימום במדיום אוויר משתמשים בטמפרטורה של 500-550 מעלות צלזיוס עם זמן החזקה של 2-3 שעות למניעת חמצון ושחרור. יש לשקול עיוות חלק עקב משקל עצמי במהלך הטעינה, והליכים אחרים דומים לחישול רגיל.

טיפול בחימום מוקדם לשיפור המבנה: זה כולל חישול spheroidizing, כיבוי ו-tempering, טיפול מנרמל.

חישול כדורית: חיוני עבור פלדת כלי פחמן ופלדת כלי סגסוגת במהלך טיפול בחום, המבנה המתקבל לאחר חישול כדורי משפיע באופן משמעותי על מגמת העיוות במהלך ההמרה. על ידי התאמת המבנה שלאחר החישול, ניתן להפחית את העיוות הרגיל במהלך ההמרה.

-שיטות קדם-טיפול אחרות: ניתן להשתמש בשיטות שונות כדי להפחית את עיוות ההמרה, כגון מרווה וטמפרור, טיפול מנרמל. בחירת טיפולים מקדימים מתאימים כמו כיבוי וטימפינג, נורמליזציה של טיפול בהתבסס על סיבת העיוות והחומר של החלק יכולה להפחית ביעילות את העיוות. עם זאת, זהירות נחוצה למתחים שיוריים ולעלייה בקשיות לאחר הטמפרור, במיוחד טיפול ההמרה והחיסום יכולים להפחית את ההתרחבות במהלך ההמרה עבור פלדות המכילות W ו-Mn, אך יש לה השפעה מועטה על הפחתת העיוות עבור פלדות כגון GCr15.

בייצור מעשי, זיהוי הגורם לעיוות המרווה, בין אם זה בגלל מתחים שיוריים או מבנה לקוי, חיוני לטיפול יעיל. חישול הפגת מתח צריך להתבצע עבור עיוות הנגרם על ידי מתחים שיוריים, בעוד טיפולים כמו חישול שמשנים את המבנה אינם נחוצים, ולהיפך. רק כך ניתן להשיג את המטרה של הפחתת עיוות מרווה כדי להוזיל עלויות ולהבטיח איכות.

2. פעולת חימום מרווה

טמפרטורת כיבוי: טמפרטורת ההמרה משפיעה באופן משמעותי על העיוות. נוכל להשיג את המטרה של הפחתת העיוות על ידי התאמת טמפרטורת ההמרה, או שקצבת העיבוד השמורה זהה לטמפרטורת ההמרה כדי להשיג את המטרה של הפחתת העיוות, או שנבחרה ושמורה באופן סביר את קצבת העיבוד וטמפרטורת ההמרה לאחר בדיקות טיפול בחום , על מנת להפחית את קצבת העיבוד שלאחר מכן. השפעת טמפרטורת ההמרה על עיוות ההמרה אינה קשורה רק לחומר המשמש בחומר העבודה, אלא גם קשורה לגודל ולצורה של חומר העבודה. כאשר הצורה והגודל של חומר העבודה שונים מאוד, למרות שהחומר של חומר העבודה זהה, מגמת עיוות ההמרה שונה למדי, ועל המפעיל לשים לב למצב זה בייצור בפועל.

מרווה זמן החזקה: בחירת זמן ההחזקה לא רק מבטיחה חימום יסודי והשגת הקשיות הרצויה או התכונות המכניות לאחר ההמרה, אלא גם לוקחת בחשבון את השפעתו על עיוות. הארכת זמן החזקת ההמרה מעלה למעשה את טמפרטורת ההמרה, בולטת במיוחד עבור פלדת פחמן גבוהה ופלדת כרום גבוהה.

שיטות טעינה: אם חומר העבודה מונח בצורה בלתי סבירה במהלך החימום, זה יגרום לעיוות עקב משקל חומר העבודה או עיוות עקב שחול הדדי בין חלקי העבודה, או עיוות עקב חימום וקירור לא אחידים עקב הערימה מוגזמת של חלקי העבודה.

שיטת חימום: עבור חלקי עבודה בעלי צורה מורכבת ובעובי משתנה, במיוחד אלה עם אלמנטים גבוהים של פחמן וסגסוגת, תהליך חימום איטי ואחיד הוא חיוני. שימוש בחימום מוקדם הוא לעתים קרובות הכרחי, לפעמים דורש מחזורי חימום מוקדם מרובים. עבור חלקי עבודה גדולים יותר שאינם מטופלים ביעילות באמצעות חימום מוקדם, שימוש בתנור עמידות בקופסה עם חימום מבוקר יכול להפחית את העיוות הנגרם על ידי חימום מהיר.

3. פעולת קירור

עיוות מרווה נובע בעיקר מתהליך הקירור. בחירת מדיום מרווה נכון, פעולה מיומנת וכל שלב בתהליך הקירור משפיעים ישירות על עיוות ההמרה.

מבחר בינוני מרווה: תוך הבטחת הקשיות הרצויה לאחר ההמרה, יש להעדיף מדיית מרווה עדינה יותר כדי למזער עיוותים. מומלץ להשתמש באמצעי אמבט מחוממים לקירור (כדי להקל על היישור כשהחלק עדיין חם) או אפילו קירור אוויר מומלץ. מדיומים עם קצבי קירור בין מים לשמן יכולים גם להחליף מדיומים דואליים של מים-שמן.

-כיבוי קירור אוויר: כיבוי קירור אוויר יעיל להפחתת עיוות ההמרה של פלדה מהירה, פלדת עובש כרום ופלדה מיקרו דפורמציה בקירור אוויר. עבור פלדת 3Cr2W8V שאינה דורשת קשיות גבוהה לאחר ההמרה, ניתן להשתמש במרווה האוויר כדי להפחית את העיוות על ידי התאמה נכונה של טמפרטורת ההמרה.

-קירור וריבוי שמן: שמן הוא מדיום מרווה עם קצב קירור נמוך בהרבה ממים, אך עבור חלקי עבודה בעלי יכולת התקשות גבוהה, גודל קטן, צורה מורכבת ונטיית דפורמציה גדולה, קצב הקירור של השמן גבוה מדי, אך עבור חלקי עבודה בעלי גודל קטן אך גרוע התקשות, קצב הקירור של השמן אינו מספיק. על מנת לפתור את הסתירות לעיל ולעשות שימוש מלא ברווית השמן כדי להפחית את עיוות ההמרה של חלקי עבודה, אנשים אימצו שיטות של התאמת טמפרטורת השמן והגדלת טמפרטורת ההמרה כדי להרחיב את ניצול השמן.

-שינוי הטמפרטורה של שמן מרווה: שימוש באותה טמפרטורת השמן להרווה כדי להפחית את עיוות ההמרה עדיין יש את הבעיות הבאות, כלומר, כאשר טמפרטורת השמן נמוכה, עיוות ההמרה עדיין גדול, וכאשר טמפרטורת השמן גבוהה, קשה להבטיח כי חומר עבודה לאחר קשיות המרווה. תחת ההשפעה המשולבת של צורה וחומר של חלקי עבודה מסוימים, הגדלת הטמפרטורה של שמן מרווה עשויה גם להגביר את העיוות שלו. לכן, יש צורך מאוד לקבוע את טמפרטורת השמן של שמן ההמרה לאחר מעבר הבדיקה על פי התנאים בפועל של חומר העבודה, גודל חתך וצורה.

בעת שימוש בשמן חם לכיבוי, על מנת למנוע שריפה הנגרמת מטמפרטורת שמן גבוהה הנגרמת על ידי כיבוי וקירור, יש להצטייד בציוד כיבוי אש הכרחי ליד מיכל השמן. בנוסף, יש לבדוק באופן קבוע את מדד האיכות של שמן מרווה, ולחדש או להחליף שמן חדש בזמן.

-הגבר את טמפרטורת ההמרה: שיטה זו מתאימה לחלקי עבודה מפלדת פחמן בחתך קטן וחלקי עבודה מפלדת סגסוגת מעט גדולים יותר שאינם יכולים לעמוד בדרישות הקשיות לאחר חימום ושימור חום בטמפרטורות מרווה רגילות וריווי שמן. על ידי הגדלת טמפרטורת ההמרה כראוי ולאחר מכן כיבוי השמן, ניתן להשיג את ההשפעה של התקשות והפחתת דפורמציה. בעת שימוש בשיטה זו למרווה, יש להקפיד על מניעת בעיות כגון התגבשות גרגרים, הפחתה של תכונות מכניות וחיי השירות של חומר העבודה עקב עלייה בטמפרטורת ההמרה.

-סיווג וצמצום: כאשר קשיות ההמרה יכולה לעמוד בדרישות התכנון, יש לנצל באופן מלא את הסיווג והחזק של מדיום האמבט החם כדי להשיג את המטרה של הפחתת עיוות ההמרה. שיטה זו יעילה גם לפלדת מבני פחמן בחתך קטן עם יכולת התקשות נמוכה ופלדת כלי עבודה, במיוחד פלדת תבנית המכילה כרום וחלקי עבודה מפלדה במהירות גבוהה עם יכולת התקשות גבוהה. הסיווג של מדיום אמבט חם ושיטת הקירור של חימום הם שיטות ההמרה הבסיסיות לסוג זה של פלדה. באופן דומה, הוא יעיל גם לאותן פלדות פחמן ופלדות מבניות בעלות סגסוגת נמוכה שאינן דורשות קשיות מרווה גבוהה.

כאשר מרבים עם אמבטיה חמה, יש לשים לב לנושאים הבאים:

ראשית, כאשר משתמשים באמבט שמן לדירוג ולכיבוי איזותרמי, יש לשלוט בקפדנות על טמפרטורת השמן כדי למנוע התרחשות של שריפה.

שנית, כאשר מרווה עם ציוני מלח חנקתי, מיכל המלח החנקתי צריך להיות מצויד במכשירים הדרושים והתקני קירור מים. לאמצעי זהירות אחרים, אנא עיין במידע הרלוונטי, ולא יחזור עליהם כאן.

שלישית, יש לשלוט בקפדנות על הטמפרטורה האיזוטרמית במהלך כיבוי איזותרמי. טמפרטורה גבוהה או נמוכה אינה תורמת להפחתת עיוות מרווה. בנוסף, במהלך ההחמצה, יש לבחור את שיטת התלייה של חומר העבודה כדי למנוע עיוות הנגרם על ידי משקל חומר העבודה.

רביעית, כאשר משתמשים במרווה איזותרמית או מדורגת כדי לתקן את צורת חומר העבודה בעודו חם, הכלים והמתקנים צריכים להיות מצוידים במלואם, והפעולה צריכה להיות מהירה במהלך הפעולה. מנע השפעות שליליות על איכות ההמרה של חומר העבודה.

פעולת קירור: לפעולה מיומנת במהלך תהליך הקירור יש השפעה משמעותית על עיוות המרווה, במיוחד כאשר נעשה שימוש במים או במדיומים למרווה.

-כיוון נכון של כניסת מרווה בינונית: בדרך כלל, חלקי עבודה מאוזנים סימטריים או מוארכים דמויי מוט צריכים להיות מרווים אנכית לתוך המדיום. ניתן להרווה חלקים אסימטריים בזווית. הכיוון הנכון שואף להבטיח קירור אחיד בכל החלקים, כאשר אזורי קירור איטיים יותר נכנסים תחילה למדיום, ולאחר מכן קטעי קירור מהירים יותר. התחשבות בצורת חומר העבודה והשפעתו על מהירות הקירור חיונית בפועל.

-הזזה של חלקי עבודה במדיום מרווה: חלקי קירור איטי צריכים לפנות למדיום ההמרה. חלקי עבודה בעלי צורה סימטרית צריכים ללכת בדרך מאוזנת ואחידה במדיום, תוך שמירה על משרעת קטנה ותנועה מהירה. עבור חלקי עבודה דקים ומוארכים, יציבות במהלך ההמרה היא קריטית. הימנע מנדנדה ושקול להשתמש במלחצים במקום כריכת חוט לשליטה טובה יותר.

-מהירות כיבוי: חלקי עבודה צריכים להיות מרווים במהירות. במיוחד עבור חלקי עבודה דקיקים דמויי מוט, מהירויות המרווה איטיות יותר עלולות להוביל לעיוות כיפוף מוגבר ולהבדלים בעיוות בין קטעים שהורו בזמנים שונים.

-קירור מבוקר: עבור חלקי עבודה עם הבדלים משמעותיים בגודל החתך, הגן על חלקים המתקררים מהר יותר עם חומרים כמו חבל אסבסט או יריעות מתכת כדי להפחית את קצב הקירור שלהם ולהשיג קירור אחיד.

-זמן קירור במים: עבור חלקי עבודה שחווים בעיקר דפורמציה עקב מתח מבני, קצר את זמן הקירור שלהם במים. עבור חלקי עבודה שעוברים בעיקר דפורמציה עקב מתח תרמי, הארך את זמן הקירור שלהם במים כדי להפחית את דפורמציה המרווה.

עריכה מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminium