عملیات حرارتی قطعات ماشینکاری شده CNC

عملیات حرارتی را می توان برای بسیاری از آلیاژهای فلزی اعمال کرد تا به طور قابل توجهی خواص فیزیکی کلیدی مانند سختی، استحکام یا ماشین کاری را بهبود بخشد.این تغییرات به دلیل تغییر در ریزساختار، گاهی به دلیل تغییر در ترکیب شیمیایی مواد است.

این درمان ها شامل حرارت دادن آلیاژهای فلزی تا (معمولاً) دماهای شدید و سپس خنک کردن آنها در شرایط کنترل شده است.دمایی که ماده در آن گرم می شود، زمان حفظ دما و سرعت خنک شدن تا حد زیادی بر خواص فیزیکی نهایی آلیاژ فلز تأثیر می گذارد.
در این مقاله، عملیات حرارتی مربوط به آلیاژهای فلزی که بیشتر در ماشین‌کاری CNC استفاده می‌شوند را بررسی می‌کنیم.با تشریح تاثیر این فرآیندها بر خواص قطعه نهایی، این مقاله به شما در انتخاب مواد مناسب برای کاربرد خود کمک می کند.
زمان انجام عملیات حرارتی
عملیات حرارتی را می توان برای آلیاژهای فلزی در طول فرآیند تولید اعمال کرد.برای قطعات ماشینکاری شده CNC، عملیات حرارتی به طور کلی برای موارد زیر قابل استفاده است:

قبل از پردازش CNC: هنگامی که آلیاژهای فلزی استاندارد مورد نیاز است، ارائه دهندگان خدمات CNC مستقیماً قطعات را از مواد موجود پردازش می کنند.این معمولا بهترین انتخاب برای کوتاه کردن زمان تحویل است.
بعد از ماشینکاری CNC: برخی عملیات حرارتی به طور قابل توجهی سختی مواد را افزایش می دهند یا به عنوان مراحل تکمیلی پس از شکل دهی استفاده می شوند.در این موارد، عملیات حرارتی پس از پردازش CNC انجام می شود، زیرا سختی بالا باعث کاهش ماشینکاری مواد می شود.به عنوان مثال، این روش استاندارد برای قطعات فولادی ابزار ماشینکاری CNC است.
عملیات حرارتی متداول مواد CNC: بازپخت، تنش زدایی و تمپر
بازپخت، تلطیف و تنش زدایی همگی شامل حرارت دادن یک آلیاژ فلز تا دمای بالا و سپس سرد کردن آهسته مواد، معمولاً در هوا یا در کوره است.آنها در دمایی که مواد در آن گرم می شوند و ترتیب تولید آن متفاوت هستند.
در طی فرآیند بازپخت، فلز تا دمای بسیار بالا گرم می شود و سپس به آرامی سرد می شود تا ریزساختار مورد نظر به دست آید.آنیل کردن معمولاً برای همه آلیاژهای فلزی پس از شکل‌گیری و قبل از هر گونه پردازش بیشتر انجام می‌شود تا نرم شوند و قابلیت ماشینکاری آنها بهبود یابد.اگر عملیات حرارتی دیگری مشخص نشده باشد، اکثر قطعات CNC ماشینکاری شده دارای خواص مواد در حالت آنیل خواهند بود.
تنش زدایی شامل گرم کردن قطعات تا دمای بالا (اما کمتر از بازپخت) است که معمولاً بعد از ماشینکاری CNC برای از بین بردن تنش پسماند ایجاد شده در طول تولید استفاده می شود.به این ترتیب می توان قطعاتی با خواص مکانیکی سازگارتر تولید کرد.
تمپر کردن همچنین قطعات را در دمایی کمتر از دمای بازپخت گرم می‌کند، که معمولاً پس از خاموش کردن فولاد کم کربن (1045 و A36) و فولاد آلیاژی (4140 و 4240) برای کاهش شکنندگی و بهبود خواص مکانیکی آنها استفاده می‌شود.

فرو نشاندن
کوئنچ شامل حرارت دادن فلز تا دمای بسیار بالا و سپس سرد کردن سریع آن است، معمولاً با غوطه ور کردن مواد در روغن یا آب یا قرار دادن آن در معرض جریان هوای سرد.خنک‌سازی سریع تغییرات ریزساختاری را که هنگام گرم شدن مواد رخ می‌دهد، قفل می‌کند و در نتیجه سختی بسیار بالایی قطعات ایجاد می‌شود.
قطعات معمولاً به عنوان آخرین مرحله از فرآیند تولید پس از پردازش CNC خاموش می شوند (به این فکر کنید که آهنگر تیغه را در روغن غوطه ور می کند)، زیرا افزایش سختی پردازش مواد را دشوارتر می کند.
فولاد ابزار پس از ماشینکاری CNC برای بدست آوردن ویژگی های سختی سطح بسیار بالا خاموش می شود.سپس سختی حاصل را می توان با استفاده از فرآیند تمپر کنترل کرد.به عنوان مثال، فولاد ابزار A2 دارای سختی 63-65 Rockwell C پس از کوئنچ است، اما می توان آن را تا سختی بین 42-62 HRC تنظیم کرد.تمپر کردن می‌تواند عمر مفید قطعات را طولانی‌تر کند، زیرا تمپر کردن می‌تواند شکنندگی را کاهش دهد (بهترین نتیجه زمانی حاصل می‌شود که سختی 56-58 HRC باشد).

سخت شدن بارش
سخت شدن بارش یا پیری دو اصطلاحی هستند که معمولاً برای توصیف یک فرآیند استفاده می شوند.سخت شدن رسوبی یک فرآیند سه مرحله ای است: ابتدا مواد را تا دمای بالا گرم می کنند، سپس خاموش می کنند و در نهایت تا دمای پایین برای مدت طولانی گرم می شوند (پیری).این امر منجر به انحلال عناصر آلیاژی به صورت ذرات مجزا از اجزای مختلف و توزیع یکنواخت آنها در زمینه فلزی می شود، همانطور که کریستال های قند در هنگام گرم کردن محلول در آب حل می شوند.
پس از سخت شدن بارش، استحکام و سختی آلیاژهای فلزی به سرعت افزایش می یابد.به عنوان مثال 7075 آلیاژ آلومینیوم است که معمولاً در صنایع هوافضا برای ساخت قطعاتی با مقاومت کششی معادل فولاد ضد زنگ استفاده می شود و وزن آن کمتر از 3 برابر است.جدول زیر اثر سخت شدن بارندگی در آلومینیوم 7075 را نشان می دهد:
همه فلزات را نمی توان به این روش عملیات حرارتی کرد، اما مواد سازگار سوپرآلیاژ در نظر گرفته می شوند و برای کاربردهای با کارایی بسیار بالا مناسب هستند.متداول‌ترین آلیاژهای سخت‌کننده رسوبی مورد استفاده در CNC به شرح زیر خلاصه می‌شوند:
سخت شدن و کربوریزه کردن کیس

سخت شدن کیس یک سری عملیات حرارتی است که می تواند باعث شود سطح قطعات سختی بالایی داشته باشد در حالی که مواد زیر آن نرم باقی می مانند.این معمولاً به افزایش سختی قطعه در کل حجم ترجیح داده می شود (مثلاً با خاموش کردن)، زیرا قطعات سخت تر نیز شکننده تر هستند.
کربوریزاسیون رایج ترین عملیات حرارتی سخت شدن مورد است.این شامل گرم کردن فولاد کم کربن در یک محیط غنی از کربن و سپس خاموش کردن قطعات برای قفل کردن کربن در ماتریس فلزی است.این باعث افزایش سختی سطح فولاد می شود، همانطور که آندایزینگ سختی سطح آلیاژهای آلومینیوم را افزایش می دهد.
نحوه تعیین عملیات حرارتی در سفارش شما:
هنگام سفارش CNC، می توانید به سه روش درخواست عملیات حرارتی کنید:
به استانداردهای ساخت مراجعه کنید: بسیاری از عملیات حرارتی استاندارد شده و به طور گسترده استفاده می شود.به عنوان مثال، نشانگرهای T6 در آلیاژهای آلومینیوم (6061-T6، 7075-T6، و غیره) نشان می دهد که مواد بارندگی سخت شده است.
سختی مورد نیاز را مشخص کنید: این یک روش معمول برای تعیین عملیات حرارتی و سخت شدن مورد فولادهای ابزار است.این عملیات حرارتی مورد نیاز پس از ماشینکاری CNC را برای سازنده توضیح می دهد.به عنوان مثال، برای فولاد ابزار D2، معمولاً سختی 56-58 HRC مورد نیاز است.

چرخه عملیات حرارتی را مشخص کنید: زمانی که جزئیات عملیات حرارتی مورد نیاز مشخص باشد، می توان این جزئیات را هنگام سفارش به تامین کننده اطلاع داد.این به شما اجازه می دهد تا به طور خاص ویژگی های مواد برنامه را تغییر دهید.البته این نیاز به دانش متالورژی پیشرفته دارد.
حساب سرانگشتی
1. می توانید عملیات حرارتی را در دستور پردازش CNC با مراجعه به مواد خاص، ارائه الزامات سختی یا توصیف چرخه تصفیه مشخص کنید.
2. آلیاژهای سخت کننده بارشی (مانند Al 6061-T6، Al 7075-T6 و SS 17-4) را برای سخت ترین کاربردها انتخاب کنید زیرا دارای استحکام و سختی بسیار بالایی هستند.
3. در مواقعی که نیاز به بهبود سختی در کل حجم قطعه باشد، کوئنچ ترجیح داده می شود و برای افزایش سختی فقط سختی سطحی (کربوریزه کردن) روی سطح قطعه انجام می شود.