Wärmebehandlung für CNC-bearbeitete Teile

Es gibt viele Möglichkeiten, die Eigenschaften von Metallen und ihre Reaktion auf Präzisionsbearbeitung zu verändern . Eines dieser Verfahren ist die Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung beeinflusst viele verschiedene Aspekte von Metallen, einschließlich Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Bearbeitbarkeit, Formbarkeit, Duktilität und Elastizität. Es beeinflusst auch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Metalls, wodurch sich die Verwendung des Metalls oder die zukünftige Arbeit des Metalls ändert. Diese Änderungen treten aufgrund von Änderungen in der Mikrostruktur und manchmal in der chemischen Zusammensetzung des Materials auf

Hier untersuchen wir sorgfältig die am häufigsten verwendeten Metalllegierungs-bezogenen Wärmebehandlungen in der CNC-Bearbeitung und wie sich diese Wärmebehandlungen auf Teile in der Präzisionsbearbeitung auswirken.

Was ist Wärmebehandlung?

Viele Standard-CNC-Produktionsanlagen verwenden eine Wärmebehandlung. Hersteller können die Festigkeit, Plastizität und Korrosionsbeständigkeit fertiger Komponenten ändern, indem sie Wärmebehandlungsprozesse einbeziehen.

Diese Behandlungen umfassen das Erhitzen der Metalllegierung auf eine (normalerweise) extreme Temperatur und das anschließende Abkühlen unter kontrollierten Bedingungen, um den physikalischen Zustand oder die mechanischen Eigenschaften des Materials zu ändern. Die Temperatur, auf die das Material erhitzt wird, die Zeit zum Aufrechterhalten dieser Temperatur und die Abkühlgeschwindigkeit haben einen großen Einfluss auf die endgültigen physikalischen Eigenschaften der Metalllegierung.

Ein Teil des Design- und Engineering-Prozesses besteht darin, zu bestimmen, welche physikalischen Eigenschaften für das Teil erforderlich sind, und das beste Metall auszuwählen, um diese Anforderungen zu erfüllen. Die Wärmebehandlung von Metalllegierungen vor oder nach der Verarbeitung kann wichtige physikalische Eigenschaften erheblich verbessern. Die Wärmebehandlung erhöht die Härte, Festigkeit oder Bearbeitbarkeit des Metalls.

Arten der Wärmebehandlung

Glühen

Glühen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem das Material auf eine kritische Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Der Glühprozess verändert die physikalische Struktur des Materials, wodurch es weicher und dehnbarer wird.

Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein Metall wie Aluminium, Kupfer, Stahl, Silber oder Messing auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und für eine gewisse Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, um sich einer Umwandlung zu unterziehen, und dann luftgekühlt wird. Dieser Prozess erhöht die Duktilität des Metalls und verringert die Härte, wodurch das Metall leichter zu verarbeiten ist. Kupfer, Silber und Messing können schnell oder langsam abgekühlt werden, während Eisenmetalle wie Stahl immer allmählich abgekühlt werden müssen, damit das Glühen stattfinden kann.

Das Glühen wird normalerweise durchgeführt, nachdem alle Metalllegierungen gebildet wurden und bevor sie weiter verarbeitet werden, um sie weicher zu machen und ihre Bearbeitbarkeit zu verbessern, so dass härtere Materialien nicht leicht reißen oder brechen. Wenn keine andere Wärmebehandlung angegeben ist, haben die meisten CNC-bearbeiteten Teile Materialeigenschaften im geglühten Zustand.

Tempern

Beim Anlassen werden Teile auch auf eine niedrigere Temperatur als beim Glühen erhitzt, normalerweise nach dem Abschrecken von Weichstahl (1045 und A36) und legiertem Stahl (4140 und 4240). Durch das Anlassen können Härte, Duktilität und Festigkeit von Metallen verändert werden, wodurch sie meist leichter zu verarbeiten sind. Das Metall wird auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Punkts erhitzt, da die niedrigere Temperatur die Sprödigkeit verringert, während die Härte erhalten bleibt.

Stressabbau

Der Spannungsabbau beinhaltet das Erhitzen des Teils auf eine hohe Temperatur (aber niedriger als Glühen) und das anschließende langsame Abkühlen des Teils. Es wird normalerweise nach der CNC-Bearbeitung verwendet, um die während des Herstellungsprozesses erzeugten Restspannungen zu beseitigen. Auf diese Weise können Teile mit konsistenteren mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.

Die Beseitigung von Spannungen ist eine notwendige Bedingung, um die inneren Spannungen des Materials im vorherigen Herstellungsprozess zu beseitigen. Wenn es keine Spannungsentlastung gibt, werden die Teile während des Gebrauchs reißen oder ihre Toleranz verlieren, was schließlich zu einer Beschädigung der Teile führen wird.

Löschen

Beim Abschrecken wird das Metall auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt. Üblicherweise wird das Material in Öl oder Wasser getaucht oder einem Kaltluftstrom ausgesetzt. Abhängig von den endgültigen mechanischen Eigenschaften, die das Teil erfordert, werden jedoch manchmal Polymere oder Salze verwendet . Schnelles Abkühlen „schließt“ die mikrostrukturellen Veränderungen ein, die das Material beim Erhitzen erfährt, was zu einer sehr hohen Härte des Teils führt.

Teile werden normalerweise nach der CNC-Bearbeitung als letzter Schritt im Herstellungsprozess abgeschreckt, um eine hohe Oberflächenhärte zu erreichen. Über den Anlassprozess kann dann die resultierende Härte kontrolliert werden. Beispielsweise beträgt die Härte von Werkzeugstahl A2 nach dem Abschrecken 63–65 HRC, er kann jedoch auf eine Härte zwischen 42 und 62 HRC angelassen werden. Das Anlassen kann die Sprödigkeit der Teile verringern und dadurch die Lebensdauer der Teile verlängern (die Härte beträgt 56-58 HRC für beste Ergebnisse).

Einsatzhärtung

Einsatzhärten ist eine Reihe von Wärmebehandlungen, die zu einer hohen Oberflächenhärte von Teilen führen können, während die Weichheit im Inneren des Materials erhalten bleibt. Dies ist normalerweise besser, als dem gesamten Volumen des Teils Härte hinzuzufügen (z. B. durch Abschrecken), da härtere Teile auch spröder sind.

Aufkohlen ist die häufigste Wärmebehandlung beim Einsatzhärten. Bei Metallen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. Stahl) muss zusätzlicher Kohlenstoff in die Oberfläche eingespritzt werden, und dann wird das Teil abgeschreckt, um den Kohlenstoff in der Metallmatrix einzuschließen, wodurch die Oberflächenhärte des Stahls auf ähnliche Weise wie bei erhöht wird So erhöht Eloxieren die Oberflächenhärte von Aluminiumlegierungen .

Das Einsatzhärten ist ein Prozess, der normalerweise als letzter Schritt nach der Bearbeitung des Teils verwendet wird. Kombinieren Sie hohe Hitze mit anderen Elementen und Chemikalien, um eine gehärtete Außenschicht zu erzeugen. Da das Härten Metalle spröder macht, ist das Oberflächenhärten für Anwendungen nützlich, die flexible Metalle mit dauerhaften Verschleißschichten erfordern.

Wann werden Wärmebehandlungen angewendet ?

Die Metalllegierung kann während des gesamten Herstellungsprozesses wärmebehandelt werden. Für CNC-Bearbeitungsteile werden normalerweise die folgenden Wärmebehandlungen verwendet:

Vor der CNC-Bearbeitung: Wenn es erforderlich ist, eine standardisierte Metalllegierung bereitzustellen, verarbeitet der CNC-Dienstleister die Teile direkt aus dem Lagermaterial. Dies ist normalerweise die beste Option, um die Lieferzeit zu verkürzen.

Nach der CNC-Bearbeitung: Bestimmte Wärmebehandlungen können die Härte des Materials erheblich erhöhen oder als Endbearbeitungsschritt nach dem Umformen verwendet werden. In diesen Fällen verringert eine hohe Härte die Bearbeitbarkeit des Materials, sodass eine Wärmebehandlung nach der CNC-Bearbeitung durchgeführt wird. Dies ist beispielsweise die Standardpraxis bei der CNC-Bearbeitung von Werkzeugstahlteilen.

So geben Sie eine Wärmebehandlung in Ihrer Bestellung an

Wenn Sie eine CNC-Bestellung aufgeben, gibt es drei Möglichkeiten, eine Wärmebehandlung anzufordern:

Geben Sie einen Verweis auf Herstellungsstandards an:

Viele Wärmebehandlungen sind standardisiert und weit verbreitet. Beispielsweise zeigt der T6-Indikator in Aluminiumlegierungen (6061-T6, 7075-T6 usw.) an, dass das Material ausscheidungsgehärtet wurde.

Geben Sie die gewünschte Härte an:

Dies ist ein gängiges Verfahren zur Festlegung der Wärmebehandlung und Oberflächenhärtung von Werkzeugstählen. Dies zeigt dem Hersteller, welche Wärmebehandlung er nach der CNC-Bearbeitung durchführen muss. Bei D2-Werkzeugstahl beträgt die Härte beispielsweise normalerweise 56–58 HRC.

Wärmebehandlungszyklus angeben:

Dies erfordert fortgeschrittene metallurgische Kenntnisse. Wenn Sie verstehen, wie sich unterschiedliche Wärmebehandlungen auf Metalle auswirken, können Sie den erforderlichen Wärmebehandlungsprozess angeben, um die Materialeigenschaften der Anwendung gezielt zu modifizieren.