טיפולי חום לחלקים בעיבוד CNC

למד כיצד ניתן ליישם טיפולי חום על סגסוגות מתכת רבות כדי לשפר באופן דרסטי תכונות פיזיקליות מפתח כמו קשיות, חוזק ויכולת עיבוד.

מבוא
ניתן ליישם טיפולי חום על סגסוגות מתכת רבות כדי לשפר באופן דרסטי תכונות פיזיקליות מפתח (למשל קשיות, חוזק או יכולת עיבוד).שינויים אלה קורים עקב שינויים במבנה המיקרו, ולפעמים, ההרכב הכימי של החומר.

טיפולים אלה כוללים חימום של סגסוגות המתכת לטמפרטורות קיצוניות (בדרך כלל), ולאחר מכן שלב קירור בתנאים מבוקרים.הטמפרטורה שאליה מחומם החומר, הזמן שבו הוא נשמר בטמפרטורה זו וקצב הקירור כולם משפיעים מאוד על התכונות הפיזיקליות הסופיות של סגסוגת המתכת.

במאמר זה, סקרנו את טיפולי החום הרלוונטיים לסגסוגות המתכת הנפוצות ביותר בעיבוד CNC.על ידי תיאור ההשפעה של תהליכים אלה למאפיינים של החלק הסופי, מאמר זה יעזור לך לבחור את החומר המתאים ליישומים שלך.

מתי מיישמים טיפולי חום
ניתן ליישם טיפולי חום על סגסוגות מתכת לאורך תהליך הייצור.עבור חלקים בעיבוד CNC, טיפולי חום מיושמים בדרך כלל בין:

לפני עיבוד CNC: כאשר מתבקשת דרגה סטנדרטית של סגסוגת מתכת זמינה, ספק שירותי ה-CNC יעבד את החלקים ישירות מחומר המניות הזה.לרוב זוהי האפשרות הטובה ביותר לצמצום זמני אספקה.

לאחר עיבוד CNC: טיפולי חום מסוימים מגבירים משמעותית את קשיות החומר או משמשים כשלב גימור לאחר הצורה.במקרים אלו, הטיפול בחום מיושם לאחר עיבוד CNC, שכן קשיות גבוהה מפחיתה את יכולת העיבוד של חומר.לדוגמה, זהו נוהג סטנדרטי בעת עיבוד CNC חלקי פלדה של כלי עבודה.

טיפולי חום נפוצים לחומרי CNC
חישול, הפגת מתחים ומזג
חישול, חישול והורדת מתח כרוכים כולם בחימום סגסוגת המתכת לטמפרטורה גבוהה ובהמשך קירור החומר בקצב איטי, בדרך כלל באוויר או בתנור.הם נבדלים בטמפרטורה שאליה מחומם החומר ובסדר בתהליך הייצור.

בחישול, המתכת מחוממת לטמפרטורה גבוהה מאוד ולאחר מכן מתקררת באיטיות כדי להשיג את המיקרו-מבנה הרצוי.חישול מיושם בדרך כלל על כל סגסוגות המתכת לאחר היווצרות ולפני כל עיבוד נוסף כדי לרכך אותן ולשפר את יכולת העיבוד שלהן.אם לא צוין טיפול חום אחר, לרוב החלקים המעובדים בעיבוד CNC יהיו תכונות החומר של מצב החישול.

הפחתת מתח כרוכה בחימום של החלק לטמפרטורה גבוהה (אך נמוכה מהחישול) והיא משמשת בדרך כלל לאחר עיבוד CNC, כדי למנוע את הלחצים השיוריים שנוצרו מתהליך הייצור.כך מיוצרים חלקים בעלי תכונות מכניות עקביות יותר.

טמפרור גם מחמם את החלק בטמפרטורה נמוכה מהחישול, והוא משמש בדרך כלל לאחר כיבוי (ראה סעיף הבא) של פלדות עדינות (1045 ו-A36) ופלדות סגסוגת (4140 ו-4240) כדי להפחית את שבירותן ולשפר את הביצועים המכניים שלהן.

מרווה
כיבוי כרוך בחימום המתכת לטמפרטורה גבוהה מאוד, ולאחריו שלב קירור מהיר, בדרך כלל על ידי טבילת החומר בשמן או במים או חשיפה לזרם אוויר קריר.קירור מהיר "נועל" את השינויים במבנה המיקרו שהחומר עובר בעת חימום, וכתוצאה מכך חלקים בעלי קשיות גבוהה מאוד.

חלקים מרובים בדרך כלל כשלב אחרון בתהליך הייצור לאחר עיבוד CNC (חשבו על נפחים טובלים את הלהבים שלהם בשמן), שכן קשיות מוגברת מקשה על עיבוד החומר.

פלדות כלי עבודה מרובות לאחר עיבוד CNC כדי להשיג את תכונות קשיות פני השטח הגבוהות מאוד שלהן.לאחר מכן ניתן להשתמש בתהליך חיסום כדי לשלוט בקשיות המתקבלת.לדוגמה, פלדת כלי A2 היא בעלת קשיות של 63-65 Rockwell C לאחר ההמרה, אך ניתן לחסום אותה לקשיות הנעה בין 42 ל-62 HRC.טמפרור מאריך את חיי השירות של החלק, מכיוון שהוא מפחית את השבריריות (התוצאות הטובות ביותר מושגות עבור קשיות של 56-58 HRC).

התקשות משקעים (הזדקנות)
התקשות משקעים או הזדקנות הם שני מונחים המשמשים בדרך כלל לתיאור אותו תהליך.התקשות משקעים היא תהליך בן שלושה שלבים: החומר מחומם תחילה בטמפרטורה גבוהה, לאחר מכן מרווה ולבסוף מחומם לטמפרטורה נמוכה יותר למשך תקופה ארוכה (מיושן).זה גורם ליסודות הסגסוגת המופיעים בתחילה כחלקיקים נפרדים בעלי הרכב שונה להתמוסס ולהתפזר באופן אחיד במטריצת המתכת, באופן דומה שגביש הסוכר מתמוסס במים כאשר התמיסה מחוממת.

לאחר התקשות המשקעים, החוזק והקשיות של סגסוגות המתכת גדלים באופן דרסטי.לדוגמה, 7075 היא סגסוגת אלומיניום, הנפוצה בתעשייה האווירית, לייצור חלקים בעלי חוזק מתיחה דומה לפלדת אל חלד, תוך משקל נמוך פי 3.

הקשחת מארז ופחמימה
התקשות מארז היא משפחה של טיפולי חום שמביאים לחלקים בעלי קשיות גבוהה על פני השטח שלהם, בעוד שהחומרים בקו התחתון נשארים רכים.לעתים קרובות זה מועדף על פני הגדלת הקשיות של החלק בכל נפחו (לדוגמה, על ידי מרווה), שכן חלקים קשים יותר הם גם שבירים יותר.

קרבוריזציה היא טיפול החום הנפוץ ביותר להתקשות.זה כרוך בחימום של פלדות עדינות בסביבה עשירה בפחמן ובכיבוי שלאחר מכן של החלק כדי לנעול את הפחמן במטריצת המתכת.זה מגדיל את קשיות פני השטח של פלדות באופן דומה שהאילגון מגביר את קשיות פני השטח של סגסוגות אלומיניום.