Toplinska obrada za glavni okvir AHYW strojeva
Anhui Yawei trenutačno primjenjuje toplinsku obradu za sve okvire strojnog lima koji mogu dugotrajno eliminirati materijalni stres s mini deformacijom, uglavnom uključuju glavne okvire CNC Synchro Pressbrakes, CNC auto pressbrake backgauges, strojevi za rezanje vlakana glavni okvir.
Toplinska obrada (ili toplinska obrada ) skupina je industrijskih i metalnih procesa koji se koriste za mijenjanje fizičkih i ponekad kemijskih svojstava materijala. Najčešća primjena je metalurška . Toplinski tretmani se također koriste u proizvodnji mnogih drugih materijala, kao što je staklo . Toplinska obrada uključuje uporabu grijanja ili hlađenja, normalno do ekstremnih temperatura, kako bi se postigao željeni rezultat kao što je stvrdnjavanje ili omekšavanje materijala. Tehnike obrade toplinom uključuju žarenje , otvrdnjavanje kućišta , jačanje oborine , kaljenje , normaliziranje i gašenje . Važno je napomenuti da, iako se termi toplinska obrada odnosi samo na procese u kojima se grijanje i hlađenje vrše za specifičnu namjenu namjerno mijenjanja svojstava, zagrijavanje i hlađenje često se događa usput tijekom drugih proizvodnih procesa, kao što je vruće formiranje ili zavarivanje.
Metalni materijali se sastoje od mikrostrukture malih kristala zvanih "zrnca" ili kristalita. Priroda zrna (tj. Veličina i sastav zrna) je jedan od najučinkovitijih čimbenika koji mogu odrediti ukupni mehanički ponašanje metala. Toplinska obrada pruža učinkovit način manipuliranja svojstvima metala kontroliranjem brzine difuzije i brzine hlađenja unutar mikrostrukture. Toplinska se obrada često koristi za mijenjanje mehaničkih svojstava metalne legure, manipulirajući svojstvima poput tvrdoće, čvrstoće, otpornosti, elastičnosti i elastičnosti.
Postoje dva mehanizma koji mogu promijeniti svojstva legure tijekom toplinske obrade: formiranje martenzita uzrokuje kristalno deformiranje, a mehanizam difuzije uzrokuje promjene u homogenosti legure.
Kristalna struktura sastoji se od atoma koji su grupirani u vrlo specifičnom rasporedu, nazvani rešetkom. U većini elemenata, ova će se narudžba sama preurediti, ovisno o uvjetima kao što su temperatura i tlak. Ovo preuređivanje, nazvano alotropijom ili polimorfizmom, može se pojaviti nekoliko puta, na različitim temperaturama za određeni metal. U legurama, ovo premještanje može uzrokovati da se element koji se neće otopiti u osnovnom metalu iznenada postati topljiv, dok će preokret alotropije učiniti elemente djelomično ili potpuno netopljive.
Kada se u topljivom stanju, proces difuzije uzrokuje raspršivanje atoma otopljenog elementa, pokušavajući stvoriti homogenu razdiobu unutar kristala osnovnog metala. Ako se legura ohladi do netopivog stanja, atomi otopljenih sastojaka (otapala) mogu se seliti iz otopine. Ova vrsta difuzije, nazvana precipitacija, dovodi do nukleacije, gdje se migrirajući atomi skupljaju zajedno na granicama zrna. To čini mikrostrukturu koja se obično sastoji od dvije ili više različitih faza. Polagano hlađen polimer, na primjer, tvori laminiranu strukturu sastavljenu od izmjeničnih slojeva ferita i cementita, postajući mekim perlitima. Nakon zagrijavanja čelika u austenitnu fazu, a zatim ga ugasiti u vodi, mikrostruktura će biti u martenzitnoj fazi. To je zbog činjenice da će čelik promijeniti fazu austenita do martenzitne faze nakon gašenja. Treba napomenuti da neki perlit ili ferit mogu biti prisutni ako gašenje nije brzo ohladilo sav čelik.
Za razliku od legura na bazi željeza, većina legura koje se mogu obrađivati toplinom ne doživljavaju feritnu transformaciju. U tim legurama, nukleacija na granicama zrna često učvršćuje strukturu kristalne matrice. Ti se metali otvrdnu po oborinama. Obično je spor proces, ovisno o temperaturi, često se naziva "stvrdnjavanje dobi".
Mnogi metali i nemetali pokazuju pretvorbu martenzita kad se brzo hladi (s vanjskim medijima kao što su ulje, polimer, voda itd.). Kada se metal vrlo brzo ohladi, netopljivi atomi ne mogu se brzo migrirati iz otopine. To se naziva "difuzijska transformacija". Kada se kristalna matrica promijeni u njegovu niskonaponsku temperaturu, atomi otapala postaju zarobljeni unutar rešetke. Atomi koji su zarobljeni sprečavaju kristalnu matricu da se potpuno mijenja u njen niskotemperaturni temperaturni alotrop, stvarajući stresne napetosti unutar rešetke. Kada se neke legure brzo hlade, poput čelika, transformacija martenzita ojačava metal, dok u drugima, kao što je aluminij, legura postaje mekša.
Učinci vremena i temperature
Dijagram vremenske temperature transformacije (TTT) za čelik. Crvene krivulje predstavljaju različite brzine hlađenja (brzine) kada se hladi s gornje kritične (A3) temperature. V1 proizvodi martenzit. V2 ima perlit pomiješan s martenzitom, V3 proizvodi bainit, zajedno s perlitima i matensitom.
Pravilno obrađivanje topline zahtijeva preciznu kontrolu temperature, vrijeme zadržavanja pri određenoj temperaturi i brzini hlađenja. [12]
Uz iznimku otpornosti na stres, kaljenja i starenja, većina toplinskih tretmana počinje zagrijavanjem legure iznad gornje transformacijske temperature (A 3 ). Ta se temperatura naziva "zaustavljanje" jer na temperaturi A 3 metal doživljava razdoblje histereze. U ovom trenutku, sve toplinske energije se koristi za uzrokovanje kristala promijeniti, tako da temperatura prestaje diže za kratko vrijeme (uhićenja), a zatim nastavlja penjanje nakon što je promjena je završena. [13] Stoga, legura mora biti zagrijana iznad kritične temperature kako bi se pretvorba dogodila. Legura će se obično održavati na ovoj temperaturi dovoljno dugo da se toplina potpuno probiti u slitinu, čime se dovodi u potpunu čvrstu otopinu.
Budući da manja veličina zrna obično poboljšava mehanička svojstva, kao što su žilavost, smična čvrstoća i vlačna čvrstoća, ti se metali često zagrijavaju na temperaturu koja se nalazi neposredno iznad gornje kritične temperature, kako bi se spriječilo prekomjerno povećanje žitarica otopine , Na primjer, kada se čelik zagrijava iznad gornje kritične temperature, male zrnce austenitnog oblika. Ove se povećavaju kada se temperatura povećava. Kada se brzo hladi, tijekom mršavljenja, austenitna veličina zrna izravno utječe na martenzitnu veličinu zrna. Veće žitarice imaju velike granice zrna, koje služe kao slabe točke u strukturi. Veličina zrna obično je kontrolirana kako bi se smanjila mogućnost loma.
Difuzija je vrlo vremenski ovisna. Hlađenje metala obično će smanjiti taloženje na znatno nižu temperaturu. Austenit, na primjer, obično postoji samo iznad gornje kritične temperature. Međutim, ako se austenit hladi dovoljno brzo, transformacija se može potisnuti stotinama stupnjeva ispod niže kritične temperature. Takav austenit je vrlo nestabilan, a ako se dade dovoljno vremena, precipitirat će se u različite mikrostrukture ferita i cementita. Brzina hlađenja može se koristiti za kontrolu brzine rasta zrna ili se čak može koristiti za proizvodnju djelomično martenzitnih mikrostruktura. Međutim, transformacija martenzita je vremenski neovisna. Ako se legura ohladi na temperaturu martenzitne transformacije (Ms) prije nego što se druge mikrostrukture u potpunosti oblikuju, transformacija će se obično pojaviti pod pravim zvukom.
Kada se austenit hladi dovoljno sporo da se ne pojavi martenzitna transformacija, veličina zrna austenita će imati učinak na brzinu nukleacije, ali je općenito temperatura i brzina hlađenja koja kontrolira veličinu zrna i mikrostrukturu. Kada se austenit hladi usporeno, formirat će se velike kristale od ferita ispunjene sferičnim uklopima cementita. Ova mikrostruktura se naziva "sferoidit". Ako se malo ohladi, tada će se formirati krupni bisferit. Čak i brži, a formira se fino biser. Ako se još više ohladi, formira se bainit. Slično tome, ove će se mikrostrukture također oblikovati ako se ohlade na određenu temperaturu, a zatim se zadrže neko vrijeme. [17]
Većina neželjeznih legura također se zagrijava kako bi se stvorila otopina. Najčešće, oni se tada vrlo brzo ohlade kako bi se proizvela martenzitna transformacija, stavljajući otopinu u pretjerano zasićeno stanje. Legura, koja je u mnogo mekšem stanju, može biti hladna. Ovo hladno djelovanje povećava čvrstoću i tvrdoću legure, a nedostaci uzrokovani plastičnom deformacijom nastoje ubrzati taloženje, čime se povećava tvrdoća iznad onoga što je normalno za leguru. Čak i ako nije hladno, otapala u tim legurama obično će precipitirati, iako proces može potrajati mnogo dulje. Ponekad se ti metali zagrijavaju na temperaturu koja je ispod niže kritične (A 1 ) temperature, sprječavajući rekristalizaciju, kako bi se ubrzao taloženje.
Ispiranje za lim
Ispiranje (metalurgija)
Zagrijavanje sastoji se od grijanja metala na određenu temperaturu i zatim hlađenja brzinom koja će proizvesti rafiniranu mikrostrukturu, u potpunosti ili djelomično razdvajajući sastojke. Brzina hlađenja je općenito spor. Šivanje se najčešće koristi za omekšavanje metala za hladno rad, poboljšanje obradivosti ili poboljšanje svojstava poput električne vodljivosti.
U željeznim legurama, žarenje se obično vrši zagrijavanjem metala iznad gornje kritične temperature, a zatim vrlo polagano hlađenje, što rezultira formiranjem pearlita. U oba čista metala i mnoge legure koje se ne mogu toplinski obrađivati koriste se žarenje kako bi se uklonila tvrdoća uzrokovana hladnim radom. Metal se zagrije na temperaturu gdje se može pojaviti prekristalizacija, čime se popravljaju defekti uzrokovani plastičnom deformacijom. U tim metalima brzina hlađenja obično ima mali učinak. Većina neobojnih legura koje se mogu obrađivati toplinom također se žaruju kako bi se smanjila tvrdoća hladnoće. One se mogu polagano ohladiti kako bi se omogućilo potpuno precipitaciju sastojaka i proizvesti rafiniranu mikrostrukturu.
Trajne legure obično su ili "pune žarene" ili "proces žarenja". Puno žarenje zahtijeva vrlo spore stope hlađenja, kako bi se formirao grubi perlit. U procesu žarenja, brzina hlađenja može biti brža; do, uključujući normalizaciju. Glavni cilj procesa žarenja je stvaranje jedinstvene mikrostrukture. Nelegalne legure često su podvrgnute različitim tehnikama žarenja, uključujući "rekristalizaciju žarenja", "parcijalno žarenje", "potpuno žarenje" i "konačno žarenje". Neke tehnike uklanjanja ne uključuju rekristalizaciju, kao što je ublažavanje stresa.
