ความสำคัญของการอบชุบความร้อนบนชิ้นงานโลหะ

เพื่อให้ชิ้นงานโลหะมีคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมีที่ต้องการ นอกเหนือจากการเลือกวัสดุอย่างสมเหตุสมผลและกระบวนการขึ้นรูปต่างๆ แล้ว กระบวนการบำบัดความร้อนมักมีความสำคัญ เหล็กเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล โดยมีโครงสร้างจุลภาคที่ซับซ้อนซึ่งสามารถควบคุมได้ด้วยการบำบัดความร้อน ดังนั้นการอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กจึงเป็นเนื้อหาหลักของการอบชุบด้วยความร้อนของโลหะ

นอกจากนี้ อลูมิเนียม ทองแดง แมกนีเซียม ไทเทเนียม และโลหะผสมยังสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมีผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้ได้คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน

โดยทั่วไปการอบชุบด้วยความร้อนจะไม่เปลี่ยนรูปร่างและองค์ประกอบทางเคมีโดยรวมของชิ้นงาน แต่จะให้หรือปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคภายในชิ้นงานหรือเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวของชิ้นงาน คุณลักษณะของมันคือการปรับปรุงคุณภาพที่แท้จริงของชิ้นงาน ซึ่งโดยทั่วไปไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

หน้าที่ของการบำบัดความร้อนคือการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ขจัดความเค้นตกค้าง และเพิ่มความสามารถในการแปรรูปโลหะ ตามวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันของการบำบัดความร้อน กระบวนการบำบัดความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การบำบัดความร้อนเบื้องต้นและการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย

1.วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อนเบื้องต้นคือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ขจัดความเครียดภายใน และเตรียมโครงสร้างทางโลหะวิทยาที่ดีสำหรับการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย กระบวนการบำบัดความร้อนรวมถึงการหลอม, การทำให้เป็นมาตรฐาน, การแก่ชรา, การชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา ฯลฯ

l การหลอมและการทำให้เป็นมาตรฐานใช้สำหรับช่องว่างที่ผ่านกระบวนการทางความร้อน เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.5% มักจะถูกอบอ่อนเพื่อลดความแข็งและอำนวยความสะดวกในการตัด เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.5% จะได้รับการบำบัดด้วยการปรับมาตรฐานเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เครื่องมือติดในระหว่างการตัดเนื่องจากมีความแข็งต่ำ การหลอมและการทำให้เป็นมาตรฐานสามารถปรับขนาดเกรนและได้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการบำบัดความร้อนในอนาคต การหลอมและการทำให้เป็นมาตรฐานมักถูกจัดเตรียมหลังจากการกลึงหยาบและก่อนการตัดเฉือนหยาบ

l การรักษาเวลาส่วนใหญ่จะใช้เพื่อขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นจากการผลิตที่ว่างเปล่าและการประมวลผลทางกล เพื่อหลีกเลี่ยงภาระงานในการขนส่งที่มากเกินไป สำหรับชิ้นส่วนที่มีความเที่ยงตรงทั่วไป สามารถจัดเวลาก่อนการตัดเฉือนด้วยความแม่นยำได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูง (เช่น ตัวปลอกของเครื่องคว้านพิกัด) ควรจัดให้มีกระบวนการบำบัดอายุตั้งแต่ 2 กระบวนการขึ้นไป ชิ้นส่วนที่เรียบง่ายโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีการดูแลรักษาตามวัย นอกเหนือจากการหล่อแล้ว สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำบางส่วนซึ่งมีความแข็งแกร่งต่ำ (เช่น สกรูที่มีความแม่นยำ) มักจะจัดให้มีการดูแลรักษาตามอายุการใช้งานหลายครั้งระหว่างการตัดเฉือนหยาบและการตัดเฉือนกึ่งแม่นยำ เพื่อขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผล และทำให้ความแม่นยำในการตัดเฉือนของชิ้นส่วนมีความเสถียร ชิ้นส่วนเพลาบางส่วนต้องใช้เวลาในการดูแลหลังกระบวนการยืดผม

l การชุบและการแบ่งเบาบรรเทาหมายถึงการบำบัดด้วยอุณหภูมิสูงหลังจากการดับซึ่งสามารถรับโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่สม่ำเสมอและดี เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการลดการเสียรูปในระหว่างการชุบพื้นผิวและการบำบัดไนไตรด์ในอนาคต ดังนั้นการชุบและแบ่งเบาบรรเทาจึงสามารถใช้เป็นการบำบัดความร้อนในการเตรียมการได้ เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมที่ดีของชิ้นส่วนที่ชุบแข็งและชุบแข็งแล้ว ชิ้นส่วนบางส่วนที่มีความต้องการความแข็งและความต้านทานการสึกหรอต่ำจึงสามารถใช้เป็นกระบวนการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้ายได้

2.วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้ายคือการปรับปรุงคุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ และความแข็งแรง

l การชุบแข็งรวมถึงการดับพื้นผิวและการดับจำนวนมาก การชุบพื้นผิวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการเสียรูปเล็กน้อย ออกซิเดชัน และการแยกคาร์บอนออก และยังมีข้อดีคือมีความแข็งแรงภายนอกสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี ในขณะที่ยังคงรักษาความเหนียวที่ดีและทนต่อแรงกระแทกที่แข็งแกร่งภายใน เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนที่ดับพื้นผิว มักจำเป็นต้องดำเนินการบำบัดความร้อน เช่น การชุบแข็งและการอบคืนตัว หรือการทำให้เป็นมาตรฐานเป็นการบำบัดความร้อนเบื้องต้น เส้นทางกระบวนการทั่วไปคือ: การตัด – การตีขึ้นรูป – การทำให้เป็นมาตรฐาน (การหลอมอ่อน) – การตัดเฉือนหยาบ – การชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา – การตัดเฉือนแบบกึ่งแม่นยำ – การชุบผิว – การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ

l การชุบแข็งด้วยคาร์บูไรซิ่งเหมาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ ประการแรก ปริมาณคาร์บอนในชั้นพื้นผิวของชิ้นส่วนจะเพิ่มขึ้น และหลังจากการชุบแข็ง ชั้นพื้นผิวจะมีความแข็งสูง ในขณะที่แกนกลางยังคงรักษาความแข็งแรง ความเหนียวสูง และความเป็นพลาสติกเอาไว้ คาร์บูไรซิ่งสามารถแบ่งออกเป็นคาร์บูไรซิ่งโดยรวมและคาร์บูไรซิ่งเฉพาะที่ เมื่อทำการคาร์บูไรซิ่งบางส่วน ควรใช้มาตรการป้องกันการซึม (การชุบทองแดงหรือการชุบวัสดุป้องกันการซึม) สำหรับชิ้นส่วนที่ไม่คาร์บูไรซิ่ง เนื่องจากการเสียรูปขนาดใหญ่ที่เกิดจากคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง และความลึกของคาร์บูไรซิ่งโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 2 มม. กระบวนการคาร์บูไรซิ่งโดยทั่วไปจึงถูกจัดเรียงระหว่างการตัดเฉือนแบบกึ่งแม่นยำและการตัดเฉือนแบบแม่นยำ เส้นทางกระบวนการทั่วไปคือ: การตัดการตีขึ้นรูปการทำให้เป็นมาตรฐานของการตัดเฉือนหยาบและกึ่งแม่นยำ การชุบคาร์บูไรซิ่ง การชุบด้วยความแม่นยำของเครื่องจักร เมื่อส่วนที่ไม่เป็นคาร์บูไรซ์ของชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์ในท้องถิ่นใช้แผนกระบวนการในการเพิ่มค่าเผื่อและตัดชั้นคาร์บูไรซ์ส่วนเกินออก ควรจัดเตรียมกระบวนการตัดชั้นคาร์บูไรซ์ส่วนเกินออกหลังจากการคาร์บูไรเซชันและก่อนที่จะดับ

l การบำบัดด้วยไนไตรด์เป็นวิธีการบำบัดที่ช่วยให้อะตอมไนโตรเจนแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวโลหะเพื่อให้ได้ชั้นของสารประกอบที่มีไนโตรเจน ชั้นไนไตรด์สามารถปรับปรุงความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งแรงเมื่อยล้า และความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวของชิ้นส่วน เนื่องจากอุณหภูมิในการบำบัดไนไตรด์ต่ำ การเสียรูปเล็กน้อย และชั้นไนไตรด์บาง ๆ (โดยทั่วไปไม่เกิน 0.6~0.7 มม.) กระบวนการไนไตรด์ควรจัดให้ช้าที่สุด เพื่อลดการเสียรูปในระหว่างการไนไตรดิ้ง โดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อบรรเทาความเครียดหลังการตัด