CNC ile işlenmiş parçaların ısıl işlemi

Sertlik, mukavemet veya işlenebilirlik gibi temel fiziksel özellikleri önemli ölçüde iyileştirmek için birçok metal alaşımına ısıl işlem uygulanabilir.Bu değişiklikler mikro yapıdaki değişikliklerden, bazen de malzemenin kimyasal bileşimindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır.

Bu işlemler, metal alaşımlarının (genellikle) aşırı sıcaklıklara ısıtılmasını ve ardından kontrollü koşullar altında soğutulmasını içerir.Malzemenin ısıtıldığı sıcaklık, sıcaklığı koruma süresi ve soğutma hızı, metal alaşımın nihai fiziksel özelliklerini büyük ölçüde etkileyecektir.
Bu yazıda, CNC işlemede en yaygın olarak kullanılan metal alaşımlarla ilgili ısıl işlemi gözden geçiriyoruz.Bu işlemlerin nihai parça özellikleri üzerindeki etkisini açıklayan bu makale, uygulamanız için doğru malzemeleri seçmenize yardımcı olacaktır.
Isıl işlem ne zaman yapılır
Metal alaşımlara üretim süreci boyunca ısıl işlem uygulanabilir.CNC ile işlenmiş parçalar için ısıl işlem genellikle aşağıdakilere uygulanabilir:

CNC işlemeden önce: Hazır standart metal alaşımları gerektiğinde, CNC servis sağlayıcıları parçaları doğrudan stok malzemelerden işleyecektir.Bu genellikle teslim süresini kısaltmak için en iyi seçimdir.
CNC işleme sonrası: Bazı ısıl işlemler malzemenin sertliğini önemli ölçüde artırır veya şekillendirme sonrası bitirme adımları olarak kullanılır.Bu durumlarda ısıl işlem CNC işleminden sonra yapılır çünkü yüksek sertlik malzemelerin işlenebilirliğini azaltacaktır.Örneğin, bu CNC işleme takım çeliği parçaları için standart uygulamadır.
CNC malzemelerinin ortak ısıl işlemi: tavlama, gerilim giderme ve temperleme
Tavlama, temperleme ve gerilim giderme işlemlerinin tümü, bir metal alaşımı yüksek bir sıcaklığa ısıtmayı ve ardından malzemeyi genellikle havada veya bir fırında yavaşça soğutmayı içerir.Malzemenin ısıtıldığı sıcaklıkta ve üretildiği sırada farklılık gösterirler.
Tavlama işlemi sırasında metal çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ve ardından istenen mikro yapıyı elde etmek için yavaşça soğutulur.Tavlama genellikle tüm metal alaşımlara şekillendirmeden sonra ve onları yumuşatmak ve işlenebilirliklerini geliştirmek için herhangi bir sonraki işlemden önce uygulanır.Başka bir ısıl işlem belirtilmemişse, CNC ile işlenmiş parçaların çoğu tavlanmış durumda malzeme özelliklerine sahip olacaktır.
Gerilim giderme, parçaların yüksek sıcaklığa (ancak tavlamadan daha düşük) ısıtılmasını içerir; bu, genellikle imalat sırasında oluşan artık gerilimi ortadan kaldırmak için CNC işlemeden sonra kullanılır.Bu sayede daha tutarlı mekanik özelliklere sahip parçalar üretilebilir.
Temperleme ayrıca parçaları tavlama sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıkta ısıtır, genellikle kırılganlıklarını azaltmak ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için düşük karbonlu çelik (1045 ve A36) ve alaşımlı çeliğin (4140 ve 4240) söndürülmesinden sonra kullanılır.

söndürmek
Söndürme, metalin çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasını ve ardından, genellikle malzemeyi yağa veya suya batırarak veya soğuk bir hava akımına maruz bırakarak hızla soğutmayı içerir.Hızlı soğutma, malzemeler ısıtıldığında meydana gelen mikro yapı değişikliklerini "kilitler" ve bu da parçaların son derece yüksek sertliğine neden olur.
Parçalara genellikle CNC işleminden sonra üretim sürecinin son adımı olarak su verilir (demircinin bıçağı yağa batırdığını düşünün), çünkü sertlikteki artış malzemenin işlenmesini zorlaştırır.
Takım çeliği, son derece yüksek yüzey sertliği özellikleri elde etmek için CNC işlemeden sonra su verilir.Ortaya çıkan sertlik daha sonra tavlama işlemi kullanılarak kontrol edilebilir.Örneğin, takım çeliği A2, su verme işleminden sonra 63-65 Rockwell C sertliğine sahiptir, ancak 42-62 HRC arasında bir sertliğe temperlenebilir.Temperleme, parçaların servis ömrünü uzatabilir, çünkü temperleme kırılganlığı azaltabilir (en iyi sonuç, sertlik 56-58 HRC olduğunda elde edilebilir).

yağış sertleşmesi
Yağış sertleşmesi veya yaşlanma, aynı süreci tanımlamak için yaygın olarak kullanılan iki terimdir.Çökelme sertleşmesi üç aşamalı bir işlemdir: ilk olarak, malzeme yüksek bir sıcaklığa ısıtılır, daha sonra söndürülür ve son olarak uzun bir süre (yaşlanma) için düşük bir sıcaklığa ısıtılır.Bu, çözeltiyi ısıtırken şeker kristallerinin suda çözünmesi gibi, alaşım elementlerinin farklı bileşenlerin ayrı parçacıkları şeklinde çözünmesine ve metal matris içinde düzgün dağılımına yol açar.
Çökelme sertleştirmesinden sonra metal alaşımlarının mukavemeti ve sertliği hızla artar.Örneğin 7075, genellikle havacılık endüstrisinde paslanmaz çeliğe eşdeğer çekme mukavemetine sahip parçalar üretmek için kullanılan bir alüminyum alaşımıdır ve ağırlığı 3 kattan azdır.Aşağıdaki tablo, alüminyum 7075'te çökeltme sertleşmesinin etkisini göstermektedir:
Tüm metaller bu şekilde ısıl işleme tabi tutulamaz, ancak uyumlu malzemeler süper alaşımlar olarak kabul edilir ve çok yüksek performanslı uygulamalar için uygundur.CNC'de kullanılan en yaygın çökeltme sertleştirme alaşımları aşağıdaki gibi özetlenmiştir:
Sertleştirme ve karbonlama

Kabuk sertleştirme, altı çizili malzeme yumuşak kalırken parçaların yüzeyinin yüksek sertliğe sahip olmasını sağlayan bir dizi ısıl işlemdir.Bu genellikle, daha sert parçalar da daha kırılgan olduğundan, hacim boyunca parça sertliğini artırmaktan (örneğin su verme yoluyla) tercih edilir.
Karbürleme, en yaygın sementasyon ısıl işlemidir.Düşük karbonlu çeliğin karbon bakımından zengin bir ortamda ısıtılmasını ve ardından karbonu metal matriste kilitlemek için parçaların söndürülmesini içerir.Bu, anotlamanın alüminyum alaşımlarının yüzey sertliğini arttırması gibi çeliğin yüzey sertliğini arttırır.
Siparişinizde ısıl işlem nasıl belirtilir:
CNC siparişi verdiğinizde üç şekilde ısıl işlem talebinde bulunabilirsiniz:
Üretim standartlarına bakın: birçok ısıl işlem standartlaştırılmıştır ve yaygın olarak kullanılmaktadır.Örneğin, alüminyum alaşımlarındaki (6061-T6, 7075-T6, vb.) T6 göstergeleri, malzemenin çökelmeyle sertleştiğini gösterir.
Gerekli sertliği belirtin: Bu, takım çeliklerinin ısıl işlem ve sertleştirmesini belirtmek için yaygın bir yöntemdir.Bu, üreticiye CNC işlemeden sonra gereken ısıl işlemi açıklayacaktır.Örneğin, D2 takım çeliği için genellikle 56-58 HRC sertlik gerekir.

Isıl işlem döngüsünü belirtin: Gerekli ısıl işlemin ayrıntıları bilindiğinde, bu ayrıntılar sipariş verirken tedarikçiye iletilebilir.Bu, uygulamanın malzeme özelliklerini özel olarak değiştirmenize olanak tanır.Tabii ki, bu ileri metalurjik bilgi gerektirir.
Temel kural
1. Özel malzemelere atıfta bulunarak, sertlik gereksinimleri sağlayarak veya işlem döngüsünü tanımlayarak CNC işleme sırasında ısıl işlemi belirtebilirsiniz.
2. Çok yüksek mukavemet ve sertliğe sahip oldukları için en zorlu uygulamalar için çökelme ile sertleşen alaşımları (Al 6061-T6, Al 7075-T6 ve SS 17-4 gibi) seçin.
3. Sertliği tüm parça hacmi içinde iyileştirmek gerektiğinde, su verme tercih edilir ve sertliği artırmak için parça yüzeyinde sadece yüzey sertleştirme (sementasyon) yapılır.