Sertlik, mukavemet veya işlenebilirlik gibi temel fiziksel özellikleri önemli ölçüde iyileştirmek için birçok metal alaşımına ısıl işlem uygulanabilir.Bu değişiklikler mikro yapıdaki değişikliklerden ve bazen de malzemenin kimyasal bileşimindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır.
Bu işlemler, metal alaşımın (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 sık kullanılan metal alaşımlarla ilgili ısıl işlemi gözden geçiriyoruz.Bu işlemlerin nihai parça özellikleri üzerindeki etkisini açıklayan bu makale, uygulamanız için doğru malzemeyi seçmenize yardımcı olacaktır.
Isıl işlem ne zaman yapılacak
Metal alaşımlara üretim süreci boyunca ısıl işlem uygulanabilir.CNC ile işlenmiş parçalar için ısıl işlem genellikle aşağıdakilere uygulanabilir:
CNC işlemeden önce: hazır standart kalitede metal alaşımları sağlanması gerektiğinde, CNC servis sağlayıcıları doğrudan envanter malzemelerinden parçaları işleyecektir.Bu genellikle teslim süresini kısaltmak için en iyi seçimdir.
CNC işlemeden sonra: bazı ısıl işlemler malzemenin sertliğini önemli ölçüde artırır veya şekillendirme sonrası bitirme adımları olarak kullanılır.Bu durumlarda, yüksek sertlik malzemenin işlenebilirliğini azalttığı için ısıl işlem CNC işlemeden sonra gerçekleştirilir.Örneğin, bu, CNC takım çeliği parçalarının işlenmesinde standart uygulamadır.
CNC malzemelerinin ortak ısıl işlemi: tavlama, gerilim giderme ve tavlama
Tavlama, temperleme ve gerilim gidermenin tümü, metal alaşımın yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasını ve ardından malzemeyi genellikle havada veya bir fırında yavaşça soğutmayı içerir.Malzemenin ısıtıldığı sıcaklıkta ve üretim sürecinin sırasına göre farklılık gösterirler.
Tavlama 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 bir sıcaklığa (ancak tavlamadan daha düşük) ısıtılmasını içerir; bu, genellikle imalat sürecinde oluşan artık gerilimi ortadan kaldırmak için CNC işlemeden sonra kullanılır.Bu, daha tutarlı mekanik özelliklere sahip parçalar üretebilir.
Temperleme ayrıca parçaları tavlama sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıkta ısıtır.Genellikle düşük karbonlu çeliğin (1045 ve A36) ve alaşımlı çeliğin (4140 ve 4240) su vermesinden sonra kırılganlığını azaltmak ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için kullanılır.
söndürmek
Söndürme, metalin çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasını ve ardından, genellikle malzemeyi yağa veya suya batırarak veya soğuk hava akımına maruz bırakarak hızlı soğutmayı içerir.Hızlı soğutma, malzeme ısıtıldığında meydana gelen mikro yapı değişikliklerini "kilitler" ve bu da parçaların son derece yüksek sertliğine neden olur.
Parçalar genellikle imalat sürecinin son adımı olarak CNC işlemeden sonra söndürülür (demircinin bıçağı yağa batırdığını düşünün), çünkü sertlikteki artış malzemenin işlenmesini zorlaştırır.
Takım çelikleri, son derece yüksek yüzey sertliği özellikleri elde etmek için CNC işlemeden sonra su verilir.Ortaya çıkan sertlik daha sonra bir tavlama işlemi kullanılarak kontrol edilebilir.Örneğin, takım çeliği A2'nin su verme sonrası sertliği 63-65 Rockwell C'dir, ancak 42-62 HRC arasında bir sertliğe temperlenebilir.Temperleme, kırılganlığı azaltabileceği için parçaların servis ömrünü uzatabilir (en iyi sonuçlar, sertlik 56-58 HRC olduğunda elde edilebilir).
Yağış sertleşmesi (yaşlanma)
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 düşük bir sıcaklığa (yaşlanma) ısıtılır.Bu, çözelti ısıtıldığında şeker kristallerinin suda çözünmesi gibi, metal matris içinde farklı bileşimlere sahip ayrı parçacıklar biçiminde başlangıçta alaşım elementlerinin çözünmesine ve düzgün dağılımına yol açar.
Çökeltme sertleştirmesinden sonra metal alaşımın gücü ve sertliği keskin bir şekilde artar.Örneğin 7075, genellikle havacılık endüstrisinde paslanmaz çeliğe eşdeğer gerilme 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
Kılıf sertleştirme, alt çizgi malzemesi yumuşak kalırken parçaların yüzeyinin yüksek sertliğe sahip olmasını sağlayan bir dizi ısıl işlemdir.Bu genellikle, daha sert kısım da daha kırılgan olduğundan, tüm hacim boyunca parçanın sertliğini artırmaktan (örneğin, su verme yoluyla) daha iyidir.
Karbürleme, en yaygın sertleştirme ısıl işlemidir.Düşük karbonlu çeliği karbon bakımından zengin bir ortamda ısıtmayı ve ardından karbonu metal matriste kilitlemek için parçaları söndürmeyi içerir.Bu, anotlamanın alüminyum alaşımının yüzey sertliğini arttırması gibi çeliğin yüzey sertliğini arttırır.
