Arten von Metallbearbeitungsprozessen und ihre Anwendungen
Es ist wichtig, dass ein Material mehrere Metallbearbeitungsprozesse durchläuft, bevor Sie es für Ihre Montage und Fertigung verwenden …
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Was ist Wärmebehandlung?
Wärmebehandlung ist ein kundenspezifischer Metallveredelungsprozess, bei dem ein Metall auf präzise Temperaturen erhitzt und abgekühlt wird. Es handelt sich um einen gut kontrollierten, präzisen thermischen Prozess, der die Mikrostruktur des Teils verändert und seine Härte, Festigkeit und Zähigkeit verbessert.
Bei der Präzisions-Wärmebehandlung wird das Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, um seine Mikrostruktur zu verändern, diese Temperatur wird dann gehalten und das Metall mit einer bestimmten Geschwindigkeit wieder auf Raumtemperatur abgekühlt.
Es gibt auch vier Arten der Wärmebehandlung: Härten, Anlassen, Glühen und Normalisieren. Durch das Härten wird das Metall fester, aber seine Duktilität verringert sich. Dabei wird das Teil langsam auf eine hohe Temperatur erhitzt, die Temperatur für eine bestimmte Zeit gehalten und abgeschreckt (schnelles Abkühlen durch Eintauchen in Wasser oder Öl).
Das Anlassen umfasst Schritte wie das Härten, obwohl sie bei niedrigeren Temperaturen erfolgen und die Abkühlung in Luft und nicht in einer Flüssigkeit erfolgt. Dabei werden die inneren Spannungen abgebaut, die durch den Härtungsprozess entstehen.
Glühen ist das Gegenteil von Härten, da es die Duktilität des Metallteils erhöht, Spannungen abbaut und das Metall weicher macht. Dabei wird das Metall langsam auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, die Temperatur gehalten und langsam an der Luft abgekühlt.
Schließlich kann durch Normalisieren die innere Spannung abgebaut werden, die während der Bearbeitung entsteht. Es ähnelt dem Glühprozess, mit dem Unterschied, dass die Teile nach dem Erhitzen und Halten der Temperatur aus dem Ofen genommen und an der Luft abgekühlt werden.
Vakuum-Wärmebehandlung
Bei der Vakuumwärmebehandlung handelt es sich um eine Wärmebehandlungslösung, bei der Metallteile in einem Vakuumofen erhitzt werden, um eine präzise Temperaturkontrolle zu erreichen und Oberflächenverunreinigungen zu vermeiden. Ein vakuumwärmebehandeltes Teil weist eine gleichmäßige Erwärmung, weniger Oxidation und verbesserte mechanische Eigenschaften auf.
| Anwendbare Materialien | Erscheinungsbild | Industrielle Anwendungen | Gesamthärte |
|---|---|---|---|
| Stahl, Gusseisen | Auf dem Teil kann sich ein schwarzer Film bilden. | Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Automobilteile, Werkzeug- und Matrizensegmente, Teile für Schwermaschinen und stark beanspruchte Geräte. Präzisionsteile, die eine erhöhte Verschleißfestigkeit und Dimensionsstabilität erfordern, profitieren ebenfalls stark davon. | 48-62 HRC (je nach Material). |
Vorteile
- Eine präzise Temperaturregelung gewährleistet gleichbleibende Ergebnisse.
- Die Beseitigung von Oberflächenverunreinigungen führt zu einer höheren Reinheit der behandelten Teile.
- Verbesserte mechanische Eigenschaften, einschließlich verbesserter Härte und Festigkeit
- Durch die gleichmäßige Erwärmung des gesamten Teils werden Verformungen und Verwerfungen minimiert.
Notizen
- Wird eine metallisch gefärbte Oberfläche gewünscht, ist ein zusätzlicher Schleifvorgang erforderlich.
- Die Teile werden dreimal in einem Vakuumofen einer Hochtemperaturbehandlung, Kühlung und Temperierung unterzogen, um eine stabile Härte zu erreichen. Es ist ideal für Teile, die starke Stützeigenschaften aufweisen müssen.
Glanzwärmebehandlung
Die Glanzwärmebehandlung oder Gasaufkohlung ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit von Metallteilen. Dabei werden die Teile in einer kontrollierten Atmosphäre erhitzt, um Kohlenstoff in die Oberfläche zu diffundieren. Anschließend werden sie abgeschreckt und angelassen.
| Anwendbare Materialien | Erscheinungsbild | Industrielle Anwendungen | Gesamthärte |
|---|---|---|---|
| Stahl, Gusseisen | Gleichmäßiges, glänzendes Finish ohne Oxidation. | Motorkomponenten für Kraftfahrzeuge, Präzisionswerkzeuge, Besteck und dekorative Beschläge. Anwendungen, bei denen sowohl ästhetisches Erscheinungsbild als auch Härte gefragt sind. | 42-58 HRC |
Vorteile
- Erhöhte Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit.
- Verbesserte Dauerfestigkeit und Zähigkeit
- Längere Lebensspanne
- Erhöhte Dimensionsstabilität
- Gleichmäßige Einsatztiefe und Härteverteilung für gleichbleibende Leistung.
Notizen
- Keine Anlassbehandlung, nur Einsatzhärten, wodurch eine blanke Außenfläche erhalten bleibt, im Allgemeinen geeignet für kosmetische Teile mit Härtungsbedarf.
- Der Kern des Teils kann nicht vollständig ausgehärtet werden und ist für Teile, die für starke Unterstützung verantwortlich sind, ungeeignet.
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FAQs
Die Wärmetoleranz bei der Wärmebehandlung liegt typischerweise zwischen ±5 °C und ±15 °C, abhängig von Faktoren wie Temperaturniveau, Material und spezifischen Prozessanforderungen. Beim Anlassen von Stahl bei 200 °C beispielsweise gewährleistet eine Toleranz von ±5 °C gleichbleibende mechanische Eigenschaften. Umgekehrt kann für Prozesse wie das Glühen von Aluminium bei 500 °C eine größere Toleranz von ±15 °C akzeptabel sein.
Ja, der Wärmebehandlungsprozess kann sich tatsächlich auf die Oberflächenbeschaffenheit eines Teils auswirken, insbesondere bei Prozessen mit schnellem Erhitzen und Abkühlen, wie z. B. beim Abschrecken. Schnelle Temperaturänderungen können thermische Spannungen, Verformungen und die Bildung von Oberflächenfehlern wie Rissen oder Zunder verursachen. Mit präziser Prozesssteuerung und Nachbehandlungstechniken wie Schleifen oder Polieren ist es jedoch möglich, nachteilige Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit zu minimieren. Darüber hinaus kann die Auswahl geeigneter Wärmebehandlungsparameter und -materialien dazu beitragen, die Oberflächenbeschaffenheit beizubehalten oder sogar zu verbessern und so die gewünschte Qualität und Leistung des Endteils sicherzustellen.
Erstens ermöglicht es eine präzise Temperaturregelung, die eine gleichmäßige Erwärmung und Abkühlung des gesamten Teils gewährleistet. Zweitens wird durch die Abwesenheit von Luft in der Vakuumkammer das Risiko einer Oberflächenverunreinigung eliminiert, was zu saubereren und reineren Teilen führt. Darüber hinaus kann die Vakuumwärmebehandlung mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Zähigkeit verbessern, was zu einer verbesserten Leistung führt. Darüber hinaus minimiert der reduzierte Sauerstoffgehalt die Oxidation, was zu weniger Verformungen und Verformungen der Teile führt.
Die Dauer der Wärmebehandlung von Klingen beträgt in der Regel 20 bis 60 Minuten und ist von verschiedenen Faktoren wie Material, Größe und spezifischem Wärmebehandlungsverfahren abhängig. Eine Klinge aus Kohlenstoffstahl muss beispielsweise 800 Minuten lang bei etwa 30 °C austenitisiert und anschließend bei niedrigerer Temperatur weitere 20 bis 60 Minuten lang abgeschreckt und angelassen werden, um die gewünschte Härte und Zähigkeit zu erreichen. Bei Klingen aus rostfreiem Stahl können aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften längere Zeiträume, beispielsweise 45 Minuten bis eine Stunde, bei anderen Temperaturen erforderlich sein.
Überbrennen ist der mögliche Übeltäter, wenn die Oberfläche des Stücks dunkelgrau ist, es kleine Blasen auf der Werkstückoberfläche gibt, Risse auftreten und der Rissbruch rau ist
Wärmebehandlung ist notwendig, um Verformungen vorzubeugen, da durch Bearbeitungs- und Formgebungsprozesse Restspannungen in den Teilen entstehen. Techniken wie Glühen können diese Spannungen abbauen und so die Maßstabilität verbessern und das Risiko einer Verformung bei der späteren Verwendung verringern.
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