ما هي العلاقة بين عملية المعالجة الحرارية والتشغيل والتشوه؟

أثناء المعالجة الحرارية للألمنيوم وسبائكه، تواجه مشكلات مختلفة بشكل شائع، مثل:

- وضع الأجزاء بشكل غير مناسب: يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشوه الأجزاء، غالبًا بسبب عدم كفاية إزالة الحرارة بواسطة وسط التبريد بمعدل سريع بما يكفي لتحقيق الخواص الميكانيكية المطلوبة.

- التسخين السريع: يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشوه حراري؛ يساعد وضع الجزء المناسب على ضمان التسخين المتساوي.

- ارتفاع درجة الحرارة: يمكن أن يؤدي ذلك إلى ذوبان جزئي أو ذوبان سهل الانصهار.

-تحجيم السطح/الأكسدة في درجات الحرارة العالية.

- معالجة الشيخوخة المفرطة أو غير الكافية، وكلاهما يمكن أن يؤدي إلى فقدان الخواص الميكانيكية.

- التقلبات في معلمات الوقت/درجة الحرارة/التبريد التي يمكن أن تسبب انحرافات في الخواص الميكانيكية و/أو الفيزيائية بين الأجزاء والدفعات.

-بالإضافة إلى ذلك، فإن سوء توحيد درجة الحرارة، وعدم كفاية وقت العزل، وعدم كفاية التبريد أثناء المعالجة الحرارية للمحلول يمكن أن تساهم جميعها في عدم الحصول على نتائج كافية.

تعتبر المعالجة الحرارية عملية حرارية حاسمة في صناعة الألومنيوم، دعونا نتعمق في المزيد من المعرفة ذات الصلة.

1. المعالجة المسبقة

تعتبر عمليات المعالجة المسبقة التي تعمل على تحسين الهيكل وتخفيف الضغط قبل التبريد مفيدة في تقليل التشوه. تشتمل المعالجة المسبقة عادةً على عمليات مثل التلدين الكروي والتليين لتخفيف الضغط، كما يعتمد البعض أيضًا على المعالجة بالتبريد والتلطيف أو التطبيع.

التلدين تخفيف التوتر: أثناء التصنيع، يمكن أن تتطور الضغوط المتبقية بسبب عوامل مثل طرق التشغيل، واستخدام الأداة، وسرعات القطع. التوزيع غير المتكافئ لهذه الضغوط يمكن أن يؤدي إلى تشويه أثناء التبريد. للتخفيف من هذه الآثار، من الضروري التلدين لتخفيف الضغط قبل التبريد. تتراوح درجة حرارة التلدين لتخفيف الإجهاد عمومًا بين 500-700 درجة مئوية. عند التسخين في وسط هوائي، يتم استخدام درجة حرارة تتراوح بين 500-550 درجة مئوية مع فترة احتجاز تتراوح بين 2-3 ساعات لمنع الأكسدة وإزالة الكربنة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار تشويه الأجزاء بسبب الوزن الذاتي أثناء التحميل، والإجراءات الأخرى مشابهة للتليين القياسي.

المعالجة الحرارية لتحسين الهيكل: وهذا يشمل الصلب الكروي والتبريد والتلطيف والعلاج الطبيعي.

-التليين الكروي: ضروري لصلب الأدوات الكربونية وسبائك الفولاذ أثناء المعالجة الحرارية، يؤثر الهيكل الذي تم الحصول عليه بعد التلدين الكروي بشكل كبير على اتجاه التشويه أثناء التبريد. من خلال تعديل هيكل ما بعد التلدين، يمكن تقليل التشوه المنتظم أثناء التبريد.

-طرق المعالجة المسبقة الأخرى: يمكن استخدام طرق مختلفة لتقليل تشوه التبريد، مثل التبريد والتلطيف والعلاج الطبيعي. إن اختيار المعالجات المسبقة المناسبة مثل التبريد والتلطيف، ومعالجة المعالجة الطبيعية بناءً على سبب التشويه ومواد الجزء يمكن أن يقلل التشوه بشكل فعال. ومع ذلك، الحذر ضروري للضغوط المتبقية وزيادة الصلابة بعد التقسية، خاصة أن معالجة التسقية والتلطيف يمكن أن تقلل من التمدد أثناء التسقية للفولاذ الذي يحتوي على W وMn، ولكن لها تأثير ضئيل على تقليل التشوه للفولاذ مثل GCr15.

في الإنتاج العملي، يعد تحديد سبب تشوه التبريد، سواء كان ذلك بسبب الضغوط المتبقية أو البنية الضعيفة، أمرًا ضروريًا للعلاج الفعال. يجب إجراء التلدين لتخفيف الإجهاد من أجل التشوه الناتج عن الضغوط المتبقية، في حين أن المعالجات مثل التقسية التي تغير الهيكل ليست ضرورية، والعكس صحيح. عندها فقط يمكن تحقيق هدف تقليل تشوه التبريد لخفض التكاليف وضمان الجودة.

2. عملية التدفئة التبريد

درجة حرارة التبريد: درجة حرارة التبريد تؤثر بشكل كبير على التشويه. يمكننا تحقيق الغرض من تقليل التشوه عن طريق ضبط درجة حرارة التبريد، أو أن يكون بدل المعالجة المحجوز هو نفس درجة حرارة التبريد لتحقيق غرض تقليل التشوه، أو يتم تحديد وحجز بدل التشغيل ودرجة حرارة التبريد بشكل معقول بعد اختبارات المعالجة الحرارية ، وذلك لتقليل بدل المعالجة اللاحقة. لا يرتبط تأثير درجة حرارة التبريد على تشوه التبريد فقط بالمادة المستخدمة في قطعة العمل، بل يرتبط أيضًا بحجم قطعة العمل وشكلها. عندما يكون شكل وحجم قطعة العمل مختلفين تمامًا، على الرغم من أن مادة قطعة العمل هي نفسها، إلا أن اتجاه تشوه التبريد يختلف تمامًا، ويجب على المشغل الانتباه إلى هذا الموقف في الإنتاج الفعلي.

التبريد عقد الوقت: إن اختيار وقت الاحتفاظ لا يضمن التسخين الشامل والحصول على الصلابة أو الخواص الميكانيكية المرغوبة بعد التبريد فحسب، بل يأخذ في الاعتبار أيضًا تأثيره على التشويه. يؤدي تمديد وقت احتجاز التبريد بشكل أساسي إلى زيادة درجة حرارة التبريد، خاصة بالنسبة للفولاذ عالي الكربون والكروم العالي.

طرق التحميل: إذا تم وضع قطعة الشغل في شكل غير معقول أثناء التسخين، فسوف يحدث تشوه بسبب وزن قطعة الشغل أو تشوه بسبب البثق المتبادل بين قطع الشغل، أو تشوه بسبب التسخين والتبريد غير المتساوي بسبب التراص الزائد لقطع الشغل.

طريقة التدفئة: بالنسبة لقطع العمل ذات الأشكال المعقدة والمتفاوتة السُمك، خاصة تلك التي تحتوي على عناصر عالية الكربون والسبائك، فإن عملية التسخين البطيئة والموحدة أمر بالغ الأهمية. غالبًا ما يكون استخدام التسخين المسبق ضروريًا، ويتطلب أحيانًا دورات تسخين مسبقة متعددة. بالنسبة لقطع العمل الكبيرة التي لم تتم معالجتها بشكل فعال من خلال التسخين المسبق، فإن استخدام فرن المقاومة الصندوقية مع التسخين المتحكم فيه يمكن أن يقلل من التشوه الناتج عن التسخين السريع.

3. عملية التبريد

تشوه التبريد ينتج في المقام الأول عن عملية التبريد. إن الاختيار الصحيح لوسط التبريد، والتشغيل الماهر، وكل خطوة من عملية التبريد تؤثر بشكل مباشر على تشوه التبريد.

تبريد اختيار المتوسطة: مع ضمان الصلابة المطلوبة بعد التبريد، يجب تفضيل وسائط التبريد الأكثر اعتدالًا لتقليل التشوه. يوصى باستخدام وسائل حمام ساخنة للتبريد (لتسهيل تمليس الجزء وهو ساخن) أو حتى تبريده بالهواء. يمكن أيضًا للوسائط ذات معدلات التبريد بين الماء والزيت أن تحل محل الوسائط المزدوجة للماء والزيت.

- التبريد بالهواء: التبريد بتبريد الهواء فعال في تقليل تشوه التبريد للفولاذ عالي السرعة وفولاذ قالب الكروم والفولاذ ذو التشوه الدقيق بتبريد الهواء. بالنسبة للفولاذ 3Cr2W8V الذي لا يتطلب صلابة عالية بعد التبريد، يمكن أيضًا استخدام التبريد بالهواء لتقليل التشوه عن طريق ضبط درجة حرارة التبريد بشكل صحيح.

- تبريد الزيت وإخماده: الزيت هو وسيلة تبريد ذات معدل تبريد أقل بكثير من الماء، ولكن بالنسبة لقطع العمل ذات الصلابة العالية والحجم الصغير والشكل المعقد والميل الكبير للتشوه، فإن معدل تبريد الزيت مرتفع جدًا، ولكن بالنسبة لقطع العمل ذات الحجم الصغير ولكنها سيئة الصلابة، ومعدل تبريد الزيت غير كاف. من أجل حل التناقضات المذكورة أعلاه والاستفادة الكاملة من تبريد الزيت لتقليل تشوه التبريد في قطع العمل، اعتمد الناس طرقًا لضبط درجة حرارة الزيت وزيادة درجة حرارة التبريد لتوسيع استخدام الزيت.

- تغيير درجة حرارة زيت التبريد: استخدام نفس درجة حرارة الزيت للتبريد لتقليل تشوه التبريد لا يزال يعاني من المشكلات التالية، أي عندما تكون درجة حرارة الزيت منخفضة، لا يزال تشوه التبريد كبيرًا، وعندما تكون درجة حرارة الزيت مرتفعة، فمن الصعب التأكد من أن الشغل بعد صلابة التبريد. في ظل التأثير المشترك للشكل والمواد لبعض قطع العمل، فإن زيادة درجة حرارة زيت التبريد قد يؤدي أيضًا إلى زيادة تشوهها. لذلك، من الضروري جدًا تحديد درجة حرارة زيت التبريد بعد اجتياز الاختبار وفقًا للظروف الفعلية لمادة الشغل وحجم المقطع العرضي وشكله.

عند استخدام الزيت الساخن للتبريد، لتجنب الحريق الناتج عن ارتفاع درجة حرارة الزيت الناتج عن التبريد والتبريد، يجب تجهيز معدات مكافحة الحرائق الضرورية بالقرب من خزان الزيت. بالإضافة إلى ذلك، يجب اختبار مؤشر جودة زيت التبريد بانتظام، ويجب تجديد الزيت الجديد أو استبداله في الوقت المناسب.

- زيادة درجة حرارة التبريد: هذه الطريقة مناسبة لقطع العمل الصغيرة من الصلب الكربوني ذات المقطع العرضي وقطع العمل المصنوعة من سبائك الصلب الأكبر قليلاً والتي لا يمكنها تلبية متطلبات الصلابة بعد التسخين والحفاظ على الحرارة في درجات حرارة التبريد العادية وتبريد الزيت. من خلال زيادة درجة حرارة التبريد بشكل مناسب ومن ثم تبريد الزيت، يمكن تحقيق تأثير التصلب وتقليل التشوه. عند استخدام هذه الطريقة للتبريد، يجب توخي الحذر لمنع حدوث مشكلات مثل خشونة الحبوب وتقليل الخواص الميكانيكية وعمر خدمة قطعة العمل بسبب زيادة درجة حرارة التبريد.

- التصنيف والتقشف: عندما تكون صلابة التبريد قادرة على تلبية متطلبات التصميم، يجب استخدام التصنيف والتقشير لوسط الحمام الساخن بالكامل لتحقيق غرض تقليل تشوه التبريد. هذه الطريقة فعالة أيضًا في الفولاذ الهيكلي منخفض الصلابة والصلب الكربوني ذو المقطع الصغير وفولاذ الأدوات، وخاصة الفولاذ القالب المحتوي على الكروم وقطع العمل الفولاذية عالية السرعة ذات الصلابة العالية. يعتبر تصنيف وسط الحمام الساخن وطريقة التبريد بالتقشف من طرق التبريد الأساسية لهذا النوع من الفولاذ. وبالمثل، فهو فعال أيضًا بالنسبة للفولاذ الكربوني والفولاذ الهيكلي منخفض السبائك الذي لا يتطلب صلابة تبريد عالية.

عند التسقية بحمام ساخن يجب الانتباه إلى الأمور التالية:

أولاً، عند استخدام حمام الزيت في التصنيف والتبريد متساوي الحرارة، يجب التحكم في درجة حرارة الزيت بشكل صارم لمنع حدوث حريق.

ثانيًا، عند التبريد بدرجات ملح النترات، يجب أن يكون خزان ملح النترات مجهزًا بالأدوات اللازمة وأجهزة تبريد المياه. للحصول على احتياطات أخرى، يرجى الرجوع إلى المعلومات ذات الصلة، ولن نكررها هنا.

ثالثًا، يجب التحكم بدقة في درجة الحرارة متساوية الحرارة أثناء التبريد متساوي الحرارة. درجة الحرارة العالية أو المنخفضة لا تساعد على تقليل تشوه التبريد. بالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية التقسية، يجب اختيار طريقة تعليق قطعة العمل لمنع التشوه الناتج عن وزن قطعة العمل.

رابعا، عند استخدام التبريد متساوي الحرارة أو المتدرج لتصحيح شكل قطعة العمل عندما تكون ساخنة، يجب أن تكون الأدوات والتركيبات مجهزة بالكامل، ويجب أن يكون العمل سريعًا أثناء التشغيل. منع التأثيرات الضارة على جودة التبريد لقطعة العمل.

عملية التبريد: إن التشغيل الماهر أثناء عملية التبريد له تأثير كبير على تشوه التبريد، خاصة عند استخدام وسائل التبريد المائية أو الزيتية.

-الاتجاه الصحيح لدخول وسط التبريد: عادة، يجب أن يتم إخماد قطع العمل الشبيهة بالقضبان المتوازنة بشكل متماثل أو الممدودة عموديًا في الوسط. يمكن إخماد الأجزاء غير المتماثلة بزاوية. ويهدف الاتجاه الصحيح إلى ضمان تبريد موحد في جميع الأجزاء، مع دخول مناطق التبريد الأبطأ إلى الوسط أولاً، تليها أقسام التبريد الأسرع. يعد النظر في شكل قطعة العمل وتأثيرها على سرعة التبريد أمرًا حيويًا في الممارسة العملية.

- حركة قطع العمل في وسط التبريد: يجب أن تواجه أجزاء التبريد البطيئة وسط التبريد. يجب أن تتبع قطع العمل ذات الشكل المتماثل مسارًا متوازنًا وموحدًا في الوسط، مع الحفاظ على سعة صغيرة وحركة سريعة. بالنسبة لقطع العمل الرفيعة والمطولة، يعد الاستقرار أثناء التبريد أمرًا بالغ الأهمية. تجنب التأرجح وفكر في استخدام المشابك بدلاً من ربط الأسلاك للتحكم بشكل أفضل.

-سرعة التبريد: يجب أن يتم إخماد قطع العمل بسرعة. خاصة بالنسبة لقطع العمل الرفيعة التي تشبه القضيب، يمكن أن تؤدي سرعات التبريد الأبطأ إلى زيادة تشوه الانحناء والاختلافات في التشوه بين المقاطع المرقية في أوقات مختلفة.

-التبريد المتحكم فيه: بالنسبة لقطع العمل ذات الاختلافات الكبيرة في حجم المقطع العرضي، قم بحماية المقاطع ذات التبريد الأسرع بمواد مثل حبل الأسبستوس أو الصفائح المعدنية لتقليل معدل التبريد وتحقيق تبريد موحد.

- وقت التبريد في الماء: بالنسبة لقطع العمل التي تتعرض بشكل رئيسي للتشوه بسبب الإجهاد الهيكلي، قم بتقصير وقت تبريدها في الماء. بالنسبة لقطع العمل التي تتعرض للتشوه في المقام الأول بسبب الإجهاد الحراري، قم بتمديد وقت تبريدها في الماء لتقليل تشوه التبريد.

حرره ماي جيانغ من MAT Aluminium