Trong quá trình xử lý nhiệt nhôm và hợp kim nhôm, nhiều vấn đề thường gặp phải, chẳng hạn như:
-Đặt bộ phận không đúng cách: Điều này có thể dẫn đến biến dạng bộ phận, thường là do môi trường tôi không đủ nhiệt để loại bỏ nhiệt với tốc độ đủ nhanh để đạt được các tính chất cơ học mong muốn.
-Làm nóng nhanh: Điều này có thể dẫn đến biến dạng nhiệt; vị trí bộ phận thích hợp giúp đảm bảo sưởi ấm đều.
-Quá nóng: Điều này có thể dẫn đến nóng chảy một phần hoặc nóng chảy cùng tinh.
-Bề mặt co giãn/oxy hóa ở nhiệt độ cao.
- Xử lý lão hóa quá mức hoặc không đủ, cả hai đều có thể dẫn đến mất tính chất cơ học.
-Biến động về các thông số thời gian/nhiệt độ/làm nguội có thể gây ra sai lệch về tính chất cơ học và/hoặc vật lý giữa các bộ phận và lô.
-Ngoài ra, độ đồng đều nhiệt độ kém, thời gian cách nhiệt không đủ và làm mát không đủ trong quá trình xử lý nhiệt dung dịch đều có thể góp phần dẫn đến kết quả không đầy đủ.
Xử lý nhiệt là một quá trình nhiệt quan trọng trong ngành nhôm, chúng ta cùng đi sâu tìm hiểu thêm những kiến thức liên quan nhé.
1. Tiền xử lý
Các quy trình tiền xử lý giúp cải thiện cấu trúc và giảm bớt ứng suất trước khi dập tắt có lợi cho việc giảm biến dạng. Tiền xử lý thường bao gồm các quá trình như ủ hình cầu và ủ giảm căng thẳng, và một số cũng áp dụng phương pháp làm nguội và ủ hoặc bình thường hóa.
Ủ căng thẳng: Trong quá trình gia công, ứng suất dư có thể phát triển do các yếu tố như phương pháp gia công, độ ăn khớp của dụng cụ và tốc độ cắt. Sự phân bố không đồng đều của các ứng suất này có thể dẫn đến biến dạng trong quá trình làm nguội. Để giảm thiểu những tác động này, việc ủ giảm căng thẳng trước khi làm nguội là cần thiết. Nhiệt độ để ủ giảm căng thẳng thường là 500-700 ° C. Khi gia nhiệt trong môi trường không khí, nhiệt độ 500-550°C với thời gian giữ 2-3 giờ được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa và khử cacbon. Sự biến dạng của bộ phận do trọng lượng bản thân cần được xem xét trong quá trình tải và các quy trình khác tương tự như ủ tiêu chuẩn.
Xử lý làm nóng trước để cải thiện kết cấu: Điều này bao gồm ủ hình cầu, làm nguội và ủ, xử lý bình thường hóa.
-Ủ hình cầu: Cần thiết cho thép công cụ carbon và thép công cụ hợp kim trong quá trình xử lý nhiệt, cấu trúc thu được sau khi ủ hình cầu ảnh hưởng đáng kể đến xu hướng biến dạng trong quá trình tôi. Bằng cách điều chỉnh cấu trúc sau ủ, người ta có thể giảm sự biến dạng thường xuyên trong quá trình làm nguội.
-Các phương pháp tiền xử lý khác: Các phương pháp khác nhau có thể được sử dụng để giảm sự biến dạng của quá trình dập tắt, chẳng hạn như làm nguội và ủ, xử lý bình thường hóa. Lựa chọn các phương pháp xử lý trước phù hợp như làm nguội và ủ, xử lý bình thường hóa dựa trên nguyên nhân biến dạng và vật liệu của bộ phận có thể làm giảm biến dạng một cách hiệu quả. Tuy nhiên, cần thận trọng đối với ứng suất dư và độ cứng tăng lên sau khi tôi, đặc biệt việc xử lý tôi và tôi có thể làm giảm sự giãn nở trong quá trình tôi đối với các loại thép chứa W và Mn, nhưng ít có tác dụng làm giảm biến dạng cho các loại thép như GCr15.
Trong sản xuất thực tế, việc xác định nguyên nhân gây biến dạng dập tắt, cho dù đó là do ứng suất dư hay do cấu trúc kém, là điều cần thiết để xử lý hiệu quả. Nên tiến hành ủ giảm ứng suất đối với sự biến dạng do ứng suất dư gây ra, trong khi các phương pháp xử lý như ủ làm thay đổi cấu trúc là không cần thiết và ngược lại. Chỉ khi đó mục tiêu giảm biến dạng dập tắt mới có thể đạt được để giảm chi phí và đảm bảo chất lượng.
2.Hoạt động sưởi ấm
Nhiệt độ làm nguội: Nhiệt độ làm nguội ảnh hưởng đáng kể đến độ biến dạng. Chúng ta có thể đạt được mục đích giảm biến dạng bằng cách điều chỉnh nhiệt độ tôi, hoặc phụ cấp gia công dành riêng giống như nhiệt độ tôi để đạt được mục đích giảm biến dạng, hoặc lựa chọn hợp lý và dành riêng phụ cấp gia công và nhiệt độ tôi sau khi thử nghiệm xử lý nhiệt , để giảm trợ cấp gia công tiếp theo. Ảnh hưởng của nhiệt độ dập tắt đến biến dạng dập tắt không chỉ liên quan đến vật liệu được sử dụng trong phôi mà còn liên quan đến kích thước và hình dạng của phôi. Khi hình dạng và kích thước của phôi rất khác nhau, mặc dù vật liệu của phôi là như nhau nhưng xu hướng biến dạng dập tắt khá khác nhau và người vận hành nên chú ý đến tình huống này trong sản xuất thực tế.
Làm nguội thời gian giữ: Việc lựa chọn thời gian giữ không chỉ đảm bảo gia nhiệt triệt để và đạt được độ cứng hoặc tính chất cơ học mong muốn sau khi tôi mà còn xem xét ảnh hưởng của nó đến độ biến dạng. Việc kéo dài thời gian giữ tôi về cơ bản làm tăng nhiệt độ tôi, đặc biệt rõ rệt đối với thép có hàm lượng cacbon cao và thép crom cao.
Phương pháp tải: Nếu phôi được đặt ở dạng không hợp lý trong quá trình gia nhiệt sẽ gây biến dạng do trọng lượng của phôi hoặc biến dạng do sự đùn lẫn nhau giữa các phôi hoặc biến dạng do gia nhiệt và làm mát không đều do phôi được xếp chồng lên nhau quá nhiều.
Phương pháp sưởi ấm: Đối với các phôi có hình dạng phức tạp và có độ dày khác nhau, đặc biệt là các phôi có thành phần cacbon và hợp kim cao, quy trình gia nhiệt chậm và đồng đều là rất quan trọng. Việc sử dụng hệ thống làm nóng trước thường là cần thiết, đôi khi cần nhiều chu kỳ làm nóng trước. Đối với các phôi lớn hơn không được xử lý hiệu quả thông qua gia nhiệt trước, sử dụng lò điện trở dạng hộp có hệ thống gia nhiệt được kiểm soát có thể làm giảm biến dạng do gia nhiệt nhanh.
3. Vận hành làm mát
Biến dạng dập tắt chủ yếu là kết quả của quá trình làm mát. Lựa chọn môi trường làm nguội thích hợp, vận hành khéo léo và mỗi bước của quá trình làm mát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng làm nguội.
Lựa chọn phương tiện làm nguội: Trong khi đảm bảo độ cứng mong muốn sau khi tôi, nên ưu tiên phương tiện tôi nhẹ hơn để giảm thiểu biến dạng. Nên sử dụng môi trường nước nóng để làm mát (để tạo điều kiện làm thẳng khi bộ phận vẫn còn nóng) hoặc thậm chí làm mát bằng không khí. Môi trường có tốc độ làm mát giữa nước và dầu cũng có thể thay thế môi trường kép dầu-nước.
—Làm nguội bằng không khí: Làm nguội bằng không khí có hiệu quả trong việc giảm biến dạng làm nguội của thép tốc độ cao, thép khuôn crom và thép biến dạng vi mô làm mát bằng không khí. Đối với thép 3Cr2W8V không yêu cầu độ cứng cao sau khi tôi, tôi cũng có thể sử dụng phương pháp làm nguội bằng không khí để giảm biến dạng bằng cách điều chỉnh nhiệt độ tôi hợp lý.
—Làm mát và làm nguội dầu: dầu là môi trường tôi có tốc độ làm nguội thấp hơn nhiều so với nước, nhưng đối với những phôi có độ cứng cao, kích thước nhỏ, hình dạng phức tạp và có xu hướng biến dạng lớn thì tốc độ làm mát của dầu quá cao, nhưng đối với những phôi có kích thước nhỏ nhưng kém độ cứng, tốc độ làm mát của dầu là không đủ. Để giải quyết những mâu thuẫn trên và tận dụng triệt để quá trình làm nguội dầu để giảm biến dạng dập tắt của phôi, người ta đã áp dụng các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ dầu và tăng nhiệt độ làm nguội để mở rộng việc sử dụng dầu.
-Thay đổi nhiệt độ làm nguội dầu: sử dụng cùng một nhiệt độ dầu để làm nguội để giảm biến dạng làm nguội vẫn có những vấn đề sau, đó là khi nhiệt độ dầu thấp thì biến dạng làm nguội vẫn lớn, và khi nhiệt độ dầu cao thì khó đảm bảo rằng phôi sau khi làm nguội độ cứng. Dưới tác dụng kết hợp giữa hình dạng và vật liệu của một số phôi, việc tăng nhiệt độ của dầu tôi cũng có thể làm tăng biến dạng của nó. Vì vậy, việc xác định nhiệt độ dầu của dầu tôi sau khi vượt qua thử nghiệm là rất cần thiết theo điều kiện thực tế của vật liệu phôi, kích thước và hình dạng mặt cắt ngang.
Khi sử dụng dầu nóng để dập tắt, để tránh hỏa hoạn do nhiệt độ dầu cao do dập tắt và làm mát, cần trang bị các thiết bị chữa cháy cần thiết gần thùng dầu. Ngoài ra, chỉ số chất lượng của dầu làm nguội phải được kiểm tra thường xuyên và cần bổ sung hoặc thay thế dầu mới kịp thời.
-Tăng nhiệt độ làm nguội: Phương pháp này phù hợp với phôi thép cacbon có tiết diện nhỏ và phôi thép hợp kim lớn hơn một chút, không thể đáp ứng yêu cầu về độ cứng sau khi gia nhiệt và bảo quản nhiệt ở nhiệt độ tôi thông thường và tôi dầu. Bằng cách tăng nhiệt độ làm nguội một cách thích hợp và sau đó làm nguội dầu, có thể đạt được hiệu quả làm cứng và giảm biến dạng. Khi sử dụng phương pháp này để tôi, cần chú ý ngăn ngừa các vấn đề như hạt bị thô, giảm tính chất cơ học và tuổi thọ của phôi do nhiệt độ tôi tăng.
-Phân loại và tăng cường: Khi độ cứng dập tắt có thể đáp ứng các yêu cầu thiết kế, việc phân loại và tăng cường nhiệt độ của môi trường tắm nước nóng phải được tận dụng tối đa để đạt được mục đích giảm biến dạng dập tắt. Phương pháp này cũng hiệu quả đối với thép kết cấu carbon tiết diện nhỏ và thép công cụ có độ cứng thấp, đặc biệt là thép khuôn chứa crom và phôi thép tốc độ cao có độ cứng cao. Việc phân loại môi trường tắm nước nóng và phương pháp làm nguội bằng phương pháp gia nhiệt là các phương pháp làm nguội cơ bản đối với loại thép này. Tương tự, nó cũng có hiệu quả đối với những loại thép cacbon và thép kết cấu hợp kim thấp không yêu cầu độ cứng tôi cao.
Khi giải nhiệt bằng tắm nước nóng cần chú ý những vấn đề sau:
Đầu tiên, khi sử dụng bể dầu để phân loại và làm nguội đẳng nhiệt, nhiệt độ dầu phải được kiểm soát chặt chẽ để ngăn ngừa cháy.
Thứ hai, khi làm nguội bằng các loại muối nitrat, bể chứa muối nitrat phải được trang bị các dụng cụ và thiết bị làm mát bằng nước cần thiết. Để biết các biện pháp phòng ngừa khác, vui lòng tham khảo thông tin liên quan và sẽ không lặp lại ở đây.
Thứ ba, nhiệt độ đẳng nhiệt phải được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình làm nguội đẳng nhiệt. Nhiệt độ cao hay thấp đều không có lợi cho việc giảm biến dạng dập tắt. Ngoài ra, trong quá trình gia nhiệt, nên chọn phương pháp treo phôi để tránh biến dạng do trọng lượng của phôi.
Thứ tư, khi sử dụng phương pháp làm nguội đẳng nhiệt hoặc phân loại để điều chỉnh hình dạng của phôi khi còn nóng, dụng cụ và đồ gá phải được trang bị đầy đủ và thao tác phải nhanh chóng trong quá trình vận hành. Ngăn chặn những ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng làm nguội của phôi.
Hoạt động làm mát: Vận hành khéo léo trong quá trình làm mát có tác động đáng kể đến biến dạng dập tắt, đặc biệt khi sử dụng môi trường làm nguội bằng nước hoặc dầu.
-Hướng chính xác của mục nhập môi trường dập tắt: Thông thường, các phôi gia công có hình dạng thanh dài hoặc cân đối đối xứng phải được tôi theo chiều dọc vào môi trường. Các bộ phận không đối xứng có thể được làm nguội ở một góc. Hướng đúng nhằm mục đích đảm bảo làm mát đồng đều trên tất cả các bộ phận, với các khu vực làm mát chậm hơn đi vào môi trường trước tiên, tiếp theo là các phần làm mát nhanh hơn. Việc xem xét hình dạng phôi và ảnh hưởng của nó đến tốc độ làm mát là rất quan trọng trong thực tế.
-Chuyển động của phôi trong môi trường làm nguội: Các bộ phận làm nguội chậm phải đối mặt với môi trường làm nguội. Các phôi có hình dạng đối xứng phải đi theo một đường cân bằng và đồng đều trong môi trường, duy trì biên độ nhỏ và chuyển động nhanh. Đối với phôi mỏng và dài, độ ổn định trong quá trình tôi là rất quan trọng. Tránh lắc lư và cân nhắc sử dụng kẹp thay vì buộc dây để kiểm soát tốt hơn.
-Tốc độ làm nguội: Phôi cần được làm nguội nhanh chóng. Đặc biệt đối với các phôi mỏng, dạng thanh, tốc độ tôi chậm hơn có thể dẫn đến tăng biến dạng uốn và sự khác biệt về biến dạng giữa các phần được tôi tại các thời điểm khác nhau.
-Kiểm soát làm mát: Đối với các phôi gia công có sự khác biệt đáng kể về kích thước mặt cắt ngang, hãy bảo vệ các phần làm mát nhanh hơn bằng các vật liệu như dây amiăng hoặc tấm kim loại để giảm tốc độ làm mát của chúng và đạt được độ làm mát đồng đều.
-Thời gian làm mát trong nước: Đối với các phôi chủ yếu bị biến dạng do ứng suất kết cấu, hãy rút ngắn thời gian làm nguội chúng trong nước. Đối với các phôi chủ yếu bị biến dạng do ứng suất nhiệt, hãy kéo dài thời gian làm nguội trong nước để giảm biến dạng khi tôi.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ MAT Aluminium
Thời gian đăng: 21-02-2024
