Durante el tratamiento térmico de aluminio y aleaciones de aluminio, comúnmente se encuentran varios problemas, tales como:
-Colocación inadecuada de la pieza: esto puede provocar la deformación de la pieza, a menudo debido a una eliminación insuficiente de calor por parte del medio de enfriamiento a un ritmo lo suficientemente rápido como para lograr las propiedades mecánicas deseadas.
-Calentamiento rápido: Esto puede provocar deformación térmica; La colocación adecuada de las piezas ayuda a garantizar un calentamiento uniforme.
-Sobrecalentamiento: Esto puede provocar una fusión parcial o fusión eutéctica.
-Incrustación superficial/oxidación a alta temperatura.
-Tratamiento de envejecimiento excesivo o insuficiente, pudiendo ambos provocar pérdida de propiedades mecánicas.
-Fluctuaciones en los parámetros de tiempo/temperatura/templado que pueden provocar desviaciones en las propiedades mecánicas y/o físicas entre piezas y lotes.
-Además, la mala uniformidad de la temperatura, el tiempo de aislamiento insuficiente y el enfriamiento inadecuado durante el tratamiento térmico de la solución pueden contribuir a resultados inadecuados.
El tratamiento térmico es un proceso térmico crucial en la industria del aluminio, profundicemos en más conocimientos relacionados.
1.Pretratamiento
Los procesos de pretratamiento que mejoran la estructura y alivian la tensión antes del enfriamiento son beneficiosos para reducir la distorsión. El pretratamiento generalmente implica procesos como el recocido esferoidal y el recocido con alivio de tensiones, y algunos también adoptan un tratamiento de enfriamiento y revenido o de normalización.
Recocido de alivio de tensión: Durante el mecanizado, se pueden desarrollar tensiones residuales debido a factores como los métodos de mecanizado, el acoplamiento de la herramienta y las velocidades de corte. La distribución desigual de estas tensiones puede provocar distorsión durante el enfriamiento. Para mitigar estos efectos, es necesario un recocido para aliviar tensiones antes del enfriamiento. La temperatura para el recocido con alivio de tensiones es generalmente de 500 a 700 °C. Cuando se calienta en un medio aéreo, se utiliza una temperatura de 500-550°C con un tiempo de mantenimiento de 2-3 horas para evitar la oxidación y la descarburación. Durante la carga se debe considerar la distorsión de la pieza debido al peso propio, y otros procedimientos son similares al recocido estándar.
Tratamiento de precalentamiento para mejorar la estructura: Esto incluye recocido esferoidal, temple y revenido, tratamiento de normalización.
-Recocido esferoidizante: Esencial para el acero para herramientas al carbono y el acero para herramientas aleado durante el tratamiento térmico, la estructura obtenida después del recocido esferoidal afecta significativamente la tendencia de distorsión durante el enfriamiento. Al ajustar la estructura posterior al recocido, se puede reducir la distorsión regular durante el enfriamiento.
-Otros métodos de pretratamiento: Se pueden emplear varios métodos para reducir la distorsión del enfriamiento, como el enfriamiento y el revenido, y el tratamiento de normalización. Seleccionar tratamientos previos adecuados, como templado y revenido, tratamiento de normalización basado en la causa de la distorsión y el material de la pieza, puede reducir eficazmente la distorsión. Sin embargo, es necesario tener precaución con las tensiones residuales y los aumentos de dureza después del templado, especialmente el tratamiento de templado y revenido puede reducir la expansión durante el templado para aceros que contienen W y Mn, pero tiene poco efecto en la reducción de la deformación para aceros como el GCr15.
En la producción práctica, identificar la causa de la distorsión por enfriamiento, ya sea debido a tensiones residuales o a una estructura deficiente, es esencial para un tratamiento eficaz. El recocido de alivio de tensiones debe realizarse para la distorsión causada por tensiones residuales, mientras que tratamientos como el revenido que alteran la estructura no son necesarios, y viceversa. Sólo entonces se podrá lograr el objetivo de reducir la distorsión del enfriamiento para reducir los costos y garantizar la calidad.
2.Operación de calentamiento de enfriamiento
Temperatura de enfriamiento: La temperatura de enfriamiento afecta significativamente la distorsión. Podemos lograr el propósito de reducir la deformación ajustando la temperatura de enfriamiento, o el margen de mecanizado reservado es el mismo que la temperatura de enfriamiento para lograr el propósito de reducir la deformación, o seleccionamos y reservamos razonablemente el margen de mecanizado y la temperatura de enfriamiento después de las pruebas de tratamiento térmico. , para reducir el margen de mecanizado posterior. El efecto de la temperatura de enfriamiento sobre la deformación por enfriamiento no solo está relacionado con el material utilizado en la pieza de trabajo, sino también con el tamaño y la forma de la pieza de trabajo. Cuando la forma y el tamaño de la pieza de trabajo son muy diferentes, aunque el material de la pieza de trabajo es el mismo, la tendencia de la deformación por enfriamiento es bastante diferente y el operador debe prestar atención a esta situación en la producción real.
Tiempo de espera de enfriamiento: La selección del tiempo de retención no solo garantiza un calentamiento completo y el logro de la dureza o propiedades mecánicas deseadas después del enfriamiento, sino que también considera su efecto sobre la distorsión. Extender el tiempo de mantenimiento del enfriamiento esencialmente aumenta la temperatura de enfriamiento, especialmente pronunciada para acero con alto contenido de carbono y cromo.
Métodos de carga: Si la pieza de trabajo se coloca de una forma irrazonable durante el calentamiento, causará deformación debido al peso de la pieza de trabajo o deformación debido a la extrusión mutua entre las piezas de trabajo, o deformación debido al calentamiento y enfriamiento desigual debido al apilamiento excesivo de las piezas de trabajo.
Método de calentamiento: Para piezas de trabajo de formas complejas y espesores variables, especialmente aquellas con alto contenido de carbono y elementos de aleación, un proceso de calentamiento lento y uniforme es crucial. A menudo es necesario utilizar precalentamiento, lo que a veces requiere múltiples ciclos de precalentamiento. Para piezas de trabajo más grandes que no se tratan eficazmente mediante precalentamiento, el uso de un horno de resistencia de caja con calentamiento controlado puede reducir la distorsión causada por el calentamiento rápido.
3. Operación de enfriamiento
La deformación por enfriamiento resulta principalmente del proceso de enfriamiento. La selección adecuada del medio de enfriamiento, la operación hábil y cada paso del proceso de enfriamiento influyen directamente en la deformación del enfriamiento.
Selección del medio de enfriamiento: Si bien se garantiza la dureza deseada después del enfriamiento, se deben preferir medios de enfriamiento más suaves para minimizar la distorsión. Se recomienda utilizar medios de baño calentados para enfriar (para facilitar el enderezamiento mientras la pieza aún está caliente) o incluso enfriar con aire. Los medios con velocidades de enfriamiento entre agua y aceite también pueden reemplazar a los medios duales agua-aceite.
—Enfriamiento por aire: El enfriamiento por aire es eficaz para reducir la deformación por enfriamiento del acero de alta velocidad, el acero para moldes de cromo y el acero de microdeformación refrigerado por aire. Para el acero 3Cr2W8V que no requiere alta dureza después del temple, el temple al aire también se puede utilizar para reducir la deformación ajustando adecuadamente la temperatura de temple.
—Enfriamiento y enfriamiento de aceite: el aceite es un medio de enfriamiento con una velocidad de enfriamiento mucho menor que el agua, pero para aquellas piezas de trabajo con alta templabilidad, tamaño pequeño, forma compleja y gran tendencia a la deformación, la velocidad de enfriamiento del aceite es demasiado alta, pero para piezas de trabajo de tamaño pequeño pero pobre templabilidad, la velocidad de enfriamiento del aceite es insuficiente. Para resolver las contradicciones anteriores y aprovechar al máximo el enfriamiento con aceite para reducir la deformación por enfriamiento de las piezas de trabajo, la gente ha adoptado métodos para ajustar la temperatura del aceite y aumentar la temperatura de enfriamiento para ampliar la utilización del aceite.
—Cambiar la temperatura del aceite de enfriamiento: Usar la misma temperatura del aceite para el enfriamiento para reducir la deformación del enfriamiento todavía tiene los siguientes problemas, es decir, cuando la temperatura del aceite es baja, la deformación del enfriamiento aún es grande y cuando la temperatura del aceite es alta, es difícil garantizar que el pieza de trabajo después de templar la dureza. Bajo el efecto combinado de la forma y el material de algunas piezas de trabajo, el aumento de la temperatura del aceite de enfriamiento también puede aumentar su deformación. Por lo tanto, es muy necesario determinar la temperatura del aceite de enfriamiento después de pasar la prueba de acuerdo con las condiciones reales del material de la pieza de trabajo, el tamaño de la sección transversal y la forma.
Cuando se utiliza aceite caliente para el enfriamiento, para evitar incendios causados por la alta temperatura del aceite causada por el enfriamiento y el enfriamiento, se debe equipar el equipo contra incendios necesario cerca del tanque de aceite. Además, el índice de calidad del aceite de enfriamiento debe probarse periódicamente y el aceite nuevo debe reponerse o reemplazarse a tiempo.
—Aumentar la temperatura de enfriamiento: Este método es adecuado para piezas de trabajo de acero al carbono de sección transversal pequeña y piezas de trabajo de acero aleado ligeramente más grandes que no pueden cumplir con los requisitos de dureza después del calentamiento y la preservación del calor a temperaturas normales de enfriamiento y enfriamiento con aceite. Al aumentar adecuadamente la temperatura de enfriamiento y luego el enfriamiento con aceite, se puede lograr el efecto de endurecimiento y reducción de la deformación. Cuando se utiliza este método para enfriar, se debe tener cuidado para evitar problemas como el engrosamiento del grano, la reducción de las propiedades mecánicas y la vida útil de la pieza de trabajo debido al aumento de la temperatura de enfriamiento.
—Clasificación y austemperamiento: Cuando la dureza de enfriamiento puede cumplir con los requisitos de diseño, la clasificación y el templado del medio del baño caliente deben utilizarse por completo para lograr el propósito de reducir la deformación por enfriamiento. Este método también es eficaz para acero estructural al carbono de sección pequeña y baja templabilidad y acero para herramientas, especialmente acero para troqueles que contiene cromo y piezas de trabajo de acero rápido con alta templabilidad. La clasificación del medio de baño caliente y el método de enfriamiento de austempering son los métodos de enfriamiento básicos para este tipo de acero. De manera similar, también es eficaz para aquellos aceros al carbono y aceros estructurales de baja aleación que no requieren una alta dureza de temple.
Al templar con un baño caliente, se debe prestar atención a las siguientes cuestiones:
En primer lugar, cuando se utiliza un baño de aceite para clasificación y enfriamiento isotérmico, la temperatura del aceite debe controlarse estrictamente para evitar que se produzca un incendio.
En segundo lugar, al enfriar con sales de nitrato, el tanque de sal de nitrato debe estar equipado con los instrumentos y dispositivos de refrigeración por agua necesarios. Para otras precauciones, consulte la información relevante y no las repetiremos aquí.
En tercer lugar, la temperatura isotérmica debe controlarse estrictamente durante el enfriamiento isotérmico. Las temperaturas altas o bajas no favorecen la reducción de la deformación por enfriamiento. Además, durante el austemperado, se debe seleccionar el método de suspensión de la pieza de trabajo para evitar la deformación causada por el peso de la pieza de trabajo.
Cuarto, cuando se utiliza enfriamiento isotérmico o gradual para corregir la forma de la pieza de trabajo mientras está caliente, las herramientas y accesorios deben estar completamente equipados y la acción debe ser rápida durante la operación. Evite efectos adversos sobre la calidad del enfriamiento de la pieza de trabajo.
Operación de enfriamiento: La operación hábil durante el proceso de enfriamiento tiene un impacto significativo en la deformación del enfriamiento, especialmente cuando se utilizan medios de enfriamiento de agua o aceite.
-Dirección correcta de entrada del medio de enfriamiento: Normalmente, las piezas de trabajo con forma de varilla alargadas o equilibradas simétricamente deben enfriarse verticalmente en el medio. Las piezas asimétricas se pueden templar en ángulo. La dirección correcta tiene como objetivo garantizar un enfriamiento uniforme en todas las piezas, con áreas de enfriamiento más lentas que ingresan primero al medio, seguidas por secciones de enfriamiento más rápidas. En la práctica es vital tener en cuenta la forma de la pieza de trabajo y su influencia en la velocidad de enfriamiento.
-Movimiento de piezas en medio de enfriamiento: Las piezas que se enfrían lentamente deben mirar hacia el medio de enfriamiento. Las piezas de trabajo de forma simétrica deben seguir una trayectoria equilibrada y uniforme en el medio, manteniendo una pequeña amplitud y un movimiento rápido. Para piezas de trabajo delgadas y alargadas, la estabilidad durante el enfriamiento es crucial. Evite balancearse y considere usar abrazaderas en lugar de atar con alambre para un mejor control.
-Velocidad de enfriamiento: Las piezas de trabajo deben enfriarse rápidamente. Particularmente para piezas de trabajo delgadas con forma de varilla, velocidades de enfriamiento más lentas pueden provocar una mayor deformación por flexión y diferencias en la deformación entre secciones templadas en diferentes momentos.
-Enfriamiento controlado: Para piezas de trabajo con diferencias significativas en el tamaño de la sección transversal, proteja las secciones de enfriamiento más rápido con materiales como cuerdas de asbesto o láminas de metal para reducir su velocidad de enfriamiento y lograr un enfriamiento uniforme.
-Tiempo de enfriamiento en agua: Para piezas de trabajo que experimentan principalmente deformación debido a tensiones estructurales, acorte su tiempo de enfriamiento en agua. Para piezas de trabajo que sufren principalmente deformación debido al estrés térmico, extienda su tiempo de enfriamiento en agua para reducir la deformación por enfriamiento.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 21 de febrero de 2024
