CNC數控加工(gōng)有(yǒu)哪幾(jǐ)種熱處理方式
在CNC數控加工的各式(shì)工藝中,熱處理算是大眾耳熟(shú)能詳的(de)一種加工方式(shì),那(nà)你知道熱處理有哪幾種方式嗎?
在知道熱處理的幾種方式之前,小編先向您介紹熱處理的總定義是什(shí)麽? 熱處理是指材料在固態的情況下,通過(guò)加熱➡保(bǎo)溫➡冷卻等手段,以期獲得預期的組織或性能的一種金屬熱加工工藝。
熱處(chù)理方式根據加熱、冷卻方式、組織、性能變化(huà)等的不同,可以分為普通熱處理、表麵熱(rè)處理以及(jí)化學熱處(chù)理。
- 普通熱處理方式包(bāo)含:退火、正火、淬(cuì)火和回火等
- 表麵熱處理方式包含:感應淬火、火(huǒ)焰(yàn)淬火、點接觸淬火(huǒ)等
- 化學熱(rè)處理方式包(bāo)含:滲碳、滲氮、碳氮共滲等
這幾種熱處理方式有(yǒu)哪些區別呢?
一、各自定義不同(tóng)
表(biǎo)麵熱處理和普通熱處理都是通過加熱&冷卻來改變材料的組織和性質的方法。但是表麵熱處理是僅對材料(liào)表麵進行處(chù)理,不改變材料(liào)的(de)內部結構和化學成分。普通熱處理則是對整個材料進(jìn)行處理,包含表麵和內(nèi)部,是一種能夠改(gǎi)變材料內部組織和化學成分的方(fāng)法。
二、使用範(fàn)圍不一樣
表麵熱(rè)處理針對(duì)僅需要改變材料(liào)表麵性質但不需要(yào)改變其內部性(xìng)質,比如表麵硬化、表麵(miàn)增韌等; 普通熱處理則需(xū)要改變整個材料內(nèi)部的性質。比如硬度、認讀、耐磨性等材料內部性質。
三、優缺點不同
表麵(miàn)熱(rè)處理可以針對特(tè)定部位進行處理,不會影響(xiǎng)材料(liào)的(de)基本組織和性質,也不會導致材料(liào)的變形(xíng)和脆化,其處理(lǐ)效果會收到材(cái)料結構、厚度的限(xiàn)製(zhì)。普通(tōng)熱(rè)處理則能夠改變材料整體性質、處理效(xiào)果較(jiào)為穩定,但是較容易發生變形和脆化。
本篇上半部分(fèn)講述的是幾種主流的熱處(chù)理(lǐ)方式大致分類,接下來小編將(jiāng)為您介紹這些大類目下屬分支的各個具體處理方式。
一、表麵淬火
表麵淬(cuì)火是使(shǐ)鋼鐵工件的表麵(miàn)得(dé)到淬火的一種表麵熱處理工藝。目的是提高工件表麵的硬度、耐磨性和疲勞強度。常(cháng)用於軸類、齒輪類等零件。
對於鋼鐵材料而(ér)言,表麵淬火是指(zhǐ)用特殊的(de)加(jiā)熱方式將鋼表麵快速加熱到Ac3亞共析鋼(注:是亞共析鋼的奧氏體化的臨(lín)界(jiè)溫度,隻有超過該溫度才能夠(gòu)完全形成(chéng)奧氏體)或Ac1過共析鋼(是共析鋼的奧氏體化的臨界溫度,隻有超(chāo)過(guò)該溫度才能(néng)夠完全形成奧(ào)氏體。這個溫度是727度,對於不同的鋼具有不同的數值)以上。隨後快速冷卻,使鋼(gāng)鐵表層發生馬氏體相變,生成硬化(huà)層。
根據加熱方法不同,表麵淬(cuì)火可分為感應加熱(高(gāo)頻、中頻(pín)、工頻)表(biǎo)麵淬火、火焰加熱表麵淬火、電接觸加熱表麵淬火、電解液加(jiā)熱表麵淬(cuì)火(huǒ)、激(jī)光加熱表麵淬火、電子蘇表麵淬火(huǒ)。工業上應(yīng)用(yòng)最多的為(wéi)感應加熱和火焰加熱表麵淬火
其中:工頻表麵熱處理(lǐ)。是指工業(yè)頻率的交流電,其特點(diǎn)是頻率低,不需要變頻設(shè)備,所以整個(gè)設備相對簡單。適用於大功率熔煉(liàn)設備,大型零件表麵感應(yīng)加熱(rè)淬火,大中型零件或毛坯感(gǎn)應穿線加(jiā)熱;
中頻表麵熱處理。一般指500-10000赫茲的變頻設備,通過變頻設(shè)備將(jiāng)50赫茲的工頻交流電(diàn)轉換為上述頻(pín)率範尉。由於可控矽變頻裝置的出(chū)現,低於500或高於1萬的中頻設備已投入使用。主要用於中等容量(liàng)以下的金屬熔(róng)煉,鍛造毛坯的感應逢熱,機械(xiè)零件表麵淬火或透(tòu)熱淬火。
高頻表麵熱處理。一般指100-500千赫範圍(wéi),不久前10千赫至100千赫之上仍屬空白頻帶,超(chāo)音頻設備研(yán)製成功,已填(tián)充該頻帶,主(zhǔ)要是(shì)為解決(jué)中模數齒輪、曲輪等滑輪廓淬火的(de)需要而研(yán)究成功。高頻帶主要用於少(shǎo)量試驗研究熔煉(liàn)和少量精密鑄件生產,1-2毫米淬硬層淺表麵艇化(huà)淬火。
二、化學熱處理
化(huà)學熱處理是主要利用化學反應,偶爾會兼(jiān)用(yòng)物理方法(fǎ),改變鋼件表層化(huà)學成(chéng)分及組織結構的金屬熱處理工藝,以便得到比均質材料更好的技術經濟效(xiào)益。
經過化學熱處(chù)理後的鋼件,實質上可以認定為是一種(zhǒng)特(tè)殊複合材料,主要目的是提高(gāo)零件(jiàn)耐磨性、疲勞(láo)強度、抗(kàng)腐蝕性與抗高溫氧(yǎng)化性(xìng)。
由於機械零件的失效和破壞大多數(shù)都萌發在表麵層,特別在(zài)可能引起磨損、疲勞、金屬腐(fǔ)蝕、氧化等條件下工(gōng)作的零件,表麵層的性能尤為重要
化學熱處理主要有滲碳、滲氮、滲硼、滲(shèn)硫、滲鋁、滲(shèn)鉻、滲矽、碳氮共滲、氧氮化、硫氰共滲和碳、氮、硫、氧、硼五元共滲,及碳(氮)化鈦覆蓋。
三、接(jiē)觸電阻加熱淬火
接觸電(diàn)阻(zǔ)加熱淬(cuì)火的原理是將借助與工件(jiàn)接觸的電極(高導電材料的滾輪)通電後,因低壓電流(liú)通過電極與工件間的(de)接觸電阻,使工件表麵快速加熱接觸電阻而並借助其自(zì)身熱傳導實現快速冷(lěng)卻而淬火的一種工(gōng)藝。這一(yī)方(fāng)法的(de)有點事設備簡(jiǎn)單,操作方便,易於(yú)自動化,工件(jiàn)畸變極小(xiǎo) ,不需要(yào)回火,能顯著提高工件的耐磨性和(hé)抗擦傷能力,但淬(cuì)硬層較薄 (0.15-0.35)顯微組織和(hé)硬度均勻(yún)性較差。這種方法多用於鑄鐵做的機床導軌的表(biǎo)麵(miàn)淬火,應用範圍不廣。
四、電子束熱處理
電子束技術已經有20多年曆史,廣泛(fàn)應用於金屬焊接和切割(gē)等加工工業中。電子束熱處理(lǐ)是利用高能量密度(dù)的電(diàn)子束(shù)加熱,進行表麵淬火的新技(jì)術。電子束是由電子槍呢熱陰極(燈絲)發出的電子,通過高壓(yā)環形陽極加速(sù),並聚焦成(chéng)束(shù)使電(diàn)子(zǐ)束(shù)流打擊金屬表麵(miàn),達到加熱的效果。被處理零件的加熱深度,是加熱加速電壓和金屬密度的函數,當功率為150kw時,在鐵中(zhōng)的理論加熱深度為0.076mm,而(ér)在鋁中的則為0.178mm,電子束(shù)熱(rè)處理(lǐ)加熱速度快,奧氏體化的時間緊零點(diǎn)二秒甚至更短,因(yīn)而(ér)工件表麵晶粒很細,硬度比一(yī)般熱處理高(gāo),並具有良好的力學性(xìng)能。
五、電解加熱(rè)淬火
電(diàn)解加熱淬火通(tōng)過對鋼件表(biǎo)麵的(de)加熱、冷卻而改(gǎi)變表(biǎo)層力學性能的金屬(shǔ)熱處理工藝。表麵(miàn)淬火是表麵熱處理的(de)主要內容,其目的是獲得高硬度的表麵層和有力的內應(yīng)力分布,以提高工件的耐磨性能和抗疲勞(láo)性能(néng)。電解液(yè)加熱表麵淬火是(shì)向電解液通入較高電壓(150-300v)的直流電(diàn),因(yīn)電離作用(yòng)而發生導電現象(xiàng),於(yú)負極放出氫,正極放出氧
氫氣圍(wéi)繞負極周圍形成氣膜,電(diàn)阻較大,電流通過時產生大量的熱使(shǐ)負極加(jiā)熱。淬(cuì)火時,將沒入電解液的工件接負極,液槽接正極。工件的沒入部分當接通電源時(shí)便被加熱(5-10s 可達到(dào)淬火溫度)。斷電後在電解液中冷卻,也可(kě)卻出放入另設的淬火槽中冷卻(què)。適用於金星表麵淬火用的(de)電解(jiě)液很(hěn)多,其(qí)中以w(碳酸鈉)5%-18%水溶液使用最廣,使用溫度不得超過60℃,否則請期末不穩定,影響加熱效果。
六、激光熱處理
縮寫LHT。也(yě)稱激光淬火或激光相(xiàng)變硬化,是以高能量激光束快速掃描工件,使被照射的金屬或合金(jīn)表麵溫度以極快速度升高到相變點以上,激光束離開被照射部位時,由於熱傳導作用,處於冷態的基體使其迅(xùn)速冷卻而進行自冷淬火,得到較細小的硬化層組織,硬度一(yī)般(bān)高於常規淬火硬(yìng)度。處理過程中工件變形極小,適用於其他淬火技術不(bú)能完成(chéng)或(huò)難以實現的某些工件或工件局部部位的表麵強化。激光熱處理自動化程度較(jiào)高(gāo),硬化層深度和硬化麵積可控性(xìng)好。該技術(shù)主要用於強化汽(qì)車零部件或工模具的(de)表麵,提高其表麵硬度、耐磨性、耐蝕性以及強度和(hé)高溫性(xìng)能等,如汽車發動機缸(gāng)孔、曲軸、衝壓模(mó)具、鑄造型(xíng)板等的激光熱處理。激光熱處理工藝流程為:預處理(表麵清理及預置吸光塗層)激光淬火(確定硬化模型及(jí)淬火工藝參數)- 質量檢測(宏觀及(jí)微觀檢測)。
七、真空熱處理
鹽浴淬火受環境的限製,已呈夕(xī)陽之勢。真空熱處理是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術,真空熱處理所處的真空環境指的是低於一個(gè)大氣壓(yā)的氣氛環境,包(bāo)括低真(zhēn)空、中真空(kōng)、高真空和超高真(zhēn)空,真空熱處理實際也屬於氣氛控製熱處理。
真空熱處理技術應用和發展得到進一步的完善和推廣,它具有無氧化、無脫碳、淬火後工件表麵清潔光(guāng)亮、耐磨性高、無汙染、自動(dòng)化程度高等特點。工業生產中廣泛采用了真空退火、真空除氣、真空(kōng)油淬、真空水淬、真空(kōng)氣淬、真空回火(huǒ)及真空滲(shèn)碳等熱處理技術,成為熱處理車間最普及的最主要的技術之一。
八、感應熱處理和離子氮化熱處理技術
感應(yīng)熱處理以高效、節能、清潔(jié)、靈活性(xìng)等又是廣泛應用(yòng)於汽車工業,工(gōng)程機械 石油化工等行業,近40%的汽車零部件可采用感應熱處理,如曲(qǔ)軸、齒輪、萬向節、半軸等。 采用感應加熱,許多產品加工(gōng)可建成全自動或半自動生(shēng)產線,提(tí)高產品質量的穩定性,減輕勞動強(qiáng)度,美化工(gōng)作環境。國內發展最快的就是感應加熱電源,老(lǎo)式的電(diàn)子震蕩(dàng)管已完成了(le)其曆史使命,取而代之的是全晶體管。
采用微機控製晶體管調節電源,調節穩定方便(biàn),精度高,對電網諧波的幹擾大大減少。國內發(fā)展最(zuì)快(kuài)的是感應加熱電源。老式的電子振蕩管已完成了其曆史使命,取而(ér)代之的是全(quán)晶體管。采(cǎi)用微機控製晶體管調節電源,調節穩定方便,精度高,對電網諧波的幹擾大大減少。
九、采用新的表麵強化技術(shù)和推廣氮基氣氛的熱(rè)處理
原有的工具(jù)表麵處理方法僅限於蒸汽處理、氧氮化等陳舊方法,一(yī)般(bān)隻能提高供(gòng)給壽命30-50%。自80年代以來,我國先後獨立開發和從(cóng)國外引進了QPQ鹽浴符合處理技術和PVD氧化鈦物(wù)理塗(tú)層技(jì)術。前者可(kě)以穩定提高壽(shòu)命2-3倍(bèi),設備簡(jiǎn)單,成本(běn)低廉,特別適合於普通刀具。氮基氣氛用於保護熱處理和(hé)化學熱(rè)處理,可以實現無氧化脫碳熱(rè)處理,並可(kě)以避免熱(rè)處理氮脆,氮基氣氛的化學熱處(chù)理,可以減少內氧化等缺(quē)陷,提高化學熱處理質量。
當然,除了以上幾種熱處理方式之外還有可控(kòng)氣氛熱處理、淬火介(jiè)質與冷(lěng)卻技術、零下處理技(jì)術、低壓滲氮技術(shù)、物理蒸(zhēng)鍍技術等現代熱處理技術,隨著科技水平的發展,老的熱處(chù)理方式因效率低、汙染環境(jìng)等原因必然會被(bèi)升級後的新熱處理技術所替(tì)代,現代熱處(chù)理未來使用前景廣闊。
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