Durante o tratamento térmico de alumínio e ligas de alumínio, vários problemas são comumente encontrados, tais como:
-Colocação inadequada da peça: Isso pode levar à deformação da peça, muitas vezes devido à remoção insuficiente de calor pelo meio de têmpera a uma taxa rápida o suficiente para atingir as propriedades mecânicas desejadas.
-Aquecimento rápido: Isto pode resultar em deformação térmica; o posicionamento adequado das peças ajuda a garantir um aquecimento uniforme.
-Superaquecimento: Isso pode levar à fusão parcial ou fusão eutética.
-Descamação da superfície/oxidação em alta temperatura.
-Tratamento de envelhecimento excessivo ou insuficiente, podendo ambos resultar em perda de propriedades mecânicas.
-Flutuações nos parâmetros de tempo/temperatura/têmpera que podem causar desvios nas propriedades mecânicas e/ou físicas entre peças e lotes.
-Além disso, a baixa uniformidade da temperatura, o tempo de isolamento insuficiente e o resfriamento inadequado durante o tratamento térmico da solução podem contribuir para resultados inadequados.
O tratamento térmico é um processo térmico crucial na indústria do alumínio, vamos nos aprofundar em conhecimentos mais relacionados.
1.Pré-tratamento
Os processos de pré-tratamento que melhoram a estrutura e aliviam o estresse antes da têmpera são benéficos para reduzir a distorção. O pré-tratamento normalmente envolve processos como recozimento de esferoidização e recozimento de alívio de tensão, e alguns também adotam tratamento de têmpera e revenimento ou normalização.
Recozimento de alívio de estresse: Durante a usinagem, tensões residuais podem se desenvolver devido a fatores como métodos de usinagem, engate da ferramenta e velocidades de corte. A distribuição desigual destas tensões pode levar à distorção durante a têmpera. Para mitigar esses efeitos, é necessário um recozimento para alívio de tensões antes da têmpera. A temperatura para recozimento de alívio de tensão é geralmente de 500-700°C. Ao aquecer em meio de ar, é utilizada uma temperatura de 500-550°C com um tempo de retenção de 2-3 horas para evitar oxidação e descarbonetação. A distorção da peça devido ao peso próprio deve ser considerada durante o carregamento, e outros procedimentos são semelhantes ao recozimento padrão.
Tratamento de pré-aquecimento para melhoria da estrutura: Isso inclui recozimento esferoidizante, têmpera e revenimento, tratamento de normalização.
-Recozimento esferoidizante: Essencial para aço para ferramentas de carbono e aço para ferramentas de liga durante o tratamento térmico, a estrutura obtida após o recozimento de esferoidização afeta significativamente a tendência de distorção durante a têmpera. Ao ajustar a estrutura pós-recozimento, pode-se reduzir a distorção regular durante a têmpera.
-Outros métodos de pré-tratamento: Vários métodos podem ser empregados para reduzir a distorção de têmpera, como têmpera e revenido, normalizando o tratamento. A seleção de pré-tratamentos adequados, como têmpera e revenido, normalização do tratamento com base na causa da distorção e no material da peça pode efetivamente reduzir a distorção. No entanto, é necessário cuidado com tensões residuais e aumentos de dureza após o revenido, especialmente o tratamento de têmpera e revenido pode reduzir a expansão durante a têmpera para aços contendo W e Mn, mas tem pouco efeito na redução da deformação para aços como GCr15.
Na produção prática, identificar a causa da distorção de têmpera, seja devido a tensões residuais ou a uma estrutura deficiente, é essencial para um tratamento eficaz. O recozimento para alívio de tensões deve ser realizado para distorções causadas por tensões residuais, enquanto tratamentos como revenimento que alteram a estrutura não são necessários e vice-versa. Só então o objetivo de reduzir a distorção de têmpera poderá ser alcançado para reduzir custos e garantir a qualidade.
2. Operação de aquecimento de têmpera
Temperatura de têmpera: A temperatura de têmpera afeta significativamente a distorção. Podemos atingir o objetivo de reduzir a deformação ajustando a temperatura de têmpera, ou a tolerância de usinagem reservada é igual à temperatura de têmpera para atingir o objetivo de reduzir a deformação, ou selecionar e reservar razoavelmente a tolerância de usinagem e a temperatura de têmpera após testes de tratamento térmico , de modo a reduzir a margem de usinagem subsequente. O efeito da temperatura de têmpera na deformação da têmpera não está apenas relacionado ao material usado na peça, mas também ao tamanho e formato da peça. Quando a forma e o tamanho da peça são muito diferentes, embora o material da peça seja o mesmo, a tendência de deformação por têmpera é bastante diferente, e o operador deve prestar atenção a esta situação na produção real.
Tempo de espera de extinção: A seleção do tempo de retenção não apenas garante um aquecimento completo e a obtenção da dureza ou propriedades mecânicas desejadas após a têmpera, mas também considera seu efeito na distorção. Prolongar o tempo de têmpera aumenta essencialmente a temperatura de têmpera, especialmente pronunciada para aços com alto teor de carbono e alto cromo.
Métodos de carregamento: Se a peça de trabalho for colocada de forma não razoável durante o aquecimento, causará deformação devido ao peso da peça de trabalho ou deformação devido à extrusão mútua entre as peças de trabalho, ou deformação devido ao aquecimento e resfriamento irregulares devido ao empilhamento excessivo das peças de trabalho.
Método de aquecimento: Para peças de formatos complexos e espessuras variadas, especialmente aquelas com alto teor de carbono e elementos de liga, um processo de aquecimento lento e uniforme é crucial. A utilização do pré-aquecimento é frequentemente necessária, às vezes exigindo vários ciclos de pré-aquecimento. Para peças maiores que não são efetivamente tratadas por meio de pré-aquecimento, o uso de forno de resistência de caixa com aquecimento controlado pode reduzir a distorção causada pelo aquecimento rápido.
3. Operação de resfriamento
A deformação por têmpera resulta principalmente do processo de resfriamento. A seleção adequada do meio de têmpera, a operação habilidosa e cada etapa do processo de resfriamento influenciam diretamente a deformação da têmpera.
Seleção do Meio de Têmpera: Embora garanta a dureza desejada após a têmpera, meios de têmpera mais suaves devem ser preferidos para minimizar a distorção. Recomenda-se o uso de meios de banho aquecidos para resfriamento (para facilitar o alisamento enquanto a peça ainda está quente) ou mesmo resfriamento a ar. Meios com taxas de resfriamento entre água e óleo também podem substituir meios duais água-óleo.
—Extinção por resfriamento a ar: A têmpera por resfriamento a ar é eficaz para reduzir a deformação por têmpera de aço rápido, aço para molde de cromo e aço de microdeformação por resfriamento a ar. Para o aço 3Cr2W8V que não requer alta dureza após a têmpera, a têmpera a ar também pode ser usada para reduzir a deformação ajustando adequadamente a temperatura de têmpera.
—Resfriamento e têmpera de óleo: o óleo é um meio de têmpera com uma taxa de resfriamento muito menor que a água, mas para peças com alta temperabilidade, tamanho pequeno, formato complexo e grande tendência de deformação, a taxa de resfriamento do óleo é muito alta, mas para peças com tamanho pequeno, mas pobre temperabilidade, a taxa de resfriamento do óleo é insuficiente. A fim de resolver as contradições acima e fazer pleno uso da têmpera a óleo para reduzir a deformação das peças de trabalho, as pessoas adotaram métodos para ajustar a temperatura do óleo e aumentar a temperatura de têmpera para expandir a utilização do óleo.
—Alterando a temperatura do óleo de têmpera: usar a mesma temperatura do óleo para têmpera para reduzir a deformação da têmpera ainda apresenta os seguintes problemas, ou seja, quando a temperatura do óleo está baixa, a deformação da têmpera ainda é grande, e quando a temperatura do óleo está alta, é difícil garantir que o peça de trabalho após a dureza de têmpera. Sob o efeito combinado da forma e do material de algumas peças, o aumento da temperatura do óleo de têmpera também pode aumentar sua deformação. Portanto, é muito necessário determinar a temperatura do óleo de têmpera após passar no teste de acordo com as condições reais do material da peça, tamanho e formato da seção transversal.
Ao utilizar óleo quente para têmpera, a fim de evitar incêndio causado pela alta temperatura do óleo causada pela têmpera e resfriamento, o equipamento de combate a incêndio necessário deve ser equipado próximo ao tanque de óleo. Além disso, o índice de qualidade do óleo de têmpera deve ser testado regularmente e o óleo novo deve ser reabastecido ou substituído a tempo.
—Aumentar a temperatura de têmpera: Este método é adequado para peças de aço carbono de seção transversal pequena e peças de liga de aço ligeiramente maiores que não podem atender aos requisitos de dureza após aquecimento e preservação de calor em temperaturas normais de têmpera e têmpera em óleo. Aumentando adequadamente a temperatura de têmpera e depois a têmpera em óleo, o efeito de endurecimento e redução da deformação pode ser alcançado. Ao utilizar este método para têmpera, deve-se tomar cuidado para evitar problemas como engrossamento do grão, redução das propriedades mecânicas e da vida útil da peça devido ao aumento da temperatura de têmpera.
—Classificação e austêmpera: Quando a dureza de têmpera pode atender aos requisitos do projeto, a classificação e austêmpera do meio de banho quente devem ser totalmente utilizadas para atingir o objetivo de reduzir a deformação de têmpera. Este método também é eficaz para aço estrutural de carbono de seção pequena e baixa temperabilidade e aço para ferramentas, especialmente aço para matrizes contendo cromo e peças de aço rápido com alta temperabilidade. A classificação do meio de banho quente e o método de resfriamento de austêmpera são os métodos básicos de têmpera para este tipo de aço. Da mesma forma, também é eficaz para aços carbono e aços estruturais de baixa liga que não requerem alta dureza de têmpera.
Ao se refrescar com um banho quente, deve-se atentar para as seguintes questões:
Primeiro, quando o banho de óleo é utilizado para classificação e têmpera isotérmica, a temperatura do óleo deve ser rigorosamente controlada para evitar a ocorrência de incêndio.
Em segundo lugar, ao temperar com tipos de sal de nitrato, o tanque de sal de nitrato deve ser equipado com os instrumentos necessários e dispositivos de resfriamento de água. Para outras precauções, consulte as informações relevantes e não as repetiremos aqui.
Terceiro, a temperatura isotérmica deve ser rigorosamente controlada durante a têmpera isotérmica. Temperatura alta ou baixa não contribui para reduzir a deformação por têmpera. Além disso, durante a austêmpera, o método de suspensão da peça deve ser selecionado para evitar deformações causadas pelo peso da peça.
Quarto, ao usar têmpera isotérmica ou graduada para corrigir o formato da peça enquanto ela está quente, as ferramentas e acessórios devem estar totalmente equipados e a ação deve ser rápida durante a operação. Evite efeitos adversos na qualidade de têmpera da peça de trabalho.
Operação de resfriamento: A operação hábil durante o processo de resfriamento tem um impacto significativo na deformação da têmpera, especialmente quando são usados meios de têmpera com água ou óleo.
-Direção correta de entrada do meio de têmpera: Normalmente, peças de trabalho simetricamente balanceadas ou alongadas em forma de haste devem ser temperadas verticalmente no meio. As peças assimétricas podem ser temperadas em ângulo. A direção correta visa garantir um resfriamento uniforme em todas as peças, com áreas de resfriamento mais lento entrando primeiro no meio, seguidas por seções de resfriamento mais rápido. A consideração do formato da peça e sua influência na velocidade de resfriamento é vital na prática.
-Movimento de peças em meio de têmpera: As peças de resfriamento lento devem ficar voltadas para o meio de têmpera. Peças de formato simétrico devem seguir um caminho equilibrado e uniforme no meio, mantendo pequena amplitude e movimento rápido. Para peças finas e alongadas, a estabilidade durante a têmpera é crucial. Evite balançar e considere usar grampos em vez de amarrar fios para melhor controle.
-Velocidade de têmpera: As peças de trabalho devem ser temperadas rapidamente. Particularmente para peças finas em forma de haste, velocidades de têmpera mais lentas podem levar ao aumento da deformação por flexão e diferenças na deformação entre seções temperadas em momentos diferentes.
-Resfriamento controlado: Para peças de trabalho com diferenças significativas no tamanho da seção transversal, proteja as seções de resfriamento mais rápido com materiais como corda de amianto ou folhas de metal para reduzir a taxa de resfriamento e obter um resfriamento uniforme.
-Tempo de resfriamento na água: Para peças que sofrem principalmente deformação devido a tensões estruturais, reduza o tempo de resfriamento em água. Para peças que sofrem principalmente deformação devido ao estresse térmico, aumente o tempo de resfriamento em água para reduzir a deformação por têmpera.
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 21 de fevereiro de 2024
