알루미늄 및 알루미늄 합금의 열처리 중에 다음과 같은 다양한 문제가 일반적으로 발생합니다.
-부적절한 부품 배치: 원하는 기계적 특성을 달성할 만큼 빠른 속도로 담금질 매체에 의한 불충분한 열 제거로 인해 종종 부품 변형이 발생할 수 있습니다.
-급속 가열: 열 변형이 발생할 수 있습니다. 적절한 부품 배치는 균일한 가열을 보장하는 데 도움이 됩니다.
-과열: 이는 부분 용융 또는 공융 용융으로 이어질 수 있습니다.
- 표면 스케일링/고온 산화.
- 시효처리가 과도하거나 불충분하여 기계적 성질이 손실될 수 있습니다.
- 부품과 배치 간 기계적 및/또는 물리적 특성의 편차를 유발할 수 있는 시간/온도/담금질 매개변수의 변동.
- 또한, 온도 균일성 불량, 단열 시간 부족, 용체화 처리 시 냉각 부족 등도 모두 부적절한 결과를 초래합니다.
열처리는 알루미늄 산업에서 중요한 열 공정입니다. 관련 지식을 더 자세히 살펴보겠습니다.
1. 전처리
담금질 전 구조를 개선하고 응력을 완화시키는 전처리 공정은 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다. 전처리에는 일반적으로 구상화 어닐링 및 응력 완화 어닐링과 같은 공정이 포함되며, 일부는 담금질 및 템퍼링 또는 정규화 처리를 채택하기도 합니다.
응력 완화 어닐링: 가공 중 가공방법, 공구의 맞물림, 절삭속도 등의 요인으로 인해 잔류응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 응력이 고르지 않게 분포되면 담금질 중에 뒤틀림이 발생할 수 있습니다. 이러한 효과를 완화하려면 담금질 전에 응력 완화 어닐링이 필요합니다. 응력 제거 어닐링 온도는 일반적으로 500-700°C입니다. 공기 매체에서 가열하는 경우 산화 및 탈탄을 방지하기 위해 500~550°C의 온도와 2~3시간의 유지 시간을 사용합니다. 하중을 가하는 동안 자중으로 인한 부품 변형을 고려해야 하며, 기타 절차는 표준 어닐링과 유사합니다.
구조개선을 위한 예열처리: 구상화 어닐링, 담금질 및 템퍼링, 노멀라이징 처리 등이 포함됩니다.
- 구상화 어닐링: 탄소공구강 및 합금공구강에 있어서 열처리 시 필수적인 것으로, 구상화 어닐링 후 얻어지는 조직은 담금질 시 변형 경향에 큰 영향을 미칩니다. 사후 어닐링 구조를 조정하면 담금질 중 규칙적인 왜곡을 줄일 수 있습니다.
-기타 전처리 방법: 담금질 왜곡을 줄이기 위해 담금질 및 템퍼링, 노멀라이징 처리 등 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 담금질 및 템퍼링과 같은 적절한 전처리를 선택하고 왜곡 원인과 부품 재질을 기준으로 정규화 처리를 선택하면 왜곡을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 그러나 뜨임 후 잔류 응력 및 경도 증가에 주의가 필요하며, 특히 담금질 및 뜨임 처리는 W 및 Mn을 함유한 강의 경우 담금질 중 팽창을 감소시킬 수 있지만 GCr15와 같은 강의 변형 감소 효과는 거의 없습니다.
실제 생산에서는 잔류 응력이나 열악한 구조로 인한 담금질 왜곡의 원인을 식별하는 것이 효과적인 처리에 필수적입니다. 잔류응력으로 인한 변형에 대해서는 응력완화 어닐링을 실시해야 하며, 조직을 변형시키는 템퍼링 등의 처리는 필요하지 않으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 그래야만 왜곡 해소라는 목표를 달성하여 비용을 낮추고 품질을 보장할 수 있습니다.
2. 급냉 가열 운전
담금질 온도: 담금질 온도는 변형에 큰 영향을 미칩니다. 담금질 온도를 조정하여 변형을 줄이는 목적을 달성할 수 있습니다. 또는 예약된 가공 공차가 담금질 온도와 동일하여 변형을 줄이는 목적을 달성하거나, 열처리 시험 후 가공 공차와 담금질 온도를 합리적으로 선택하고 예약할 수 있습니다. , 후속 가공 여유를 줄이기 위해. 담금질 변형에 대한 담금질 온도의 영향은 공작물에 사용된 재료뿐만 아니라 공작물의 크기 및 모양과도 관련됩니다. 공작물의 모양과 크기가 매우 다른 경우 공작물의 재질은 동일하더라도 담금질 변형 경향이 상당히 다르므로 작업자는 실제 생산에서 이러한 상황에 주의해야 합니다.
담금질 유지 시간: 유지 시간의 선택은 철저한 가열을 보장하고 담금질 후 원하는 경도나 기계적 특성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 변형에 미치는 영향도 고려합니다. 담금질 유지 시간을 연장하면 본질적으로 담금질 온도가 증가하며, 특히 고탄소강과 고크롬강의 경우 더욱 그렇습니다.
로딩 방법: 가열시 가공물을 무리한 형태로 배치하면 가공물의 무게에 의한 변형이나 가공물간의 상호 압출에 의한 변형, 또는 가공물의 과도한 적층으로 인한 가열 및 냉각의 불균일로 인한 변형이 발생하게 됩니다.
가열방식: 모양이 복잡하고 두께가 다양한 가공물, 특히 탄소 및 합금 성분이 많은 가공물의 경우 느리고 균일한 가열 공정이 중요합니다. 예열을 활용하는 것이 필요한 경우가 많으며 때로는 여러 번의 예열 주기가 필요할 수도 있습니다. 예열을 통해 효과적으로 처리되지 않는 대형 공작물의 경우 가열이 제어되는 상자 저항로를 사용하면 급속 가열로 인한 변형을 줄일 수 있습니다.
3. 냉각운전
담금질 변형은 주로 냉각 과정에서 발생합니다. 적절한 담금질 매체 선택, 숙련된 작동 및 냉각 공정의 각 단계는 담금질 변형에 직접적인 영향을 미칩니다.
담금질 매체 선택: 담금질 후 원하는 경도를 확보하는 동시에 뒤틀림을 최소화하기 위해 보다 순한 담금질 매체를 선호해야 합니다. 냉각(부품이 아직 뜨거운 상태에서 교정을 용이하게 하기 위해) 또는 공기 냉각을 위해 가열된 수조 매체를 사용하는 것이 좋습니다. 물과 기름 사이의 냉각 속도를 갖는 매체는 물-기름 이중 매체를 대체할 수도 있습니다.
—공냉식 담금질: 공냉식 담금질은 고속도강, 크롬금형강, 공냉식 미세변형강의 담금질 변형을 줄이는데 효과적입니다. 담금질 후 높은 경도를 요구하지 않는 3Cr2W8V 강의 경우, 담금질 온도를 적절하게 조정하여 변형을 줄이기 위해 공기 담금질을 사용할 수도 있습니다.
—오일 냉각 및 담금질: 오일은 물보다 냉각 속도가 훨씬 낮은 담금질 매체이지만 경화성이 높고 크기가 작으며 모양이 복잡하고 변형 경향이 큰 공작물의 경우 오일의 냉각 속도가 너무 높지만 크기는 작지만 열악한 공작물의 경우 경화성, 오일의 냉각 속도가 충분하지 않습니다. 위의 모순을 해결하고 오일 담금질을 최대한 활용하여 공작물의 담금질 변형을 줄이기 위해 사람들은 오일 온도를 조정하고 담금질 온도를 높이는 방법을 채택하여 오일 활용도를 확대했습니다.
- 담금질 오일의 온도 변경: 담금질 변형을 줄이기 위해 담금질에 동일한 오일 온도를 사용하면 여전히 다음과 같은 문제가 있습니다. 즉, 오일 온도가 낮을 때 담금질 변형이 여전히 크고 오일 온도가 높을 때 보장하기 어렵습니다. 담금질 후 공작물 경도. 일부 공작물의 모양과 재질의 복합적인 영향으로 인해 담금질 오일의 온도를 높이면 변형도 증가할 수 있습니다. 따라서 공작물의 재질, 단면 크기 및 형상의 실제 조건에 따라 테스트를 통과한 후 담금질 오일의 오일 온도를 결정하는 것이 매우 필요합니다.
담금질을 위해 뜨거운 오일을 사용할 때, 담금질 및 냉각으로 인한 높은 오일 온도로 인한 화재를 피하기 위해 필요한 소방 장비를 오일 탱크 근처에 설치해야 합니다. 또한, 담금질 오일의 품질 지수를 정기적으로 테스트해야 하며, 적시에 새 오일을 보충하거나 교체해야 합니다.
- 담금질 온도를 높이세요: 이 방법은 일반 담금질 온도 및 오일 담금질에서 가열 및 보온 후 경도 요구 사항을 충족할 수 없는 작은 단면의 탄소강 가공물과 약간 큰 합금강 가공물에 적합합니다. 담금질 온도를 적절하게 높인 후 오일 담금질을 하면 경화 및 변형 감소 효과를 얻을 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 담금질하는 경우, 담금질 온도 증가로 인한 결정립 조대화, 기계적 특성 저하 및 공작물의 수명 감소와 같은 문제를 방지하도록 주의해야 합니다.
—분류 및 오템퍼링: 담금질 경도가 설계 요구 사항을 충족할 수 있는 경우 담금질 변형을 줄이는 목적을 달성하기 위해 온욕 매체의 분류 및 오스템퍼링을 최대한 활용해야 합니다. 이 방법은 경화성이 낮은 소단면 탄소 구조강 및 공구강, 특히 크롬 함유 금형강 및 경화성이 높은 고속도강 가공물에도 효과적입니다. 열욕 매체의 분류와 오스템퍼링의 냉각 방법은 이러한 종류의 강철에 대한 기본적인 담금질 방법입니다. 마찬가지로, 높은 담금질 경도가 필요하지 않은 탄소강 및 저합금 구조강에도 효과적입니다.
뜨거운 욕조로 담금질할 때 다음 사항에 주의해야 합니다.
첫째, 등급화 및 등온 담금질을 위해 오일 배스를 사용할 경우 화재 발생을 방지하기 위해 오일 온도를 엄격하게 제어해야 합니다.
둘째, 질산염 등급으로 담금질할 때 질산염 탱크에는 필요한 기구와 수냉 장치를 갖추어야 합니다. 기타 주의사항에 대해서는 관련 정보를 참조하시기 바라며, 여기서는 반복하지 않겠습니다.
셋째, 등온 담금질 중에 등온 온도를 엄격하게 제어해야 합니다. 높거나 낮은 온도는 담금질 변형을 줄이는 데 도움이 되지 않습니다. 또한, 오스템퍼링 시에는 공작물의 무게로 인한 변형을 방지하기 위해 공작물의 걸이 방식을 선택해야 합니다.
넷째, 가공물이 뜨거울 때 형상을 수정하기 위해 등온 또는 등급 담금질을 사용할 때 툴링 및 고정 장치가 완벽하게 갖추어져 있어야 하며 작업 중 작업이 신속해야 합니다. 가공물의 담금질 품질에 대한 악영향을 방지합니다.
냉각운전: 냉각 과정 중 숙련된 작업은 특히 물 또는 오일 담금질 매체를 사용할 때 담금질 변형에 큰 영향을 미칩니다.
- 담금질 매체 진입의 올바른 방향: 일반적으로 대칭으로 균형이 잡혀 있거나 길쭉한 막대 모양의 공작물은 매체에 수직으로 담금질되어야 합니다. 비대칭 부품은 비스듬히 담금질할 수 있습니다. 올바른 방향은 모든 부품에 걸쳐 균일한 냉각을 보장하는 것을 목표로 하며, 느린 냉각 영역이 매체에 먼저 들어가고 그 다음 빠른 냉각 섹션이 이어집니다. 공작물의 형태와 이것이 냉각 속도에 미치는 영향을 고려하는 것은 실제로 매우 중요합니다.
- 담금질 매체 내 공작물의 이동: 천천히 냉각되는 부분은 담금질 매체를 향해야 합니다. 대칭 모양의 공작물은 작은 진폭과 빠른 움직임을 유지하면서 매체에서 균형 잡히고 균일한 경로를 따라야 합니다. 얇고 길쭉한 가공물의 경우 담금질 중 안정성이 매우 중요합니다. 흔들림을 피하고 더 나은 제어를 위해 와이어 바인딩 대신 클램프 사용을 고려하십시오.
- 담금질 속도: 작업물은 빠르게 냉각되어야 합니다. 특히 얇은 막대 모양의 가공물의 경우 담금질 속도가 느리면 굽힘 변형이 증가하고 서로 다른 시간에 담금질된 섹션 간의 변형 차이가 발생할 수 있습니다.
-제어된 냉각: 단면 크기의 차이가 큰 가공물의 경우, 냉각 속도가 빠른 부분을 석면 로프나 금속 시트와 같은 재료로 보호하여 냉각 속도를 줄이고 균일한 냉각을 달성합니다.
-물에서의 냉각 시간: 주로 구조적 응력으로 인해 변형이 발생하는 공작물의 경우 수중 냉각 시간을 단축하십시오. 열 응력으로 인해 주로 변형되는 공작물의 경우 담금질 변형을 줄이기 위해 물에서 냉각 시간을 연장하십시오.
MAT Aluminium의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2024년 2월 21일
