Es gibt viele Möglichkeiten, die Leistung und Reaktion von Metallen bei der Präzisionsbearbeitung zu verändern. Eine dieser Methoden ist die Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung kann auf das Teil angewandt werden, um das Material besser bearbeitbar zu machen, oder die Komponenten können vor dem abschließenden Härten und Erhitzen bearbeitet werden. Die Wärmebehandlung kann verschiedene Aspekte des Metalls beeinflussen, darunter Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Bearbeitbarkeit, Verformbarkeit, Duktilität und Elastizität. Sie kann sich auch auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Metalls auswirken und so die Verwendung des Metalls oder künftige Bearbeitungen des Metalls verändern. Im Folgenden werden die verschiedenen Arten der Wärmebehandlung und ihre Auswirkungen auf die Teile bei der Präzisionsbearbeitung näher betrachtet.
HÄRTEN
Bei der Wärmebehandlung zum Härten eines Metalls wird das Metall auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Elemente des Metalls in Lösung gehen. Zuvor sind Defekte in der Kristallgitterstruktur des Metalls die Hauptursache für das „Nachgeben“ oder die Plastizität. Die Wärmebehandlung behebt diese Mängel, indem das Metall in eine zuverlässige Lösung mit feinen Partikeln gebracht wird, um das Metall zu stärken. Sobald das Metall gründlich auf die richtige Temperatur erhitzt ist, um eine feste Lösung zu erzeugen, wird es schnell abgeschreckt, um die Partikel in der Lösung einzufangen.
Beim Ausscheidungshärten werden der Metalllegierung Verunreinigungspartikel hinzugefügt, um die Festigkeit weiter zu erhöhen.
Einsatzhärten
Beim Einsatzhärten wird die äußere Schicht des Metalls gehärtet, während das innere Metall weich bleibt. Bei Metallen mit geringem Kohlenstoffgehalt wie Eisen und Stahl muss zusätzlich Kohlenstoff in die Oberfläche eingebracht werden. Das Einsatzhärten ist ein Verfahren, das häufig als letzter Schritt eingesetzt wird, nachdem das Werkstück bereits bearbeitet wurde. Dabei wird hohe Hitze in Kombination mit anderen Elementen und Chemikalien eingesetzt, um eine gehärtete Außenschicht zu erzeugen. Da das Härten Metalle spröder machen kann, kann das Einsatzhärten für Anwendungen nützlich sein, die ein flexibles Metall mit einer haltbaren Verschleißschicht erfordern.
Glühen
Glühen ist eine Wärmebehandlungsmethode, bei der ein Metall wie Aluminium, Kupfer, Stahl, Silber oder Messing auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, einige Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, damit eine Umwandlung stattfinden kann, und dann an der Luft abgekühlt wird. Durch dieses Verfahren wird die Duktilität des Metalls erhöht und die Härte verringert, so dass das Metall besser bearbeitbar wird. Kupfer, Silber und Messing können schnell oder langsam abgekühlt werden, während Eisenmetalle wie Stahl immer allmählich abgekühlt werden müssen, damit ein Glühen stattfinden kann. Das Glühen kann vor der maschinellen Bearbeitung eines Metalls eingesetzt werden, um dessen Stabilität zu verbessern, so dass härtere Werkstoffe weniger riss- oder bruchgefährdet sind.
NORMALISIEREN
Das Normalisieren ist ein Glühverfahren für Stahl, bei dem er um 150-200°F höher erhitzt wird als beim Glühen und lange genug auf der kritischen Temperatur gehalten wird, damit die Umwandlung stattfinden kann. Der auf diese Weise behandelte Stahl muss an der Luft abgekühlt werden. Die Wärmebehandlung beim Normalglühen führt zu kleineren austenitischen Körnern, während die Luftkühlung feinere ferritische Körner erzeugt. Dieses Verfahren verbessert die Bearbeitbarkeit, Duktilität und Festigkeit des Stahls. Das Normalisieren ist auch nützlich, um säulenförmige Körner und dendritische Seigerungen zu entfernen, die beim Gießen eines Teils auftreten können.
TEMPERIEREN
Temperieren ist ein Wärmebehandlungsverfahren, das zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Eisenbasislegierungen wie Stahl eingesetzt wird. Metalle auf Eisenbasis sind sehr hart, aber oft zu spröde, um für die meisten Zwecke verwendet zu werden. Durch das Anlassen können Härte, Duktilität und Festigkeit des Metalls verändert werden, wodurch es in der Regel leichter zu bearbeiten ist. Das Metall wird dabei auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Punktes erhitzt, da niedrigere Temperaturen die Sprödigkeit verringern und die Härte erhalten. Für eine bessere Verformbarkeit bei geringerer Härte und Festigkeit sind höhere Temperaturen erforderlich.
Eine weitere Möglichkeit ist der Kauf von gehärtetem Material oder das Härten des Materials vor der Bearbeitung. Dies erschwert zwar die Bearbeitung, beseitigt aber im Gegensatz zu einer Wärmebehandlung nach der Bearbeitung das Risiko, dass sich die Abmessungen der Teile ändern. Es kann auch eine Schleiferei überflüssig machen, um die engen Oberflächen oder Toleranzen zu erhalten.
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Die Wärmebehandlung kann ein wesentlicher Bestandteil des Präzisionsbearbeitungsprozesses sein, um Metalle umzuwandeln und sicherzustellen, dass Ihre Teile die gewünschte Leistung bringen. Sprechen Sie mit einem unserer qualifizierten Präzisionsingenieure über Ihre Anforderungen und darüber, wie Sie die richtige Wärmebehandlungsmethode für Ihr Präzisionsbearbeitungsprojekt finden.