Metallien suorituskykyä ja reaktioita tarkkuustyöstöön voidaan muuttaa monin tavoin. Yksi näistä menetelmistä on lämpökäsittely. Lämpökäsittelyä voidaan soveltaa kappaleeseen ennen sitä, jotta materiaalista saadaan paremmin työstettävää, tai osat voidaan työstää ennen lopullisia karkaisu- ja kuumennusvaiheita. Lämpökäsittelyllä voidaan vaikuttaa moniin metallin eri ominaisuuksiin, kuten lujuuteen, kovuuteen, sitkeyteen, työstettävyyteen, muovattavuuteen, sitkeyteen ja kimmoisuuteen. Se voi myös vaikuttaa metallin fysikaalisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin siten, että metallin käyttötarkoitus muuttuu tai metallin tuleva työstäminen muuttuu. Tässä tarkastelemme tarkemmin erilaisia lämpökäsittelytyyppejä ja sitä, miten ne vaikuttavat kappaleisiin tarkkuustyöstön aikana.
KOVETTAMINEN
Lämpökäsittelyssä metallin kovettamiseksi metalli kuumennetaan lämpötilaan, jossa metallin sisältämät alkuaineet muuttuvat liuokseksi. Ennen tätä metallin kideverkkorakenteen viat ovat ensisijainen ”antavuuden” eli plastisuuden lähde. Lämpökäsittely korjaa nämä puutteet saattamalla metallin luotettavaan liuokseen, jossa on hienoja hiukkasia, jotka vahvistavat metallia. Kun metalli on lämmitetty perusteellisesti oikeaan lämpötilaan kiinteän liuoksen aikaansaamiseksi, se sammutetaan nopeasti hiukkasten vangitsemiseksi liuokseen.
Saostuskarkaisussa metalliseokseen lisätään epäpuhtaushiukkasia lujuuden lisäämiseksi entisestään.
KARKAISEMINEN
Karkaisemisessa metallin ulkoinen kerros kovetetaan metallin pysyessä sisäpuolella pehmeänä. Vähähiilisten metallien, kuten raudan ja teräksen, pintaan on syötettävä lisää hiiltä. Kotelokarkaisu on prosessi, jota käytetään usein viimeisenä vaiheena sen jälkeen, kun kappale on jo työstetty. Kovaa lämpöä käytetään yhdessä muiden elementtien ja kemikaalien kanssa karkaistun ulkokerroksen aikaansaamiseksi. Koska karkaisu voi tehdä metalleista hauraampia, kotelointikarkaisu voi olla käyttökelpoinen sovelluksissa, joissa tarvitaan joustavaa metallia, jolla on kestävä kulutuskerros.
HEHOTUS
Hehkutus on lämpökäsittelymenetelmä, jossa metallia, kuten alumiinia, kuparia, terästä, hopeaa tai messinkiä, kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan, pidetään tässä lämpötilassa jonkin aikaa, jotta muuntuminen voi tapahtua, ja jäähdytetään sen jälkeen ilmalla. Tämä prosessi lisää metallin sitkeyttä ja vähentää kovuutta, jotta metalli olisi paremmin työstettävissä. Kupari, hopea ja messinki voidaan jäähdyttää nopeasti tai hitaasti, kun taas rautametalleja, kuten terästä, on aina jäähdytettävä vähitellen, jotta hehkutus voi tapahtua. Hehkutusta voidaan käyttää ennen metallin koneistamista sen stabiilisuuden parantamiseksi, jolloin kovemmat materiaalit halkeilevat tai murtuvat epätodennäköisemmin.
NORMALISOINTI
Normalisointi on teräksen hehkutusprosessi, jossa terästä kuumennetaan 150-200°F korkeammaksi kuin hehkutuksessa ja pidetään kriittisessä lämpötilassa niin kauan, että muutos tapahtuu. Näin käsitelty teräs on jäähdytettävä ilmalla. Lämpökäsittely normalisoinnissa aiheuttaa pienempiä austeniittisia jyviä, kun taas ilmajäähdytys tuottaa hienojakoisempia ferriittisiä jyviä. Tämä prosessi parantaa teräksen työstettävyyttä, sitkeyttä ja lujuutta. Normalisoinnista on hyötyä myös pylväsmäisten rakeiden ja dendriittisen segregaation poistamiseksi, joita voi esiintyä kappaleen valun aikana.
KARKAISEMINEN
Karkaiseminen on lämpökäsittelymenetelmä, jota käytetään rautapohjaisten seosten, kuten teräksen, kimmoisuuden lisäämiseen. Rautapohjaiset metallit ovat erittäin kovia, mutta ne ovat usein liian hauraita ollakseen käyttökelpoisia useimpiin tarkoituksiin. Karkaisulla voidaan muuttaa metallin kovuutta, sitkeyttä ja lujuutta, mikä yleensä helpottaa sen työstämistä. Metalli kuumennetaan kriittistä pistettä alhaisempaan lämpötilaan, sillä alhaisemmat lämpötilat vähentävät haurautta säilyttäen samalla kovuuden. Jos halutaan lisätä plastisuutta pienemmällä kovuudella ja lujuudella, tarvitaan korkeampia lämpötiloja.
Toinen vaihtoehto on ostaa karkaistua materiaalia tai karkaista materiaali ennen koneistusta. Vaikka tämä vaikeuttaa koneistamista, se poistaa riskin, että kappaleen koot muuttuvat, toisin kuin koneistuksen jälkeinen lämpökäsittelyprosessi. Se voi myös poistaa tarpeen hiontalaitokselle tiukkojen viimeistelyjen tai toleranssien saavuttamiseksi.
INVERSE SOLUTIONS, INC. ON YKSI AINOISTA KONEISTUSKORJAAMOISTA, JOTKA VOIVAT OSTAA ENNEN KARKAISTUA MATERIAALIA.
Lämpökäsittely voi olla olennainen osa tarkkuustyöstöprosessia, jolla muutetaan metalleja ja varmistetaan, että kappaleet ja osat toimivat niin kuin pitääkin. Keskustele pätevän tarkkuusinsinöörimme kanssa vaatimuksistasi ja siitä, miten löydät oikean lämpökäsittelymenetelmän tarkkuuskoneprojektiisi.