Il existe de nombreuses façons de modifier la façon dont les métaux se comportent et réagissent à l’usinage de précision. L’une de ces méthodes est le traitement thermique. Le traitement thermique peut être appliqué à la pièce avant pour rendre le matériau plus usinable, ou les composants peuvent être usinés avant les étapes finales de durcissement et de chauffage. Le traitement thermique peut affecter un certain nombre d’aspects différents du métal, notamment la résistance, la dureté, la ténacité, l’usinabilité, la formabilité, la ductilité et l’élasticité. Il peut également modifier les propriétés physiques et mécaniques du métal afin de changer l’utilisation du métal ou de modifier le travail futur sur le métal. Nous examinons ici de plus près les différents types de traitement thermique et la façon dont ils affectent les pièces pendant l’usinage de précision.
DURCISSEMENT
Dans le traitement thermique pour durcir un métal, le métal est chauffé à une température où les éléments du métal deviennent une solution. Avant de faire cela, les défauts dans la structure du réseau cristallin du métal sont la principale source de « donner » ou de plasticité. Le traitement thermique remédie à ces défauts en amenant le métal dans une solution fiable avec de fines particules pour renforcer le métal. Une fois que le métal est complètement chauffé à la bonne température pour produire une solution solide, il est rapidement trempé pour piéger les particules en solution.
Dans le durcissement par précipitation, des particules d’impuretés sont ajoutées à l’alliage métallique pour augmenter encore la résistance.
DURCISSEMENT EN CASSE
Dans le processus de cémentation, la couche externe du métal est durcie tandis que le métal intérieur reste mou. Pour les métaux à faible teneur en carbone, comme le fer et l’acier, du carbone supplémentaire doit être infusé dans la surface. La cémentation est un procédé souvent utilisé comme étape finale après que la pièce a déjà été usinée. Une chaleur élevée est utilisée en combinaison avec d’autres éléments et produits chimiques pour produire une couche extérieure durcie. Étant donné que la trempe peut rendre les métaux plus fragiles, la cémentation peut être utile pour les applications qui nécessitent un métal flexible avec une couche d’usure durable.
ANNEALING
La cémentation est une méthode de traitement thermique où un métal comme l’aluminium, le cuivre, l’acier, l’argent ou le laiton est chauffé à une température spécifique, maintenu à cette température pendant un certain temps pour permettre la transformation, puis refroidi à l’air. Ce processus augmente la ductilité du métal et diminue sa dureté pour le rendre plus facile à travailler. Le cuivre, l’argent et le laiton peuvent être refroidis rapidement ou lentement, tandis que les métaux ferreux comme l’acier doivent toujours être refroidis progressivement pour permettre le recuit. Le recuit peut être utilisé avant qu’un métal soit usiné pour améliorer sa stabilité, rendant les matériaux plus durs moins susceptibles de se fissurer ou de se fracturer.
NORMALISATION
La normalisation est un procédé de recuit pour l’acier où il est chauffé 150-200°F de plus que dans le recuit et maintenu à la température critique suffisamment longtemps pour que la transformation se produise. L’acier traité de cette manière doit être refroidi à l’air. Le traitement thermique dans la normalisation provoque des grains austénitiques plus petits, tandis que le refroidissement à l’air produit des grains ferritiques plus raffinés. Ce processus améliore l’usinabilité, la ductilité et la résistance de l’acier. La normalisation est également utile pour éliminer les grains colonnaires et la ségrégation dendritique qui peuvent se produire pendant la coulée d’une pièce.
TEMPERING
La trempe est une méthode de traitement thermique utilisée pour augmenter la résilience des alliages à base de fer comme l’acier. Les métaux à base de fer sont très durs, mais ils sont souvent trop fragiles pour être utiles dans la plupart des cas. Le revenu peut être utilisé pour modifier la dureté, la ductilité et la résistance du métal, ce qui le rend généralement plus facile à usiner. Le métal sera chauffé à une température inférieure au point critique, car les températures plus basses réduisent la fragilité tout en maintenant la dureté. Pour une plasticité accrue avec moins de dureté et de résistance, des températures plus élevées sont nécessaires.
Une autre option consiste à acheter un matériau qui a été durci ou à durcir le matériau avant de l’usiner. Bien que cela rende l’usinage plus difficile, cela élimine le risque de changement de taille des pièces, contrairement à un processus de traitement thermique après usinage. Cela peut également éliminer le besoin d’un atelier de rectification pour obtenir les finitions ou les tolérances serrées.
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Le traitement thermique peut être une partie essentielle du processus d’usinage de précision pour transformer les métaux et s’assurer que vos pièces et composants fonctionnent comme vous en avez besoin. Parlez à l’un de nos ingénieurs de précision qualifiés de vos exigences et de la façon de trouver la bonne méthode de traitement thermique pour votre projet d’ingénierie de précision.