Obróbka cieplna – o czym trzeba pamiętać?
Obróbka metali – cieplna to proces, w trakcie którego dochodzi do nagrzania oraz stopniowego schładzania danego materiału. Przy wykorzystaniu zmiany kontrolowanych temperatur dochodzi do zmiany własności fizycznych stopu. Ten zostaje doprowadzony – na skutek temperatur oraz innych czynników, np. szybkości zmian – do stanu ciekłego. Zastosowana w ten sposób obróbka termiczna metali umożliwia formowanie według określonych oczekiwań. Pod tym względem obróbka cieplna zapewnia wyjątkowe możliwości.
Definicja obróbki jest więc prosta: to cykl zmian temperatury, który rozpoczyna się i kończy w temperaturze otoczenia. Na skutek nagrzewania, wygrzewania oraz końcowego chłodzenia osiągany jest oczekiwany poziom plastyczności stali.
Interesuje Cię obróbka metali: walcowanie, gięcie blach, spawanie lub może wycinanie laserowe aluminium – jeśli tak
Obróbka cieplna – rodzaje
Typy obróbki cieplnej pozwalają na swobodne dostosowanie metody do ogólnych potrzeb. Wyróżnić można cztery rodzaje prac. Każdy typ obróbki cieplnej oznacza zastosowanie innych narzędzi, a także zróżnicowany efekt. Na czym polegają różnice pomiędzy technologiami? Są one szczególnie ważne w kontekście skuteczności – w zależności od oczekiwań wobec materiału, należy zastosować odmienny typ obróbki.
Obróbka cieplna zwykła
Obróbka cieplna zwykła składa się z trzech etapów – ich połączenie zapewnia efekty, które decydują o jej szczególnej popularności. Pierwszym jest wyżarzanie materiału. Zabieg ten polega na rozgrzaniu stopu do określonej temperatury, by – po wygrzaniu – schłodzić go do warunków otoczenia. Należy zadbać o to, by czas procesu chłodzenia po wyżarzaniu w temperaturze przemian był relatywnie niewielki.
W kolejnym etapie następuje hartowanie materiału oraz tzw. odpuszczanie. Proces kończą przesycanie i starzenie produktu – utwardzanie wydzieleniowe, co wpływa na poprawę właściwości fizycznych, wytrzymałość na uszkodzenia oraz twardość ostatecznego materiału. Wysoka jakość obrabianych materiałów, a zarazem stosunkowo niewielki stopień skomplikowania pracy sprawiają, że obróbka cieplna zwykła uznawana jest za bardzo korzystne rozwiązanie.
Obróbka cieplno-plastyczna
Mechanizm, w przypadku którego dopuszczalne są trzy rozwiązania. We wszystkich z nich kluczowe jest zastosowanie temperatury jako czynnika wpływającego na kształt i właściwości materiału. W ten sposób obróbka cieplno-plastyczna może być – w zależności od wariantu – nisko- lub wysokotemperaturowa. Trzecią opcją jest obróbka wraz z przemianą izotermiczną.
Proces technologiczny zmieniający ostateczne właściwości mechaniczne obrabianych stali i innych stopów umożliwia przede wszystkim doskonałą plastyczność materiału. Obróbka w wysokiej temperaturze przekłada się na elastyczność i możliwość kreacji stopu. Niskotemperaturowa zapewnia lepszą wytrzymałość obrabianego materiału – stąd metoda da obejmuje głównie stale średnio- oraz wysokostopowe.
Metoda cieplno-chemiczna
Obróbka cieplno-chemiczna to metoda łącząca potencjał temperatury i środków chemicznych to technologia oparta na nasycaniu materiału pierwiastkiem – jednym lub wieloma. Zabieg ten pozwala na uzyskanie w wierzchniej warstwie produktu innych właściwości niż te, które cechują jego rdzeń. Osiąga się to poprzez zmianę składu chemicznego. Umożliwia to dyfuzja – tzw. wędrówka atomów po nasyceniu powierzchni pierwiastkami nadającymi określone właściwości.
Obróbka cieplno-magnetyczna
Najmniej popularny typ obróbki cieplnej. To proces technologiczny, który zmienia magnetyczne właściwości stopów twardych w stanie stałym. Dzieje się tak na skutek wywołania w nich określonych i zaplanowanych zmian strukturalnych. Umożliwia to połączenie kilku czynników: od temperatury, przez czas, aż po działanie pola magnetycznego. Takie rozwiązanie w przypadku niektórych typów stali znacząco wpływa na ich właściwości w kontekście odporności i wytrzymałości.
Obróbka cieplna stali
Obróbka termiczna stali to proces opierający się na trzech mechanizmach. Pierwszym jest wyżarzanie zmiękczające metali. Może ono odbywać się z przemianą fazową lub bez przemiany. W kolejnym kroku odbywa się hartowanie metali, a następnie przesycanie, czyli tzw. starzenie. Cel obróbki cieplnej, niezależnie od zastosowanej metodyki, jest wspólny. Sprowadza się do osiągnięcia takiej plastyczności materiału poddanego obróbce, że ten zostaje sprofilowany do określonego kształtu lub wymiarów.
Zastosowanie obróbki cieplnej
Obróbka cieplna jest stosowana w szerokim zakresie przemysłowym. Utwardzanie m.in. wydzieleniowe, wyżarzanie, hartowanie np. aluminium, przesycanie i starzenie – te procesy powszechnie wykorzystywane są m.in. w hutnictwie, produkcji oraz spawalnictwie. Rodzaje obróbki cieplnej sprawdzają się zarówno w przypadku półproduktów, np. surowców, jak i gotowych elementach.
Obróbka cieplna jest więc zabiegiem lub – o czym należy pamiętać – połączeniem kilku ich typów, pod wpływem których dochodzi do zmiany struktury stopów w stanie stałym. Przekłada się to na nowe właściwości mechaniczne i fizyczne. Stosowanie obróbki umożliwia wpływanie na cechy stopów, a także – w mniejszym zakresie – czystych metali.
