טכניקות טיפול בחום עבור תבניות יציקה בלחץ מדריך

טכניקות טיפול בחום מיושמות באופן נרחב בייצור תבניות יציקה; הן יכולות לשפר באופן משמעותי את המיקרו-מבנה ואת הביצועים של רכיבי התבנית, להאריך את חיי התבנית, לשפר את איכות העיבוד ולהפחית את בלאי הכלים.

תבניות יציקה בלחץ מיוצרות בדרך כלל מפלדות סגסוגת לכלי עבודה. רצפי טיפול בחום טיפוסיים כוללים חישול ספרואידי, הקלה/ייצוב מתחים, מרווה (או מרווה וחישול) ומספר פעולות חישול. על ידי בחירת שילוב מתאים של טיפולי חום, ניתן להשיג את החוזק, הקשיחות והביצועים בטמפרטורות גבוהות הנדרשים.

טיפול מקדים:

1. מטרה: הסרת מתחים שיוריים מחישול או עיבוד גס, הפחתת הקשיות כדי להקל על החיתוך, והכנת מבנה אחיד לצורך מרווה וחישול בהמשך.
2. שיטות ותוצאות: חישול ספרואידיזציה מייצר מיקרו-מבנה אחיד עם קרבידים מפוזרים דק כדי לשפר את הקשיחות. מרווה וטמפר (כלומר, מרווה ואחריו טמפר) מספקים לעתים קרובות איזון מעולה בין חוזק לקשיחות, ולכן עבור תבניות הדורשות קשיחות גבוהה, טמפר לאחר מרווה משמש בדרך כלל במקום ספרואידיזציה.
3. המלצה: יש לבצע טיפול מקדים על חלקי מתכת מחושלים או חלקי מתכת מעובדים גס ולתעד את אצוות התהליך כדי להקל על מעקב אחר האיכות בהמשך.

טיפול ייצוב:

1. מטרה: להסיר מתחים פנימיים שנוצרו במהלך עיבוד גס ולהפחית את הסיכון לעיוותים וסדקים במהלך הקירור. זה חשוב במיוחד עבור תבניות בעלות צורות מורכבות.
2. תהליך טיפוסי: לחמם ל-650 °C עד 680 °C, להחזיק במשך 2 עד 4 שעות, ואז להוציא מהתנור ולקרר באוויר. עבור תבניות עם גיאומטריה מורכבת, יש לקרר בתנור לטמפרטורה נמוכה מ-400 °C לפני הקירור באוויר כדי להפחית עוד יותר את הלחצים הפנימיים.
3. מקרים מיוחדים: משטחים שעברו שינוי באמצעות EDM (עיבוד חשמלי) עלולים לפתח שכבה מחודשת או פגומה והם מועדים לסדקים כתוצאה מחיתוך חוטים; יש לבצע חישול להפחתת מתחים בטמפרטורה נמוכה יותר כדי להסיר מתחים מקומיים.

חימום מקדים לקירור:

1. סיבה: תבניות יציקה מיוצרות לרוב מפלדות סגסוגת גבוהה עם מוליכות תרמית נמוכה; חימום ישיר ומהיר עלול ליצור שיפועי טמפרטורה גדולים, הגורמים לסדקים או לעיוותים. לכן, יש צורך בחימום מקדים בשלבים.
2. שיטות וטמפרטורות חימום מקדים: חימום מקדים בטמפרטורה נמוכה (400 °C עד 650 °C) ניתן לבצע בתנור תיבה או בתנור אוויר. חימום מקדים בטמפרטורה גבוהה יותר עדיף לבצע בתנור אמבט מלח כדי לשפר את אחידות החום.
3. מספר שלבי החימום המוקדם ודרישות: תבניות עם דרישות נמוכות לבקרת עיוות יכולות להשתמש בפחות שלבי חימום מוקדם; לבקרת עיוות קפדנית, יש להשתמש במספר שלבי חימום מוקדם כדי להפחית את מתחי הפרש הטמפרטורות. אומדן אמפירי מקובל לזמן החימום המוקדם הוא 1 דקה/מ"מ (לעיון בלבד; יש לאמת בהתאם לחומר ולעובי הרכיב).

חימום מרווה והשריה:

1. מטרה: להשיג אוסטניט בעל הרכב אחיד ולהמיס מספיק קרבידים, ובכך לשפר את חוזק הטמפרטורה הגבוהה ואת העמידות לריכוך.
2. בחירת הטמפרטורה: יש לבחור את טמפרטורת הקירור בתוך הגבולות שצוינו עבור החומר. טמפרטורות קירור גבוהות יותר מעדיפות יציבות תרמית, אך עלולות לקדם צמיחת גרגרים ולהפחית את הקשיחות; תבניות הדורשות קשיחות גבוהה משתמשות בדרך כלל בטמפרטורות קירור נמוכות יחסית.
3. זמן השרייה: כדי להבטיח הומוגניזציה, חימום מרווה באמבט מלח דורש בדרך כלל השרייה ארוכה יחסית; הערכה מקובלת היא 0.8 דקות/מ"מ עד 1.0 דקות/מ"מ (ערך התייחסות; יש לאמת).

קירור מרווה:

1. בחירת שיטת הקירור: תבניות בעלות צורה פשוטה ורגישות נמוכה לעיוות ניתן לקרר בשמן. תבניות בעלות צורות מורכבות או דרישות גבוהות למניעת עיוות עדיף לטפל בקירור מדורג (שלבים) (האצת הקירור בשלבים עם מעברים הדרגתיים).
2. איזון לפני חישול: כדי למנוע סדקים ועיוותים, ללא תלות בשיטת הקירור, אין לקרר ישירות לטמפרטורת החדר; במקום זאת, יש לקרר תחילה ל-150 °C עד 180 °C לצורך איזון. זמן האיזון ניתן להעריך ב-0.6 דקות/מ"מ (התייחסות), ולאחר מכן יש להמשיך מיד לחישול.
3. הערות: יש לשלוט בפרופיל קצב הקירור כדי למנוע ריכוז של לחץ תרמי בקירור פני השטח/חימום הליבה. בעת שימוש בהרפיה מדורגת או מקומית, יש לוודא שהעיוות ניתן לשליטה ולספק נהלי תיקון.

הרפיה:

1. הכרח: הרפיה מספקת מסירה את הלחצים השיוריים מההרפיה ומתאימה את הקשיות והקשיחות. תבניות יציקה בלחץ דורשות בדרך כלל הרפיה יסודית, המתבצעת בדרך כלל בשלושה שלבים.
2. טמפרטורת החיזוק הראשונה נבחרת בדרך כלל בטווח ההתקשות המשני של החומר (כדי לייצב את המבנה).
3. טמפרטורת החימום השנייה נבחרת כדי להשיג את הקשיות הנדרשת.
4. טמפרטורת החימום השלישית נמוכה ב-10 °C עד 20 °C מטמפרטורת החימום השנייה ומשמשת להסרת מתחים שיוריים ולשיפור המבנה.
5. קירור טמפרור: לאחר הטמפרור, ניתן להשתמש בקירור בשמן או בקירור באוויר. זמן ההחזקה בטמפרור במחזור יחיד לא צריך להיות פחות משעתיים (קבעו את הזמן המדויק על סמך עובי החלק ודרישות החומר).