Pemanasan Panas untuk Bagian Pemesinan CNC: Meningkatkan Ketekunan, Kekejaman & Performa

Ada banyak cara untuk mengubah properti logam dan respons mereka terhadap precision machining. Salah satu metode ini adalah pemanasan panas. Pemanasan panas mempengaruhi banyak aspek logam, termasuk kekuatan, kekejaman, keawetan, workability, formability, ductility dan elasticity. Ia juga mempengaruhi properti fisik dan mekanis logam, sehingga mengubah penggunaan logam atau mengubah pekerjaan masa depan logam. Perubahan ini terjadi karena perubahan mikrostruktur dan terkadang komposisi kimia material.

Di sini, kami mempelajari dengan cermat perawatan panas alloy logam yang paling umum digunakan dalam pemesinan CNC dan bagaimana perawatan panas ini mempengaruhi bagian dalam pemesinan presisi.

Apa Itu Pemanasan Panas?

Banyak fasilitas produksi CNC standar menggunakan pemanasan panas. Produsen dapat mengubah kekuatan, plastisitas dan resistensi korosi komponen jadi dengan memilih untuk menyertakan proses pemanasan panas.

Perawatan ini melibatkan pemanasan alloy logam ke suhu (biasanya) ekstrim kemudian pendinginan dalam kondisi terkontrol untuk mengubah status fisik atau properti mekanis material. Suhu yang digunakan untuk memanaskan material, waktu mempertahankan suhu ini, dan laju pendinginan sangat mempengaruhi properti fisik akhir alloy logam.

Sebagian dari proses desain dan rekayasa adalah menentukan properti fisik apa yang diperlukan untuk bagian, dan memilih logam terbaik untuk memenuhi persyaratan ini. Pemanasan panas alloy logam sebelum atau setelah pemrosesan dapat secara besar-besaran meningkatkan properti fisik kunci. Pemanasan panas meningkatkan kekejaman, kekuatan atau workability logam.

Jenis Pemanasan Panas

Annealing

Annealing adalah proses pemanasan panas di mana material dipanaskan ke suhu kritis kemudian didinginkan lambat. Proses annealing mengubah struktur fisik material, membuatnya lebih lunak dan lebih duktil.

Annealing adalah metode pemanasan panas di mana logam seperti aluminium, tembaga, baja, perak, atau kuningan dipanaskan ke suhu tertentu dan dipelihara pada suhu itu untuk beberapa waktu untuk mengalami transformasi, kemudian didinginkan di udara. Proses ini meningkatkan ductility logam dan mengurangi kekerasan, membuat logam lebih mudah diproses. Tembaga, perak, dan kuningan dapat didinginkan cepat atau lambat, sementara ferrous metals seperti baja harus selalu didinginkan secara bertahap agar annealing terjadi.

Annealing biasanya dilakukan setelah semua alloy logam terbentuk dan sebelum pemrosesan lebih lanjut untuk melunakkan dan meningkatkan workability mereka, sehingga material yang lebih keras tidak mudah retak atau pecah. Jika tidak ada pemanasan panas lain yang ditentukan, sebagian besar bagian pemesinan CNC akan memiliki properti material dalam keadaan annealed.

Tempering

Tempering juga memanaskan bagian pada suhu lebih rendah dari annealing, biasanya setelah quenching mild steel (1045 dan A36) dan alloy steel (4140 dan 4240). Tempering dapat digunakan untuk mengubah kekerasan, ductility dan kekuatan logam, yang biasanya membuatnya lebih mudah diproses. Logam akan dipanaskan ke suhu di bawah titik kritis karena suhu yang lebih rendah mengurangi kebrittalan sambil mempertahankan kekerasan.

Stress relieving

Stress relief melibatkan pemanasan bagian ke suhu tinggi (tapi lebih rendah dari annealing), kemudian pendinginan lambat bagian. Biasanya digunakan setelah CNC machining untuk menghilangkan residual stress yang dihasilkan selama proses manufaktur. Dengan cara ini, bagian dengan properti mekanis yang lebih konsisten dapat diproduksi.

Eliminasi stres adalah kondisi yang diperlukan untuk menghilangkan stres internal material dalam proses manufaktur sebelumnya. Jika tidak ada stress relief, bagian akan retak atau kehilangan toleransi selama penggunaan, yang pada akhirnya akan menyebabkan kerusakan bagian.

Quenching

Quenching melibatkan pemanasan logam ke suhu sangat tinggi kemudian melakukan langkah pendinginan cepat. Biasanya material direndam dalam minyak atau air atau diekspose pada arus udara dingin. Namun, tergantung properti mekanis akhir yang diperlukan oleh bagian, polymers atau salts terkadang digunakan. Rapid cooling “locks in” perubahan mikrostruktur yang dialami material saat dipanaskan, menghasilkan kekerasan bagian yang sangat tinggi.

Biasanya bagian diquenched setelah CNC machining sebagai langkah terakhir dalam proses manufaktur untuk mencapai kekerasan permukaan yang tinggi. Proses tempering kemudian dapat digunakan untuk mengontrol kekerasan yang dihasilkan. Misalnya, kekerasan tool steel A2 setelah quenching adalah 63-65 HRC, tetapi dapat ditemper ke kekerasan antara 42 dan 62 HRC. Tempering dapat mengurangi kebrittalan bagian, sehingga memperpanjang umur pakai bagian (kekerasan 56-58 HRC untuk hasil terbaik).

Case Hardening

Case hardening adalah serangkaian perawatan panas yang dapat menghasilkan kekerasan permukaan bagian yang tinggi sambil mempertahankan kelemahan di dalam material. Ini biasanya lebih baik daripada menambahkan kekerasan pada seluruh volume bagian (misalnya dengan quenching), karena bagian yang lebih keras juga lebih rapuh.

Carburizing adalah case hardening heat treatment yang paling umum. Untuk logam dengan kandungan karbon rendah (seperti baja), karbon tambahan harus disuntikkan ke permukaan, kemudian bagian diquenched untuk mengunci karbon dalam matriks logam, yang meningkatkan kekerasan permukaan baja dengan cara yang mirip dengan cara anodizing meningkatkan kekerasan permukaan aluminium alloys.

Case hardening adalah proses yang biasanya digunakan sebagai langkah terakhir setelah bagian telah diproses. Gabungkan panas tinggi dengan elemen dan kimia lainnya untuk menghasilkan lapisan luar yang keras. Karena hardening membuat logam lebih rapuh, surface hardening berguna untuk aplikasi yang memerlukan logam yang fleksibel dengan lapisan aus yang awet.

Kapan Pemanasan Panas Diterapkan?

Alloy logam dapat dirawat panas selama seluruh proses manufaktur. Untuk bagian pemesinan CNC, perawatan panas berikut biasanya digunakan:

Sebelum CNC machining: Jika diperlukan untuk menyediakan grade standar alloy logam, penyedia layanan CNC akan langsung memproses bagian dari stock material. Ini biasanya opsi terbaik untuk mengurangi waktu pengiriman.

Setelah CNC machining: Beberapa perawatan panas dapat secara signifikan meningkatkan kekerasan material, atau digunakan sebagai langkah finishing setelah forming. Dalam kasus ini, kekerasan tinggi akan mengurangi kemampuan pemesinan material, sehingga pemanasan panas dilakukan setelah CNC machining. Misalnya, ini adalah praktik standar saat CNC machining bagian tool steel.

Bagaimana Menentukan Pemanasan Panas dalam Pesanan Anda

Saat memesan CNC, ada tiga cara untuk meminta pemanasan panas:

Berikan referensi ke standar manufaktur:

Banyak pemanasan panas telah distandardisasi dan digunakan luas. Misalnya, indikator T6 dalam aluminium alloys (6061-T6, 7075-T6, dll.) menunjukkan bahwa material telah precipitation hardened.

Tentukan kekerasan yang diperlukan:

Ini adalah metode umum untuk menentukan pemanasan panas dan surface hardening dari tool steels. Ini akan menunjukkan kepada produsen pemanasan panas apa yang perlu dilakukan setelah CNC machining. Misalnya, untuk D2 tool steel, kekerasan biasanya 56-58 HRC.

Tentukan siklus pemanasan panas:

Ini memerlukan pengetahuan metalurgi lanjutan. Jika Anda memahami bagaimana berbagai pemanasan panas mempengaruhi logam, Anda dapat menentukan proses pemanasan panas yang diperlukan sehingga Anda dapat secara spesifik memodifikasi properti material aplikasi.