Perlakuan panas dapat diterapkan pada banyak paduan logam untuk secara signifikan meningkatkan sifat fisik utama seperti kekerasan, kekuatan, atau kemampuan mesin.Perubahan ini disebabkan oleh perubahan struktur mikro, kadang-kadang karena perubahan komposisi kimia bahan.
Perawatan ini termasuk memanaskan paduan logam ke (biasanya) suhu ekstrem dan kemudian mendinginkannya di bawah kondisi yang terkendali.Suhu bahan dipanaskan, waktu untuk mempertahankan suhu, dan laju pendinginan akan sangat mempengaruhi sifat fisik akhir dari paduan logam.
Dalam makalah ini, kami meninjau perlakuan panas yang terkait dengan paduan logam yang paling umum digunakan dalam pemesinan CNC.Dengan menjelaskan dampak dari proses ini pada properti bagian akhir, artikel ini akan membantu Anda memilih bahan yang tepat untuk aplikasi Anda.
Kapan harus melakukan perlakuan panas
Perlakuan panas dapat diterapkan pada paduan logam selama proses pembuatan.Untuk suku cadang mesin CNC, perlakuan panas umumnya berlaku untuk:
Sebelum pemrosesan CNC: Ketika paduan logam standar siap diperlukan, penyedia layanan CNC akan langsung memproses suku cadang dari bahan stok.Ini biasanya merupakan pilihan terbaik untuk mempersingkat waktu tunggu.
Setelah pemesinan CNC: Beberapa perlakuan panas secara signifikan meningkatkan kekerasan material atau digunakan sebagai langkah finishing setelah pembentukan.Dalam kasus ini, perlakuan panas dilakukan setelah pemrosesan CNC, karena kekerasan tinggi akan mengurangi kemampuan mesin bahan.Misalnya, ini adalah praktik standar untuk bagian baja perkakas permesinan CNC.
Perlakuan panas umum bahan CNC: anil, penghilang stres, dan temper
Annealing, tempering, dan menghilangkan stres semua melibatkan pemanasan paduan logam ke suhu tinggi dan kemudian perlahan-lahan mendinginkan bahan, biasanya di udara atau dalam oven.Mereka berbeda dalam suhu di mana bahan dipanaskan dan dalam urutan pembuatannya.
Selama proses annealing, logam dipanaskan sampai suhu yang sangat tinggi dan kemudian didinginkan secara perlahan untuk mendapatkan mikrostruktur yang diinginkan.Annealing biasanya diterapkan pada semua paduan logam setelah dibentuk dan sebelum diproses lebih lanjut untuk melunakkannya dan meningkatkan kemampuan mesinnya.Jika tidak ada perlakuan panas lain yang ditentukan, sebagian besar bagian mesin CNC akan memiliki sifat material dalam keadaan anil.
Penghilang stres termasuk memanaskan bagian hingga suhu tinggi (tetapi lebih rendah dari anil), yang biasanya digunakan setelah pemesinan CNC untuk menghilangkan tegangan sisa yang dihasilkan selama pembuatan.Dengan cara ini, bagian dengan sifat mekanik yang lebih konsisten dapat diproduksi.
Tempering juga memanaskan bagian pada suhu yang lebih rendah dari suhu anil, biasanya digunakan setelah pendinginan baja karbon rendah (1045 dan A36) dan baja paduan (4140 dan 4240) untuk mengurangi kerapuhan dan meningkatkan sifat mekaniknya.
memuaskan
Quenching melibatkan pemanasan logam ke suhu yang sangat tinggi dan kemudian dengan cepat mendinginkannya, biasanya dengan merendam bahan dalam minyak atau air atau memaparkannya ke aliran udara dingin.Pendinginan cepat "mengunci" perubahan struktur mikro yang terjadi saat bahan dipanaskan, menghasilkan kekerasan bagian yang sangat tinggi.
Suku cadang biasanya dipadamkan sebagai langkah terakhir dari proses manufaktur setelah pemrosesan CNC (bayangkan pandai besi yang merendam bilah dalam minyak), karena peningkatan kekerasan membuat material lebih sulit untuk diproses.
Baja perkakas dipadamkan setelah pemesinan CNC untuk mendapatkan karakteristik kekerasan permukaan yang sangat tinggi.Kekerasan yang dihasilkan kemudian dapat dikontrol menggunakan proses tempering.Misalnya, baja perkakas A2 memiliki kekerasan 63-65 Rockwell C setelah pendinginan, tetapi dapat ditempa hingga kekerasan antara 42-62 HRC.Tempering dapat memperpanjang masa pakai suku cadang, karena tempering dapat mengurangi kerapuhan (hasil terbaik dapat diperoleh ketika kekerasan 56-58 HRC).
Pengerasan presipitasi
Pengerasan atau penuaan presipitasi adalah dua istilah yang biasa digunakan untuk menggambarkan proses yang sama.Pengerasan presipitasi adalah proses tiga langkah: pertama, material dipanaskan hingga suhu tinggi, kemudian dipadamkan, dan akhirnya dipanaskan pada suhu rendah untuk waktu yang lama (penuaan).Hal ini menyebabkan pembubaran elemen paduan dalam bentuk partikel diskrit dari komponen yang berbeda dan distribusi seragam mereka dalam matriks logam, seperti kristal gula larut dalam air saat memanaskan larutan.
Setelah pengerasan presipitasi, kekuatan dan kekerasan paduan logam meningkat dengan cepat.Misalnya, 7075 adalah paduan aluminium, yang biasanya digunakan dalam industri dirgantara untuk membuat suku cadang dengan kekuatan tarik yang setara dengan baja tahan karat, dan beratnya kurang dari 3 kali lipat.Tabel berikut menggambarkan pengaruh pengerasan presipitasi dalam aluminium 7075:
Tidak semua logam dapat diberi perlakuan panas dengan cara ini, tetapi bahan yang kompatibel dianggap sebagai paduan super dan cocok untuk aplikasi berkinerja sangat tinggi.Paduan pengerasan presipitasi yang paling umum digunakan dalam CNC diringkas sebagai berikut:
Pengerasan casing dan karburasi
Pengerasan case adalah serangkaian perlakuan panas, yang dapat membuat permukaan bagian memiliki kekerasan tinggi sementara bahan yang digarisbawahi tetap lunak.Ini biasanya lebih disukai daripada meningkatkan kekerasan bagian di seluruh volume (misalnya dengan pendinginan), karena bagian yang lebih keras juga lebih rapuh.
Karburasi adalah perlakuan panas pengerasan kasus yang paling umum.Ini termasuk memanaskan baja karbon rendah di lingkungan yang kaya karbon, dan kemudian pendinginan bagian untuk mengunci karbon dalam matriks logam.Ini meningkatkan kekerasan permukaan baja, seperti halnya anodizing meningkatkan kekerasan permukaan paduan aluminium.
Cara menentukan perlakuan panas dalam pesanan Anda:
Saat Anda memesan CNC, Anda dapat meminta perlakuan panas dengan tiga cara:
Lihat standar manufaktur: banyak perlakuan panas distandarisasi dan digunakan secara luas.Misalnya, indikator T6 dalam paduan aluminium (6061-T6, 7075-T6, dll.) menunjukkan bahwa material telah mengeras presipitasi.
Tentukan kekerasan yang diperlukan: Ini adalah metode umum untuk menentukan perlakuan panas dan kasus pengerasan baja perkakas.Ini akan menjelaskan kepada pabrikan perlakuan panas yang diperlukan setelah pemesinan CNC.Misalnya, untuk baja perkakas D2, biasanya diperlukan kekerasan 56-58 HRC.
Tentukan siklus perlakuan panas: ketika rincian perlakuan panas yang diperlukan diketahui, rincian ini dapat dikomunikasikan kepada pemasok saat melakukan pemesanan.Ini memungkinkan Anda untuk memodifikasi properti material aplikasi secara khusus.Tentu saja, ini membutuhkan pengetahuan metalurgi tingkat lanjut.
Aturan praktis
1. Anda dapat menentukan perlakuan panas dalam urutan pemrosesan CNC dengan mengacu pada bahan tertentu, memberikan persyaratan kekerasan atau menjelaskan siklus perawatan.
2. Pilih paduan pengerasan presipitasi (seperti Al 6061-T6, Al 7075-T6 dan SS 17-4) untuk aplikasi yang paling menuntut karena memiliki kekuatan dan kekerasan yang sangat tinggi.
3. Bila perlu untuk meningkatkan kekerasan dalam seluruh volume bagian, pendinginan lebih disukai, dan hanya pengerasan permukaan (karburasi) yang dilakukan pada permukaan bagian untuk meningkatkan kekerasan.
