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 dan kadang-kadang karena perubahan komposisi kimia bahan.
Perawatan ini termasuk memanaskan paduan logam ke (biasanya) suhu ekstrim diikuti dengan pendinginan 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 perlakuan panas akan dilakukan?
Perlakuan panas dapat diterapkan pada paduan logam selama proses pembuatan.Untuk suku cadang mesin CNC, perlakuan panas umumnya berlaku untuk:
Sebelum pemesinan CNC: ketika diperlukan untuk menyediakan paduan logam kelas standar yang sudah jadi, penyedia layanan CNC akan langsung memproses suku cadang dari bahan inventaris.Ini biasanya merupakan pilihan terbaik untuk mempersingkat waktu tunggu.
Setelah pemesinan CNC: beberapa perlakuan panas secara signifikan meningkatkan kekerasan material, atau digunakan sebagai langkah penyelesaian setelah pembentukan.Dalam kasus ini, perlakuan panas dilakukan setelah pemesinan CNC, karena kekerasan yang tinggi mengurangi kemampuan permesinan material.Misalnya, ini adalah praktik standar ketika bagian baja perkakas permesinan CNC.
Perlakuan panas umum bahan CNC: anil, penghilang stres, dan temper
Annealing, tempering dan stress relief semua melibatkan pemanasan paduan logam ke suhu tinggi dan kemudian perlahan-lahan mendinginkan material, biasanya di udara atau di oven.Mereka berbeda dalam suhu di mana bahan dipanaskan dan dalam urutan proses pembuatan.
Selama anil, logam dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi dan kemudian didinginkan perlahan untuk mendapatkan struktur mikro yang diinginkan.Annealing biasanya diterapkan pada semua paduan logam setelah dibentuk dan sebelum diproses lebih lanjut untuk melunakkannya dan meningkatkan kemampuan kerjanya.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 ke suhu tinggi (tetapi lebih rendah dari anil), yang biasanya digunakan setelah pemesinan CNC untuk menghilangkan tegangan sisa yang dihasilkan dalam proses manufaktur.Ini dapat menghasilkan bagian dengan sifat mekanik yang lebih konsisten.
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 kerapuhannya dan meningkatkan sifat mekaniknya.
memuaskan
Quenching melibatkan pemanasan logam ke suhu yang sangat tinggi, diikuti dengan pendinginan cepat, biasanya dengan merendam bahan dalam minyak atau air atau memaparkannya ke aliran udara dingin.Pendinginan cepat "mengunci" perubahan struktur mikro yang terjadi saat material dipanaskan, menghasilkan kekerasan bagian yang sangat tinggi.
Suku cadang biasanya dipadamkan setelah pemesinan CNC sebagai langkah terakhir dari proses pembuatan (pikirkan pandai besi 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, kekerasan baja perkakas A2 setelah pendinginan adalah 63-65 Rockwell C, 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 (penuaan)
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 (penuaan) untuk waktu yang lama.Hal ini menyebabkan pembubaran dan distribusi seragam elemen paduan awalnya dalam bentuk partikel diskrit komposisi yang berbeda dalam matriks logam, seperti kristal gula larut dalam air ketika larutan dipanaskan.
Setelah pengerasan presipitasi, kekuatan dan kekerasan paduan logam meningkat tajam.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 superalloy 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 umumnya lebih baik 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 melibatkan pemanasan baja karbon rendah di lingkungan yang kaya karbon dan kemudian pendinginan bagian untuk mengunci karbon dalam matriks logam.Hal ini meningkatkan kekerasan permukaan baja, sama seperti 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:
Referensi standar manufaktur: banyak perlakuan panas distandarisasi dan digunakan secara luas.Misalnya, indikator T6 dalam paduan aluminium (6061-T6, 7075-T6, dll.) menunjukkan bahwa bahan tersebut telah mengeras presipitasi.
Tentukan kekerasan yang diperlukan: Ini adalah metode umum untuk menentukan perlakuan panas dan pengerasan permukaan 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 secara khusus memodifikasi properti material aplikasi Anda.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. Paduan pengerasan presipitasi (seperti Al 6061-T6, Al 7075-T6 dan SS 17-4) dipilih untuk aplikasi yang paling menuntut karena memiliki kekuatan dan kekerasan yang sangat tinggi.
3. Bila perlu untuk meningkatkan kekerasan di seluruh volume bagian, pendinginan lebih disukai, dan hanya pengerasan permukaan (karburasi) yang dilakukan pada permukaan bagian untuk meningkatkan kekerasan.
