Czy części tłoczone ze stali nierdzewnej wymagają obróbki cieplnej podczas procesu tłoczenia lub po nim?

Stal nierdzewna jest kamieniem węgielnym nowoczesnego produkcji, cenionej za odporność na korozję, siłę i elegancki wygląd. Jeśli chodzi o tworzenie tego wszechstronnego materiału w precyzyjne kształty, stemping jest wysoce wydajnym i powszechnym procesem. Pytanie, które często pojawia się dla inżynierów, projektantów i specjalistów ds. Zakupów, jest to, czy części stemplowania ze stali nierdzewnej wymagają obróbki cieplnej. Odpowiedź, podobnie jak wiele w inżynierii, nie jest prostym tak lub nie. Zależy to całkowicie od zamierzonej funkcji części, określonej oceny stali nierdzewnej i wyzwań produkcyjnych napotkanych podczas stemplowania.

Zrozumienie roli obróbki cieplnej ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że ​​komponent wytłoczony działa zgodnie z oczekiwaniami w jego ostatecznym zastosowaniu. Zbadajmy powody, dla których może być konieczne obróbkę cieplną, różne typy i scenariusze, w których można je bezpiecznie pominąć.

Zrozumienie „dlaczego”: cele obróbki cieplnej

Oczyszczanie cieplne jest kontrolowanym procesem grzewczym i chłodzącym metale w celu zmiany ich właściwości fizycznych i mechanicznych bez zmiany kształtu produktu. W przypadku stemplowanych części ze stali nierdzewnej główne cele to:

1. Ulga stresu (wyżarzanie): Aby usunąć naprężenia wewnętrzne wywołane przez proces stemplowania.
2. Zmiękczenie (wyżarzanie): Aby przywrócić plastyczność i poprawić tworzenie kolejnych etapów produkcji.
3. Hartowanie: Aby zwiększyć twardość powierzchni części, odporność na zużycie i wytrzymałość.
4. Zwiększenie odporności na korozję: Aby przywrócić ochronną pasywną warstwę materiału, którą można zagrożić podczas deformacji.

Czy musisz osiągnąć jeden z tych celów, decyduje o tym i jaki rodzaj obróbki cieplnej jest wymagany.

Wpływ procesu stemplowania: utwardzanie pracy

Aby zrozumieć potrzebę obróbki cieplnej, należy najpierw zrozumieć kluczową cechę stali nierdzewnej: hartowanie pracy . Ponieważ stal nierdzewna jest zdeformowana, uderzona lub zgięta podczas stemplowania, jego struktura krystaliczna staje się zniekształcona. To zniekształcenie sprawia, że ​​materiał jest trudniejszy, silniejszy, ale także znacznie bardziej krucha i mniej plastyczna.

To jest obosieczny miecz. W przypadku niektórych zastosowań korzystne jest trochę zwiększonej siły po utwardzaniu pracy. Jednak w przypadku złożonych operacji stemplowania obejmujących głębokie losowania lub poważne zakręty, nadmierne utwardzanie pracy może prowadzić do pękania, rozerowania lub przedwczesnej awarii narzędzi. To właśnie to zjawisko często napędza potrzebę pośredniego lub końcowego obróbki cieplnej.

Gdy konieczne jest obróbka cieplna

Obróbka cieplna staje się kluczowym krokiem w procesie produkcyjnym w następujących scenariuszach:

1. Między etapami stemplowania (wyżarzanie procesu)
Szczególnie w wieloetapowych operacjach stemplowania, szczególnie głęboki rysunek , część może wymagać wyżynania między krokami. Gdy metal jest wciągany w głęboką wnękę, działa on do tego stopnia, że ​​dalsze odkształcenie spowodowało pęknięcie. One wyżarzanie procesu - pogrzebanie części do określonej temperatury, a następnie chłodzenie jej - wydziela materiał poprzez rekrystalizując jego strukturę ziarna, przywracając jego plastyczność i umożliwiając skuteczne wykonanie następnej operacji rysowania.

2. Aby przywrócić odporność na korozję
Odkształcenie z tłoczenia może zakłócać jednolitą warstwę tlenku chromu na powierzchni stali nierdzewnej, która jest odpowiedzialna za właściwość „ze stali nierdzewnej”. Podczas gdy warstwa pasywna może często formować się w obecności tlenu, części stosowane w środowiskach wysoce żrących (np. Morskie, chemiczne przetwarzanie) mogą wymagać Wyższy po zapisie, a następnie marynowanie i pasywacja . Proces ten zapewnia przywrócenie optymalnej warstwy tlenku chromu, gwarantując maksymalną odporność na korozję.

3. Aby osiągnąć określone właściwości mechaniczne (hartowanie)
Dotyczy to prawie wyłącznie Martenzytyczne stale nierdzewne (np. Klasy 410, 420, 440c). W przeciwieństwie do bardziej powszechnych gatunków austenitycznych (304, 316), stale martenzytyczne można utwardzać poprzez obróbkę cieplną. Proces zazwyczaj obejmuje:

• Austenitizing: Ogrzewanie stemplowanej części do wysokiej temperatury.
• Gaszenie: Szybko chłodząc go w oleju lub powietrzu, tworząc twardą, łamliwą strukturę martenzytyczną.
• Ruszenie: Ponowne podgrzewanie do niższej temperatury, aby zmniejszyć kruchość i osiągnąć pożądaną równowagę twardości i wytrzymałości.

Jest to niezbędne dla części takich jak łopatki, instrumenty chirurgiczne i elementy łożyska, w których obowiązkowa jest wysoka twardość i odporność na zużycie.

4. Aby złagodzić naprężenia resztkowe dla stabilności wymiarowej
Nawet jeśli część nie pęka podczas stemplowania, naprężenia resztkowe zablokowane w materiale mogą spowodować, że z czasem wypaczy lub zmienił kształt lub podczas kolejnych operacji obróbki. A Stres ulga Wykonane w niższej temperaturze niż pełna wyżarzanie może ustabilizować część, zapewniając, że utrzymuje swoje precyzyjne wymiary. Ma to kluczowe znaczenie dla komponentów stosowanych w zespołach o ścisłych tolerancjach.

Gdy można pominąć obróbkę cieplną

Obróbka cieplna dodaje do procesu produkcyjnego kosztów, czasu i energii. Dlatego w miarę możliwości unika się tego. Często jest to niepotrzebne dla:

• Proste części o niskiej zawartości odkształceń: Komponenty wykonane z prostych zakrętów lub płytkich remisów, które nie są znacząco pracujące w materiale.
• Niekrytyczne części kosmetyczne: Gdzie właściwości mechaniczne i maksymalna odporność na korozję nie są głównymi problemami (np. Niektóre dekoracyjne wykończenia lub osłony).
• Części, w których utwardzanie pracy jest korzystne: W niektórych przypadkach zwiększona siła z samego procesu tłoczenia jest funkcją projektu i jest wystarczająca do funkcji części.

Wspólne rodzaje obróbki cieplnej dla wytłoczonych części

• Pełne wyżarzanie: Podgrzewa metal do wysokiej temperatury i powoli chłodzi go, wytwarzając miękką, plastyczną mikrostrukturę. Używany do ciężkiego odzyskiwania utwardzania pracy.
• Wyżarzanie procesu (wyżarzanie pośrednie): Wykonywane w niższej temperaturze niż pełne wyżarzanie, szczególnie w celu zmiękczenia metalu między etapami formowania.
• Odpróbowanie stresu: Podgrzewa część do temperatury poniżej jej niższej temperatury krytycznej, aby zmniejszyć naprężenia wewnętrzne bez znaczącej zmiany mikrostruktury.
• Rozwiązanie Wyższenia i hartowanie: Przede wszystkim w przypadku austenitycznych stali nierdzewnych wymaga ogrzewania do wysokiej temperatury w celu rozpuszczenia węglików, a następnie szybkie gaszenie, aby zapobiec ich reformacji, przywracając optymalną odporność i ciągliwość korozji.
• Obróbka cieplna i temperament: Specyficzny proces hartowania dla martenzytycznych stali nierdzewnych, jak opisano powyżej.

Wniosek: decyzja strategiczna, a nie niewykonanie zobowiązania

Zrób więc Części do stemplowania ze stali nierdzewnej wymaga obróbki cieplnej? Wymóg nie jest nieodłącznie związany z samym procesem stemplowania, ale jest strategiczną decyzją opartą na wzajemnej zależności trzech czynników:

1. Ocena materialna: Czy jest to ocena austenityczna, jaka hardy robocze, czy ocena martenzytyczna, którą można wygaszać i temperować?
2. Funkcja części: Czy wymaga maksymalnej wytrzymałości, plastyczności, twardości lub odporności na korozję?
3. Proces produkcyjny: Jak poważne jest deformacja? Czy wiąże się to z wieloma głębokimi remisami?

Ostrożnie oceniając zastosowanie i podróż produkcyjną części, inżynierowie mogą podjąć świadomą decyzję o tym, czy uwzględnić obróbkę cieplną, zapewniając, że ostateczny komponent stemplowany spełnia jego cele wydajności i długowieczności bez ponoszenia niepotrzebnych kosztów.