החשיבות של טיפול בחום על חלקי עבודה ממתכת

על מנת לספק לחלקי עבודה ממתכת את התכונות המכניות, הפיזיקליות והכימיות הנדרשות, בנוסף לבחירה הרציונלית של חומרים ותהליכי יצירה שונים, תהליכי טיפול בחום הם לרוב חיוניים. פלדה היא החומר הנפוץ ביותר בתעשייה המכנית, עם מבנה מיקרו מורכב שניתן לשלוט בו באמצעות טיפול בחום. לכן, טיפול בחום של פלדה הוא התוכן העיקרי של טיפול בחום מתכת.

בנוסף, אלומיניום, נחושת, מגנזיום, טיטניום וסגסוגותיהם יכולים גם לשנות את התכונות המכניות, הפיזיקליות והכימיות שלהם באמצעות טיפול בחום כדי לקבל מאפייני ביצועים שונים.

טיפול בחום בדרך כלל אינו משנה את הצורה וההרכב הכימי הכללי של חומר העבודה, אלא מעניק או משפר את ביצועיו על ידי שינוי המיקרו-מבנה בתוך חומר העבודה או שינוי ההרכב הכימי על פני השטח של חומר העבודה. המאפיין שלו הוא לשפר את האיכות הפנימית של חומר העבודה, אשר בדרך כלל אינו גלוי לעין בלתי מזוינת.

תפקידו של טיפול בחום הוא לשפר את התכונות המכניות של חומרים, להעלים מתחים שיוריים ולשפר את יכולת העיבוד של מתכות. על פי המטרות השונות של טיפול בחום, ניתן לחלק תהליכי טיפול בחום לשתי קטגוריות: טיפול חום ראשוני וטיפול חום סופי.

1.מטרת טיפול חום ראשוני היא לשפר את ביצועי העיבוד, להעלים מתח פנימי ולהכין מבנה מטאלוגרפי טוב לטיפול סופי בחום. תהליך הטיפול בחום כולל חישול, נורמליזציה, יישון, כיבוי וטמפרור וכו'.

l חישול ונורמליזציה משמשים לחסר שעברו עיבוד תרמי. פלדת פחמן ופלדת סגסוגת עם תכולת פחמן העולה על 0.5% מחוללות לעתים קרובות כדי להפחית את קשיותן ולהקל על החיתוך; פלדת פחמן ופלדת סגסוגת עם תכולת פחמן של פחות מ-0.5% מטופלות בנורמליזציה כדי למנוע הידבקות של כלי במהלך החיתוך בגלל הקשיות הנמוכה שלהן. חישול ונורמליזציה יכולים לחדד את גודל הגרגרים ולהשיג מבנה מיקרו אחיד, הכנה לטיפול בחום עתידי. חישול ונורמליזציה מסודרים לעתים קרובות לאחר עיבוד גס ולפני עיבוד גס.

l טיפול בזמן משמש בעיקר כדי לחסל מתחים פנימיים הנוצרים בייצור ריקים ועיבוד מכני. כדי למנוע עומס עבודה מוגזם בהובלה, עבור חלקים עם דיוק כללי, ניתן לארגן טיפול בזמן לפני עיבוד מדוייק. עם זאת, עבור חלקים עם דרישות דיוק גבוהות (כגון מעטפת של מכונות משעממות קואורדינטות), יש לארגן שניים או יותר תהליכי טיפול יישון. חלקים פשוטים בדרך כלל אינם דורשים טיפול הזדקנות. בנוסף ליציקות, עבור חלקי דיוק מסוימים עם קשיחות ירודה (כגון ברגים מדויקים), טיפולי יישון מרובים מסודרים לעתים קרובות בין עיבוד גס לעיבוד חצי דיוק כדי למנוע מתחים פנימיים שנוצרים במהלך העיבוד ולייצב את דיוק העיבוד של החלקים. חלקי פיר מסוימים דורשים טיפול זמן לאחר תהליך היישור.

l כיבוי וטמפרינג מתייחס לטיפול חיסום בטמפרטורה גבוהה לאחר מרווה, אשר יכול לקבל מבנה מרטנזיט מחוסך אחיד ועדין, הכנה להפחתת העיוות במהלך כיבוי פני השטח וטיפולי ניטרידה בעתיד. לכן, מרווה וטימפור יכולים לשמש גם כטיפול חום הכנה. בשל התכונות המכניות המקיפות והטובות של חלקים מרווים ומחוסמים, חלקים מסוימים עם דרישות נמוכות לקשיות ועמידות בפני שחיקה יכולים לשמש גם כתהליך הטיפול הסופי בחום.

2.מטרת הטיפול הסופי בחום היא לשפר תכונות מכניות כגון קשיות, עמידות בפני שחיקה וחוזק.

l מרווה כולל כיבוי פני השטח ומרווה בתפזורת. מרווה משטח נמצא בשימוש נרחב בשל העיוות הקטן שלו, החמצון והפחזת הפחמן, ויש לו גם את היתרונות של חוזק חיצוני גבוה ועמידות בפני שחיקה טובה, תוך שמירה על קשיחות טובה ועמידות בפני השפעה חזקה. כדי לשפר את התכונות המכניות של חלקים מרווים על פני השטח, לעתים קרובות יש צורך לבצע טיפול בחום כגון כיבוי וטמפרור או נורמליזציה כטיפול חום ראשוני. מסלול התהליך הכללי הוא: חיתוך – פרזול – נורמליזציה (חישול) – עיבוד גס – מרווה וטמפרור – עיבוד חצי דיוק – כיבוי משטח – עיבוד מדוייק.

l כיבוי קרבוריזציה מתאים לפלדה דלת פחמן ופלדה מסגסוגת נמוכה. ראשית, תכולת הפחמן בשכבת פני השטח של החלק גדלה, ולאחר המרווה, שכבת פני השטח משיגה קשיות גבוהה, בעוד הליבה עדיין שומרת על חוזק מסוים, קשיחות גבוהה ופלסטיות. ניתן לחלק קרבוניזציה לקרבוניזציה כללית וקרבוריזציה מקומית. בעת קרבורציה חלקית, יש לנקוט אמצעים נגד חלחול (ציפוי נחושת או ציפוי חומרים נגד חלחול) עבור החלקים שאינם מקרבים. בשל העיוות הגדול שנגרם על ידי קרבור וריבוי, ועומק הקרבור נע בדרך כלל בין 0.5 ל 2 מ"מ, תהליך הקרבור מסודר בדרך כלל בין עיבוד חצי דיוק לעיבוד מדויק. מסלול התהליך הכללי הוא: חיתוך פרזול מנרמל עיבוד גס ודיוק למחצה עיבוד עיבוד מדויק קרבור מרווה. כאשר החלק הלא מקורור של חלקים מקורבורים מאמץ את תוכנית התהליך של הגדלת הקצבה וחיתוך השכבה העודפת של הקרבור, יש לארגן את תהליך חיתוך השכבה הקרבורית העודפת לאחר הקרבורה ולפני ההמרה.

l טיפול ניטרד הוא שיטת טיפול המאפשרת לחדור לאטומי חנקן למשטח המתכת כדי לקבל שכבה של תרכובות המכילות חנקן. שכבת הניטרידינג יכולה לשפר את הקשיות, העמידות בפני שחיקה, חוזק עייפות ועמידות בפני קורוזיה של פני החלקים. בשל טמפרטורת הטיפול הנמוכה של הניטרידינג, העיוות הקטן ושכבת הניגוד הדקה (בדרך כלל אינה עולה על 0.6 ~ 0.7 מ"מ), יש לארגן את תהליך הניטרידינג מאוחר ככל האפשר. כדי להפחית את העיוות במהלך הניטרידינג, נדרש בדרך כלל חיסום בטמפרטורה גבוהה כדי להקל על הלחץ לאחר החיתוך.