Jakie są najczęstsze przyczyny deformacji form podczas obróbki cieplnej?

Odkształcenie podczas obróbki cieplnej formy jest zasadniczo łącznym efektem naprężeń termicznych, naprężeń w tkance, pierwotnych naprężeń wewnętrznych oraz dodatkowych naprężeń strukturalnych/procesowych, skutkujących rozszerzalnością wymiarową, zginaniem, deformacją i skręcaniem. Poniżej przedstawiamy najczęstsze i najważniejsze przyczyny porównań i badań na miejscu.

1. Naprężenie cieplne (odkształcenie spowodowane różnicą temperatur)

Zbyt szybka prędkość nagrzewania
Najpierw powierzchnia ulega rozszerzalności cieplnej, a następnie rozszerza się wewnętrznie, co powoduje znaczne naprężenia wynikające z różnicy temperatur.
Szybkość chłodzenia jest zbyt szybka lub nierównomierna
Hartowanie w wodzie, silne chłodzenie jednostronne, lokalne natryskiwanie, duża podatność na zginanie i odkształcanie.
Nierównomierna temperatura pieca i gęste wypełnienie pieca
Przedmiot obrabiany znajduje się zbyt blisko rury grzewczej, a nagrzewanie/chłodzenie każdej części jest nierównomierne.
Niewystarczające spalanie dużych i grubych przedmiotów
Różnica temperatur między wnętrzem a otoczeniem jest duża, a naprężenia cieplne nakładają się na naprężenia tkanek, co powoduje poważniejsze odkształcenia.

2. Stres organizacyjny (zmiana fazy, zmiana objętości)

Rozszerzenie objętości z przemiany austenitu w martenzyt
Podczas hartowania najpierw następuje lokalne odkształcenie, a następnie rozciąganie/ściskanie powodujące rozszerzanie, kurczenie się lub odkształcanie.
Nierównomierne rozmieszczenie węglików i segregacja pasmowa
W przypadku stali matrycowych o wysokiej zawartości węgla (1.2379, D2, SKD11 itp.) szczególnie zauważalne są nieregularne odkształcenia.
Wysoka temperatura hartowania
Ziarna austenitu są grube, hartowność jest zwiększona, a naprężenia strukturalne są większe.
Niedostateczne hartowanie lub niewystarczające hartowanie
Pozostały austenit ulega dalszym przekształceniom na późniejszym etapie, powodując wtórne odkształcenia podczas użytkowania.

3. Pierwotne naprężenie wewnętrzne przedmiotu obrabianego (zakopanego przed obróbką cieplną)

Naprężenie kucia nie zostało wyeliminowane
Niewyżarzone lub niewystarczająco wyżarzone po kuciu, powodujące duże naprężenia wewnętrzne.
Naprężenie podczas cięcia/szlifowania
Duża objętość obróbki zgrubnej, szybki posuw, skoncentrowane naprężenia powierzchniowe i skoncentrowane uwalnianie odkształceń po hartowaniu.
Utwardzanie na zimno, naprężenie prostujące
Wymuszone prostowanie i prasowanie na zimno we wczesnym etapie pozwala na uwolnienie naprężeń wewnętrznych powstających podczas nagrzewania.

4. Wrodzone odkształcenie spowodowane przez samą strukturę formy

Nierówna grubość i nagłe zmiany przekroju poprzecznego
Grube obszary stygną powoli, cienkie obszary stygną szybko, a różnica naprężeń jest ogromna.
Ostre rogi, wąskie szczeliny, głębokie otwory
Koncentracja naprężeń powoduje nie tylko odkształcenia, ale także pęknięcia.
Smukły element, wspornik, cienka ściana
W warunkach wysokiej temperatury często występuje słaba sztywność i odkształcenia spowodowane ciężarem własnym.
struktura asymetryczna
Musi się zgiąć lub odkształcić na jedną stronę.

5. Niewłaściwe wykonanie i obsługa (najczęściej na miejscu)

Niewykonanie odpuszczania w odpowiednim czasie po hartowaniu
Naprężenie hartownicze nie zanika, a odkształcenia postępują dalej, aż w końcu pojawiają się pęknięcia.
Nieprawidłowy dobór metody chłodzenia
Zarówno złożone części hartowane w wodzie, jak i małe części hartowane w oleju mogą ulec nienormalnym odkształceniom.
Niewłaściwa metoda zaciskania/umieszczania
Płaskie położenie, podparcie jednym punktem, zawieszenie pod kątem, bezpośrednie wygięcie pod wpływem ciężaru własnego w stanie gorącym i miękkim.
Niedokładna kontrola temperatury i niewystarczająca izolacja
Niedostateczne, dokładne spalanie prowadzi do nierównomiernej transformacji tkanek i ich nieregularnej deformacji.

6. Czynniki materialne

Słaba hartowność materiału
Istnieje znacząca różnica pomiędzy powierzchnią a tkanką serca, a deformacja jest niestabilna.
Silna segregacja i wielokrotne wtrącenia w stali
Rozszerzanie i kurczenie się poszczególnych części jest nierównomierne, a odkształcenia są nieregularne.