변형을 최소화하는 열처리: 기술 및 팁

I. 전처리

경화 전에 응력 완화 및 예비 열처리를 통해 공작물의 구조를 개선하면 경화 변형을 줄이는 데 매우 유용합니다.

전처리에는 일반적으로 구상화 어닐링과 스트레스 완화 어닐링이 포함되며, 일부는 템퍼링 또는 정상화 처리도 활용합니다.

1. 스트레스 해소 어닐링:

기계 가공 공정 중에 공작물 표면은 가공 방법, 백 툴 소비, 절삭 속도 등의 영향으로 잔류 응력을 발생시킵니다.

고르지 않은 분포로 인해 경화 중에 공작물이 변형됩니다. 이러한 응력의 영향을 제거하려면 경화 전에 공작물을 한 번 어닐링하여 응력을 완화해야 합니다. 응력 완화 온도 어닐링 는 일반적으로 500-700℃입니다.

공기 매체에서 가열하면 공작물이 산화 및 탈탄되는 것을 방지하기 위해 500-550 ℃에서 어닐링을 할 수 있으며 유지 시간은 일반적으로 2-3 시간입니다.

퍼니스를 적재할 때는 자체 무게로 인한 변형을 방지하기 위해 주의해야 하며, 기타 작업은 일반적인 어닐링 작업과 동일합니다.

2. 구조 개선을 목적으로 한 전처리:

이러한 유형의 전처리에는 구상화 어닐링, 템퍼링 및 정규화 등이 포함됩니다.

(1) 구상화 어닐링:

구상화 어닐링은 탄소 공구강 및 합금 공구강의 열처리에서 없어서는 안 될 공정입니다. 구상화 어닐링 후 얻은 구조는 경화 변형 경향에 큰 영향을 미칩니다.

따라서 어닐링 후 구조를 조정하여 일부 공작물의 규칙적인 경화 변형을 줄일 수 있습니다.

(2) 기타 전처리:

템퍼링 처리, 정규화 처리 등 경화 변형을 줄이기 위해 사용되는 전처리 방법에는 여러 가지가 있습니다.

경화 변형의 원인과 공작물에 사용되는 소재에 따라 적절한 정규화, 템퍼링 및 기타 전처리를 선택하면 경화 변형을 줄이는 데 효과적입니다.

다음과 같은 부작용에 주의해야 합니다. 잔류 스트레스 가공 시 정상화 후 경도가 증가하며, 동시에 템퍼링 처리는 W와 Mn이 포함된 강철의 경화 중 팽창을 줄일 수 있지만 GCr15처럼 강철의 변형을 크게 줄이지는 못합니다.

실제 생산에서는 경화 변형의 원인을 구분하는 것, 즉 경화 변형이 잔류 응력에 의한 것인지 구조 불량에 의한 것인지를 명확히 하는 것이 중요합니다.

그래야만 치료의 목표가 달성될 수 있습니다. 경화 변형이 잔류 응력에 의해 발생하는 경우 구조를 변경하는 템퍼링과 같은 전처리 대신 응력 완화 어닐링을 수행해야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

그래야만 경화 변형 감소라는 목표를 달성할 수 있고, 비용을 절감하고 품질을 보장할 수 있습니다.

위의 다양한 전처리의 구체적인 작업은 다른 해당 작업과 동일하며 여기서는 자세히 설명하지 않습니다.

II. 담금질 열처리 작업

1. 담금질 온도:

담금질 온도는 담금질 중 공작물의 왜곡에 큰 영향을 미칩니다. 담금질 왜곡에 미치는 영향의 일반적인 경향은 그림에 나와 있습니다.

그림에 표시된 곡선을 기반으로 담금질 온도를 조정하거나 열처리 테스트 후 담금질 온도와 함께 가공 공차를 신중하게 선택하여 사용하면 왜곡을 줄일 수 있으며, 이를 통해 후속 가공 공차를 줄일 수 있습니다.

담금질 온도가 담금질 왜곡에 미치는 영향은 공작물에 사용된 소재뿐만 아니라 공작물의 크기와 모양과도 관련이 있습니다.

공작물이 동일한 재료로 만들어졌더라도 모양과 크기가 크게 다를 경우 왜곡 경향이 크게 달라질 수 있습니다. 작업자는 실제 생산에서 이 점에 주의를 기울여야 합니다.

2. 담금질 유지 시간:

담금질 후 공작물이 완전히 가열되고 필요한 경도 또는 기타 기계적 특성을 달성하도록 하는 것 외에도 유지 시간을 선택할 때 담금질 왜곡에 미치는 영향도 고려해야 합니다.

실제로 담금질 유지 시간을 연장하면 담금질 온도도 그에 상응하여 상승합니다. 이러한 영향은 고탄소, 고크롬 강철에서 특히 두드러집니다.

3. 퍼니스 로딩 방법:

가열 중 공작물의 위치가 부적절하면 자체 무게, 공작물 사이의 압착으로 인한 변형, 밀집된 적층으로 인한 가열 및 냉각 불균일 등으로 인해 변형될 수 있습니다.

예를 들어 봄 부품을 수직으로 매달아 860±10℃의 보호 분위기 용광로에서 30분간 가열했습니다. 홀딩 후 공작물을 냉각 오일에 수직으로 담금질했습니다.

담금질 후 스프링의 전체 길이가 27mm 줄어들었고, 진입시 시간 차이로 인해 상단과 하단의 피치가 다르게 변형되었습니다. 담금질 매체.

용광로의 중앙 축에 스프링을 수평으로 걸고 다른 모든 공정은 동일하게 유지하는 방식으로 변경하여 담금질 후 왜곡이 크게 개선되어 피치가 균일하고 전체 길이 수축이 미미했습니다.

특히 가느다란 공작물의 경우 용해로에서 옆으로 빽빽하게 쌓아서는 안 될 뿐만 아니라 염욕 용해로에서 가열 매체의 롤링으로 인한 변형 가능성도 고려해야 합니다.

가늘고 가벼운 막대 모양의 공작물을 염욕로에 넣을 때 먼저 용광로를 담금질 온도보다 약간 높은 온도까지 올리고 전원을 차단 한 다음 공작물을 염욕로에 넣습니다. 퍼니스 로딩은 안정적이어야하며 담금질 왜곡을 줄이기 위해 공작물을 전원없이 가열합니다.

4. 가열 방법:

복잡한 모양과 상당한 두께 변화를 가진 공작물, 특히 소재의 탄소와 탄소 함량이 높은 경우 합금 원소 콘텐츠의 경우 예열 과정을 충분히 활용하여 가열 과정을 느리고 균일하게 진행해야 합니다.

한 번의 예열로 충분하지 않은 경우 2차 또는 3차 예열을 사용합니다. 예열해도 여전히 변형되는 대형 공작물의 경우 박스형 저항로에서 가열할 때 박스 보호 장치를 사용할 수 있습니다.

가열 중 온도 상승 속도를 제한하는 것 외에도 등온 프로세스를 증가시켜 너무 빠른 가열로 인한 담금질 왜곡을 줄일 수 있습니다.

III. 냉각 작동

담금질 변형은 주로 냉각 공정에서 발생합니다. 적절한 담금질 매체 선택, 숙련된 작업 기술 및 냉각 공정의 각 단계는 공작물의 담금질 변형에 직접적인 영향을 미칩니다.

1. 적절한 담금질 매체 선택:

담금질 후 공작물의 경도가 설계 요구 사항을 충족하도록 하려면 담금질 중에 가능한 한 더 순한 담금질 매체를 사용해야 합니다.

예를 들어, 냉각을 위해 가열된 수조 매체를 사용하면(가열된 수조 매체를 사용하여 냉각하는 동안 공작물이 여전히 뜨거울 때 곧게 펴는 것) 도움이 될 수 있습니다. 가능한 한 이중 물과 오일 대신 공랭식 담금질 또는 물과 오일의 냉각 속도 사이의 냉각 속도를 가진 담금질 매체를 사용해야 합니다. 오일 담금질 medium.

(1) 공랭식 담금질:

공랭식 담금질은 고속강, 크롬 금형강, 공랭식 미세 변형강의 담금질 변형을 줄이는 데 효과적입니다.

담금질 후 높은 경도가 필요하지 않은 3Cr2W8V 강의 경우, 담금질 온도를 적절히 조절하여 변형을 줄이기 위해 공기 담금질을 사용할 수도 있습니다.

(2) 오일 냉각 담금질:

오일은 물보다 냉각 속도가 훨씬 느린 담금질 매체입니다. 그러나 담금질 투과성이 높고 크기가 작거나 모양이 복잡한 공작물의 경우 오일의 냉각 속도가 너무 빠른 것으로 간주될 수 있습니다.

담금질 투과성이 좋지 않은 대형 공작물의 경우 오일의 냉각 속도가 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 모순을 해결하고 오일 담금질을 충분히 활용하여 공작물 담금질 변형을 줄이기 위해 오일 온도를 조정하고 담금질 온도를 높이는 등의 조치가 채택되었습니다.

(3) 담금질 오일의 온도 변경:

담금질 변형을 줄이기 위해 담금질 오일을 사용할 때 몇 가지 문제가 있습니다. 오일 온도가 너무 낮으면 담금질 변형이 여전히 높고, 오일 온도가 너무 높으면 담금질 후 공작물의 경도를 보장하기 어렵습니다.

일부 공작물의 경우 담금질 오일의 온도를 높이면 모양과 소재의 복합적인 영향으로 인해 오히려 변형이 증가할 수 있습니다. 따라서 실험을 통해 공작물 소재, 단면 크기 및 형상의 실제 조건에 따라 담금질용 오일 온도를 결정하는 것이 중요합니다.

핫 오일 담금질 중에는 담금질 냉각으로 인한 높은 오일 온도로 인한 화재를 방지하기 위해 오일 탱크 근처에 필요한 소방 장비를 설치해야 합니다.

또한 담금질 오일의 품질을 정기적으로 점검하고 적시에 보충하거나 교체해야 합니다.

(4) 담금질 온도 높이기:

이 방법은 단면적이 작은 탄소강 공작물에 적합하며 약간 더 큰 합금강 일반 담금질 온도에서 오일 담금질 후 필요한 경도에 도달할 수 없는 공작물.

담금질 온도를 적절히 높인 다음 오일 담금질을 하면 경화 및 변형 감소를 모두 달성할 수 있습니다. 이 담금질 방법을 사용할 때는 담금질 온도 상승으로 인한 입자 거칠기, 기계적 특성 저하, 공작물의 수명 감소와 같은 잠재적 문제를 방지하도록 주의하세요.

(5) 졸업식, 등온 담금질:

경도가 설계 요구 사항을 충족할 수 있는 경우, 가열된 수조 매체의 점진적인 등온 담금질을 충분히 활용하여 담금질 변형을 줄여야 합니다.

이 방법은 저투과성, 작은 단면의 탄소 구조용 강재 및 공구강, 특히 고투과성 크롬 금형강 및 고속 강재 공작물에도 똑같이 효과적입니다.

눈금형 등온 담금질 냉각 방식은 다음과 같은 기본 담금질 방법입니다. 강철의 종류. 마찬가지로 이 방법은 담금질 후 경도가 낮은 탄소강 및 저합금 구조용 강철에도 효과적입니다.

온수 담금질을 활용하는 과정에서 다음 사항을 고려해야 합니다:

• 첫째, 오일 배스 단계와 등온 담금질 중에는 화재 발생을 방지하기 위해 오일 온도를 엄격하게 제어해야 합니다.
• 둘째, 질산염으로 등급 담금질을 사용할 때는 질산염 탱크에 필요한 기기 및 수냉 장치가 장착되어 있어야 합니다. 기타 주의 사항은 관련 자료를 참조하시기 바라며 여기서는 자세히 설명하지 않습니다.
• 셋째, 등온 담금질 중에는 등온 온도를 엄격하게 제어하는 것이 중요합니다. 너무 높거나 낮은 편차는 담금질 변형을 줄이는 데 도움이 되지 않습니다. 또한 등온 담금질 중 공작물을 매달리는 방법은 공작물 자체의 무게로 인한 변형을 방지하기 위해 신중하게 선택해야 합니다.
• 넷째, 등온 담금질 또는 등급 담금질을 사용하여 공작물의 모양을 수정할 때는 고정 장치가 완전히 장착되어 있어야하며 작업 중 움직임이 빨라야 공작물의 담금질 품질에 악영향을 미치지 않습니다.

2. 냉각 작동:

냉각 공정 중 작업 숙련도는 담금질로 인한 왜곡에 큰 영향을 미치며, 특히 물이나 오일과 같은 담금질 매체를 사용하는 경우 작업 숙련도가 더욱 중요합니다.

(1) 담금질 매체에 담그는 올바른 방향:

일반적으로 단면이 대칭인 긴 막대형 공작물은 담금질 매체에 수직으로 담그고 비대칭 공작물은 대각선으로 담그는 것이 좋습니다.

올바른 담금 방향은 공작물의 모든 부분을 균일하게 냉각할 수 있는 방향입니다. 냉각 속도가 느린 부품을 담금질 매체에 먼저 담근 다음 냉각 속도가 빠른 부품을 담가야 합니다.

실제 생산에서는 공작물의 모양이 냉각 속도에 미치는 영향에 주의를 기울이는 것이 중요합니다. 특히 부품의 모양이 복잡한 경우 공작물의 표면적이 크다고 해서 반드시 냉각 속도가 빨라지는 것은 아닙니다.

고르지 않은 냉각은 표면적이 작은 부품보다 냉각 속도가 느려질 수 있습니다. 따라서 담금질 매체에 들어가는 방향은 공작물의 특정 모양에 따라 결정해야 합니다.

(2) 담금질 매체에서 공작물의 움직임:

느린 냉각 부품은 물의 흐름에 따라 움직여야 합니다. 대칭형 공작물은 작은 움직임 진폭과 빠른 속도로 물속에서 대칭적이고 균일한 경로로 움직여야 합니다.

길고 얇은 공작물은 담금질 매체에 담갔을 때 안정적이어야 하며 흔들리지 않아야 합니다. 이러한 유형의 공작물은 와이어로 묶는 대신 펜치를 사용하여 담금질하는 것이 가장 좋습니다.

(3) 담금질 매체에 공작물을 담그는 속도:

담금질 매체에 공작물을 담그는 속도는 빨라야 합니다. 특히 길쭉한 튜브형 공작물의 경우 담금 속도가 느리면 굽힘과 뒤틀림이 증가하고 튜브형 공작물의 처음과 마지막에 담그는 부분 간의 뒤틀림 차이가 커질 수 있습니다.

(4) 보호 기능이 추가된 냉각 기능:

단면 치수가 큰 차이가 있는 공작물은 더 빨리 냉각되는 부품을 석면 로프와 같은 재료로 묶고 보호해야 합니다. 판금 를 사용하여 이러한 부품의 냉각 속도를 줄여 공작물의 모든 부품을 균일하게 냉각할 수 있습니다.

(5) 물속에서 공작물의 냉각 시간:

주로 다음과 같은 이유로 인해 왜곡된 공작물의 경우 내부 스트레스를 사용하면 수중 냉각 시간을 단축할 수 있습니다. 반대로 열 응력으로 인해 주로 뒤틀린 공작물의 경우 담금질 후 뒤틀림을 줄이기 위해 물속에서 냉각 시간을 적절히 연장할 수 있습니다.