Jak obróbka cieplna zwiększa odporność narzędzi na zużycie?
Jak obróbka cieplna zwiększa odporność narzędzi na zużycie?
Blog Article
Obróbka cieplna to metoda, która ma na celu zwiększenie właściwości mechanicznych materiałów, w szczególności ich odporności na zużycie. Narzędzia, które są narażone na intensywne obciążenia i działanie agresywnych warunków, takich jak ścieranie, wymagają specjalistycznej obróbki, aby poprawić ich trwałość. Właśnie tutaj obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę, pozwalając na istotne poprawienie odporności na ścieranie, co przekłada się na dłuższą trwałość narzędzi.
Mechanizmy zużycia narzędzi
Aby zrozumieć, jak obróbka cieplna podnosi odporność narzędzi na zużycie, warto przyjrzeć się mechanizmom, które prowadzą do ich zużycia.
Ścieranie – proces, w którym materiał narzędzia ulegają zatarciu wskutek kontaktu z przerabianym materiałem.
Zmęczenie materiału – powstawanie mikropęknięć w metalu pod wpływem cyklicznych sił.
Adhezja – przywieranie cząsteczek obrabianego do powierzchni narzędzia, co może prowadzić do jego zniszczenia.
Korozja – degradacja materiału pod wpływem wpływów atmosferycznych, takich jak wilgoć, zanieczyszczenia czy wysokie gorąco.
Obróbka cieplna umożliwia zmianę struktury metalu, co pomaga zminimalizować te zjawiska i wzmocnić odporność narzędzi na wytarcie.
Metody obróbki cieplnej w celu podniesienia odporności na ścieranie
Obróbka cieplna obejmuje różnorodne technologie, które mają na celu wzmocnienie właściwości narzędzi w kontekście odporności na uszkodzenia.
1. Hartowanie
Hartowanie to proces, w którym materiał jest podgrzewany do wysokiej gorączki, a następnie nagłe schładzany w medium chłodzącym, takim jak woda. Efektem jest uzyskanie struktury sztywnej, która zapewnia wyjątkową twardość i odporność na uszkodzenia. Narzędzia poddane hartowaniu są bardziej odporne na intensywne obciążenia.
2. Odpuszczanie
Odpuszczanie jest procesem, który polega na podgrzewaniu stali do określonej ciepłoty, a następnie stopniowym jej schładzaniu. Celem jest zmniejszanie kruchości materiału i zwiększanie jego plastyczności. Narzędzia, które są jednocześnie twarde i elastyczne, efektywniej znoszą obciążenia mechaniczne, co zwiększa ich trwałość.
3. Azotowanie
Azotowanie to technika cieplno-chemiczna, która polega na wprowadzaniu azotu do warstwy powierzchniowej metalu. Dzięki temu powstaje twarda warstwa azotków, która wyraźnie poprawia odporność na zużycie oraz korozjogenne działanie środowiska. Narzędzia poddane azotowaniu charakteryzują się wyjątkową odpornością na uszkodzenia mechaniczne oraz działanie wysokich gorączki.
4. Nawęglanie
Nawęglanie to proces, który polega na wzbogaceniu powierzchni stali w węgiel, co zwiększa jej twardość. Proces ten pozostawia rdzeń materiału sprężysty, a warstwę wierzchnią wzmacnia węglem. Narzędzia nawęglane są odporne na wytarcie i regularne obciążenia.
5. Powłoki ochronne
W celu poprawy odporności na zużycie, stosuje się także powłoki ochronne, takie jak chromowanie, niklowanie czy powłoki ceramiczne. Dzięki tym powłokom, narzędzia stają się bardziej odporne na ścieranie oraz agresywny wpływ środowiska.
Przykłady zastosowania obróbki cieplnej w narzędziach
1. Narzędzia skrawające
Wiertła, frezy i noże tokarskie to narzędzia, które są szczególnie narażone na intensywne zużycie. Stosowanie hartowania oraz azotowania pozwala na wzmocnienie ich twardości oraz trwałości na wysokie temperatury, co pozwala na ich dłuższe i skuteczniejsze użytkowanie.
2. Narzędzia tłoczące
Matrzyce, stemple i inne narzędzia używane w procesach tłoczenia są podatne na duże obciążenia i ścieranie. Azotowanie oraz nawęglanie tych narzędzi pozwala na zwiększenie ich odporności na ścieranie.
3. Narzędzia ręczne
Młotki, klucze, przecinaki i inne narzędzia ręczne, które wymagają wysokiej odporności, są przechodzą hartowanie, co zapewnia im wydajną trwałość i odporność na uszkodzenia.
Obróbka cieplna to nieodzowny element w produkcji narzędzi, który pozwala na modyfikację właściwości materiałów i wytrzymałości na ścieranie. Dzięki odpowiednio dobranym procesom, takim jak hartowanie, odpuszczanie, azotowanie czy nawęglanie, możliwe jest znaczne zwiększenie żywotności narzędzi, co przekłada się na ich wydajność oraz koszt w długoterminowej eksploatacji.