金属の熱処理の利点

CNC 機械加工は、切削工具を使用して固体ブロックから材料を除去し、最終部品の形状を明らかにする除去製造プロセスです。機械加工プロセスを容易にし、優れた最終部品を作成するには、使用する金属が加工可能でなければなりません。また、機械加工後の金属部品の材料特性を向上させることができます。そこで熱処理の出番です。金属を熱処理する方法と、熱処理の最も重要な利点について知っておくべきことはすべてここにあります。

熱処理工程

熱処理プロセスでは、金属の微細構造が変化するまで金属を加熱し、冷却して材料を硬化させる前に金属をその状態に保ちます (ソーキング)。金属を浸漬する時間は、使用している熱処理プロセス、使用している金属、および部品のサイズによって異なります。浸漬時間が長いほど、微細構造の変化が大きくなり、金属の機械的特性に影響を与えます。

冷却速度と周囲の条件によっても、金属の構造と特性が変化する可能性があります。塩水は金属を最も速く冷却できますが、油、水、強制空気、または炉を使用することもできます.

熱処理は、製造プロセス全体に適用される場合があり、部品に初期、中間、または最終特性を与えます。 CNC 機械加工部品の場合、機械加工プロセスを開始する前に熱処理を適用する場合があります。これにより、リード タイムが短縮され、金属がより加工しやすくなります。また、機械加工後に金属に熱処理を施して、より硬く耐久性を高める場合もあります。

一般的な CNC 熱処理

アニーリング

金属の硬度を下げて延性を高めるために行われるアニーリング プロセスでは、金属を冷却する前に臨界温度で加熱および浸漬します。これにより、内部応力が緩和され、機械加工中に金属が破損したり破損したりする可能性が低くなります。完全なアニーリング、再結晶アニーリング、部分的なアニーリング、最終的なアニーリングなど、いくつかのアニーリング技術を使用して、目的の最終特性を実現できます。

正規化は、通常のアニーリングよりもはるかに速いペースで、金属を加熱してから室温で冷却する別のアニーリング技術です。金属が上限臨界温度よりも 40 °C 高くなると、空気中で冷却する前に浸漬します。焼きならしは、焼入れ、鋳造、または溶接によって生じる内部応力を緩和して、金属の破損を防ぎます。これにより、金属が強化され、小さく精巧で均一なサイズのフェライト粒子が生成されます。

ケース硬化

内部を変更せずに部品の外部を硬化するには、ケース硬化プロセスを使用できます。表面硬化または表面硬化とも呼ばれる肌焼きは、金属全体の硬度を高める他の方法よりも脆くなく、加工しやすい部品を作成します。表面硬化の 1 つの形式は、炭素が豊富な環境 (浸炭) で金属を加熱することです。これにより、金属表面の強度と炭素含有量が増加します。

析出硬化

析出硬化または時効により、強くて軽量な金属が作成されるため、航空宇宙産業の熱処理部品として人気があります。可鍛性金属を使用している場合は、高温に加熱し、急冷し、低温に長時間加熱して、金属の粒子構造全体に沈殿物を均一に分散させ、強度と硬度を高めることができます.

ストレス解消

CNC 機械加工、フォーミング、ローリング、および矯正はすべて、部品内に応力が蓄積する原因となり、部品を弱め、全体的な品質を低下させる可能性があります。応力緩和は残留応力を除去し、部品の構造や硬度を変えることなく部品の機械的特性を改善します。このプロセスには、金属をその下限臨界境界のすぐ下の温度まで加熱することが含まれます。冷却プロセスは常に遅いため、一貫した機械的特性を持つ均一な部品を作成できます。

焼き入れと焼き戻し

この 2 段階の熱処理により、鉄基合金の硬度、延性、および弾力性が向上します。急冷中、金属は高温に加熱され、その結晶構造がフェライトからオーステナイトに変化し、より多くの炭素を吸収できるようになります。その後、金属は急速に冷却され、微細構造の変化が固定されます。焼入れは非常に硬い部品を作成するため、通常は CNC 機械加工の後に行われます。

脆さを軽減し、内部応力を緩和し、部品の寿命と機械的特性を改善するには、臨界点より低い適度な温度に金属を加熱して金属を焼き戻します。

金属の熱処理の利点

熱処理は金属に何をしますか？金属を熱処理すると強度が大幅に向上するため、自動車および航空宇宙産業の製造業者の間で熱処理が一般的な選択肢となっています。残念ながら、材料の強度を上げると、最終的に靭性が低下し、もろさが増してしまう可能性があります。金属が脆くなりすぎないようにするために、部品をアニールまたは焼き戻しして内部応力を緩和する必要がある場合があります。応力除去手順に従うと、熱処理された金属の加工と機械加工がはるかに容易になります。

さらに、金属合金に熱処理を適用することにより、金属の微細構造または化学組成を変更して、耐食性、磁性、耐久性、熱伝導率、電気伝導率を変えることができます。希望する性能を達成するために、金属部品に多くの熱処理を施すこともできます。

Fast Radius の助けを借りて金属を熱処理

金属を熱処理することで、より強く、もろくなく、機械加工しやすい金属部品を作成できます。熱処理によって、金属の電気特性を改善することさえできます。ただし、材料によっては熱処理のほうが優れている場合もあるので、研究は欠かせません。部品に適した熱処理を選択する際は、使用する金属の種類と、必要な特性を考慮してください。また、信頼できる製造パートナーと協力して、ニーズに最適な熱処理方法を決定することもできます。

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