การเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาในระหว่างการตีชิ้นส่วนมีอะไรบ้าง?

เฮ้! ฉันเป็นซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนการตีขึ้นรูป และวันนี้ฉันอยากจะพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาที่เกิดขึ้นระหว่างการตีชิ้นส่วน การตีขึ้นรูปเป็นกระบวนการที่สำคัญอย่างยิ่งในการผลิต และการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาเหล่านี้สามารถช่วยให้เราสร้างผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้นได้จริงๆ

ก่อนอื่น เรามาพูดถึงสิ่งที่ปลอมแปลงกันก่อน การตีเป็นกระบวนการผลิตที่มีการขึ้นรูปโลหะโดยใช้แรงอัด ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ค้อน เครื่องอัด หรืออุปกรณ์ตีขึ้นรูปอื่นๆ เป้าหมายคือการเปลี่ยนรูปร่างของโลหะในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลด้วย

การเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในระหว่างการตีคือการปรับแต่งเกรน เมื่อโลหะถูกตีขึ้นรูป เกรนภายในโครงสร้างโลหะจะเสียรูป แรงอัดทำให้เมล็ดข้าวแตกตัวและปรับทิศทางใหม่ ส่งผลให้โครงสร้างเกรนละเอียดยิ่งขึ้น โดยทั่วไปขนาดเกรนที่เล็กลงหมายถึงคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น เช่น ความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียวที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นใน1045 ,c45,Q235, St37 - 2, Q345 การตีเหล็กคาร์บอนการปรับแต่งเกรนระหว่างการตีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเหล็กได้อย่างมาก

การเปลี่ยนแปลงอีกประการหนึ่งคือการกำจัดข้อบกพร่องภายใน ในโลหะดิบอาจมีช่องว่าง ความพรุน หรือสิ่งเจือปน ในระหว่างการตีขึ้นรูป แรงแรงดันสูงจะปิดช่องว่างเหล่านี้และกระจายสารเจือปนให้ทั่วถึงทั่วทั้งโลหะ ทำให้โลหะมีความเป็นเนื้อเดียวกันและเชื่อถือได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่นในการตีขึ้นรูปด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนขนาดใหญ่ Q235กระบวนการตีขึ้นรูปแบบเปิดช่วยกำจัดข้อบกพร่องภายในทำให้มั่นใจในคุณภาพของชิ้นส่วนขนาดใหญ่

การแปลงเฟสยังสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการตีขึ้นรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโลหะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด เฟสต่างๆ ของโลหะมีคุณสมบัติต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในเหล็กบางชนิด การใช้ความร้อนและการตีขึ้นรูปอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนจากเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์เป็นออสเทนไนต์ได้ จากนั้น เมื่อเย็นตัวลง อาจเกิดโครงสร้างเฟสที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถปรับแต่งเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ต้องการ

ผลจากการแข็งตัวของความเครียดเป็นอีกประเด็นสำคัญ เนื่องจากโลหะมีรูปร่างผิดปกติในระหว่างการตีขึ้นรูป ความคลาดเคลื่อนภายในโครงสร้างผลึกจึงถูกสร้างขึ้นและเคลื่อนย้าย ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ทำให้ยากต่อการเสียรูปเพิ่มเติม สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของโลหะ อย่างไรก็ตาม การแข็งตัวด้วยความเครียดมากเกินไปอาจทำให้โลหะเปราะได้ ดังนั้นบางครั้งจำเป็นต้องมีกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนเพิ่มเติมเพื่อบรรเทาความเครียดและคืนความเหนียวกลับคืนมา

เรามาดูรายละเอียดเกี่ยวกับโลหะประเภทต่างๆ และการเปลี่ยนแปลงระหว่างการตีขึ้นรูปกันดีกว่า

เหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปลอม เมื่อเหล็กกล้าคาร์บอนถูกหลอม ปริมาณคาร์บอนจะมีบทบาทสำคัญ เหล็กกล้าคาร์บอนสูงโดยทั่วไปจะแข็งกว่าแต่มีความเหนียวน้อยกว่า ในระหว่างการตีขึ้นรูป ความร้อนและความดันอาจทำให้อะตอมของคาร์บอนกระจายตัวภายในโครงสร้างโลหะได้ ในเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เช่น Q235 การตีขึ้นรูปจะช่วยปรับแต่งโครงสร้างเกรนและปรับปรุงความแข็งแรงโดยรวม กระบวนการตีขึ้นรูปยังสามารถแยกเม็ดเพิร์ลไลต์หยาบหรือเม็ดเฟอร์ไรต์ออกได้ ทำให้เหล็กมีความสม่ำเสมอมากขึ้น

โลหะผสมเหล็ก

โลหะผสมเหล็กมีองค์ประกอบเพิ่มเติม เช่น โครเมียม นิกเกิล หรือโมลิบดีนัม องค์ประกอบเหล่านี้สามารถเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กได้ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง เป็นต้น ในระหว่างการตี องค์ประกอบโลหะผสมอาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงเฟสและการเติบโตของเกรน ตัวอย่างเช่น ในเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงบางชนิด องค์ประกอบโลหะผสมสามารถชะลออัตราการเติบโตของเกรนในระหว่างการทำความร้อน ทำให้สามารถควบคุมขนาดเกรนสุดท้ายได้ดีขึ้น

อลูมิเนียมอัลลอยด์

อลูมิเนียมอัลลอยด์ เช่นOEM 6061 - T6 การตีอลูมิเนียมด้วยการอบชุบด้วยความร้อนมีการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเองระหว่างการปลอม อลูมิเนียมมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำและขึ้นรูปได้ดี ในระหว่างการตีขึ้นรูป โครงสร้างเกรนของโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถปรับปรุงได้ นอกจากนี้ การบำบัดความร้อนหลังจากการตีขึ้นรูป เช่น การบำบัดด้วย T6 อาจทำให้เกิดการตกตะกอนแข็งตัวได้ ในการบำบัดด้วย T6 อนุภาคละเอียดจะถูกตกตะกอนภายในเมทริกซ์อะลูมิเนียม ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมได้อย่างมาก

อุณหภูมิการตีขึ้นรูปยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาอีกด้วย มีช่วงอุณหภูมิหลักสามช่วงสำหรับการตีขึ้นรูป: การตีขึ้นรูปเย็น การตีขึ้นรูปร้อน และการตีขึ้นรูปร้อน

การตีขึ้นรูปเย็น

การตีขึ้นรูปเย็นทำได้ที่หรือใกล้อุณหภูมิห้อง ในการตีขึ้นรูปเย็น ผลจากการแข็งตัวของความเครียดมีความโดดเด่นมาก ความแข็งแรงและความแข็งของโลหะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ความเหนียวลดลง ชิ้นส่วนปลอมแปลงเย็นมักจะมีพื้นผิวที่ดีและมีความแม่นยำของมิติ อย่างไรก็ตาม แรงขึ้นรูปที่ต้องการค่อนข้างสูง และความเสี่ยงของการแตกร้าวมีมากกว่า โดยเฉพาะโลหะที่มีความเหนียวต่ำ

การตีขึ้นรูปที่อบอุ่น

การตีขึ้นรูปด้วยความร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิห้องและอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะ กระบวนการนี้รวมเอาข้อดีบางประการของการตีขึ้นรูปเย็นและร้อนเข้าไว้ด้วยกัน แรงขึ้นรูปจะต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการตีขึ้นรูปเย็น และสามารถบรรเทาความเครียดจากการแข็งตัวได้บางส่วน นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถควบคุมโครงสร้างเกรนและคุณสมบัติทางกลได้ดีขึ้น

การตีขึ้นรูปร้อน

การตีขึ้นรูปร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะ ที่อุณหภูมิสูงเหล่านี้ โลหะจะมีความเหนียวมากกว่า และการเสียรูปขนาดใหญ่สามารถทำได้โดยใช้แรงที่ค่อนข้างต่ำ ในระหว่างการตีขึ้นรูปด้วยความร้อน ธัญพืชสามารถตกผลึกซ้ำได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยรักษาโครงสร้างที่มีเนื้อละเอียด อย่างไรก็ตาม ผิวสำเร็จของชิ้นส่วนที่หลอมร้อนอาจไม่ดีเท่ากับชิ้นส่วนที่หลอมเย็น และมีความเสี่ยงที่จะเกิดออกซิเดชันหากโลหะไม่ได้รับการปกป้องอย่างเหมาะสม

ในกระบวนการตีขึ้นรูป เราต้องใส่ใจกับอัตราการเย็นลงหลังจากการตีขึ้นรูปด้วย อัตราการเย็นตัวอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างเฟสสุดท้ายและคุณสมบัติของโลหะ อัตราการทำความเย็นที่รวดเร็ว เช่น การชุบแข็ง อาจส่งผลให้เฟสแข็งและเปราะ เช่น มาร์เทนไซต์ในเหล็ก ในทางกลับกัน อัตราการเย็นตัวที่ช้าสามารถนำไปสู่เฟสที่มีความเหนียวมากขึ้น เช่น เฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์

ในฐานะซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนโลหะ การทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเรา ช่วยให้เราสามารถควบคุมกระบวนการตีขึ้นรูปได้อย่างแม่นยำ ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนที่เราผลิตนั้นตรงตามมาตรฐานคุณภาพสูงที่ลูกค้าของเราคาดหวัง ไม่ว่าจะเป็นการเลือกอุณหภูมิการตีขึ้นรูปที่เหมาะสม การควบคุมอัตราการเย็นตัว หรือการเลือกโลหะที่เหมาะสม ทุกขั้นตอนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุโครงสร้างทางโลหะวิทยาและคุณสมบัติทางกลที่ต้องการ

หากคุณอยู่ในตลาดชิ้นส่วนปลอมคุณภาพสูง เรายินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะพูดคุยกับคุณ ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถช่วยให้คุณเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ต่อการใช้งานเฉพาะของคุณได้อย่างไร เรามุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันการปลอมที่ดีที่สุดในระดับเดียวกันที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของคุณ ดังนั้น อย่าลังเลที่จะติดต่อขอหารือเรื่องการจัดซื้อจัดจ้าง

อ้างอิง

• Callister, WD และ Rethwisch, DG (2014) วัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์: บทนำ ไวลีย์.
• คณะกรรมการคู่มือ ASM (1998) คู่มือ ASM เล่ม 14A: งานโลหะ: การตีขึ้นรูป เอเอสเอ็ม อินเตอร์เนชั่นแนล