Mitä on sammuttaminen?

Metallurgiassa sammuttaminen määritellään "kontrolloiduksi lämmön poistamiseksi". Tämän määritelmän tärkein sana on "hallittu". Karkaisu on nopea menetelmä metallien palauttamiseksi huoneenlämpöön lämpökäsittelyn jälkeen, jotta jäähdytysprosessi ei muuttaisi merkittävästi metallin mikrorakennetta. Kun metalliesine upotetaan öljyyn tai veteen, nestemäisen tai pakotetun ilman valintaa kutsutaan väliaineeksi, jonka jälkeen metalli jäähtyy nopeasti muodostuessaan korkeista lämpötiloista. Tätä käytetään usein kiderakenteeseen tai faasijakaumaan liittyvien mekaanisten ominaisuuksien säilyttämiseen, jotka katoavat hitaasti jäähtyessään. Tätä tekniikkaa käytetään yleensä teräsesineissä, jotka antavat kovuuden. Toisaalta normaalilämpötilassa vasaralla tai muulla muodonmuutoksella kovettuneet kupariesineet voidaan palauttaa muokattavaan tilaan kuumentamalla ja karkaisemalla.

Kuinka sammuttaa

Yleisesti käytettyjä sammutusaineita ovat erikoispolymeerit, pakotettu ilmakonvektio, makea vesi, suolavesi ja öljy. Vesi on tehokas väliaine, kun tavoitteena on saavuttaa teräksen suurin kovuus. Veden käyttö voi kuitenkin aiheuttaa metallin halkeilua tai muotoaan.

Jos äärimmäistä kovuutta ei vaadita, sammutuksessa voidaan käyttää mineraaliöljyä, valasöljyä tai puuvillansiemenöljyä. Asiattomista silmissä sammutusprosessi voi tuntua dramaattiselta. Kun metallityöntekijä siirtää kuuman metallin valittuun väliaineeseen, metallista nousee suuri määrä höyryä.

Saatavilla on erilaisia ​​sammutusaineita sammutusprosessin suorittamiseen. Jokaisella väliaineella on omat ainutlaatuiset sammutusominaisuudet. Käytettyjen materiaalien tyyppiin liittyviä näkökohtia ovat muun muassa sammutusnopeus, sammutusmateriaalin ympäristönäkökohdat, sammutusmateriaalin vaihto ja sammutusmateriaalin kustannukset. Seuraavat ovat tärkeimmät sammutusaineiden tyypit:

Ilmaa

Öljy

vettä

suolavettä

Ilmaa

Ilma on suosittu sammutusväliaine, jota käytetään metallien jäähdyttämiseen sammutusta varten. Edullinen hinta on yksi ilman tärkeimmistä eduista. Sen kohtuuhintaisuus on seurausta sen runsaudesta maan päällä. Itse asiassa mikä tahansa materiaali, joka kuumennetaan ja sitten jäähdytetään huoneenlämpötilaan yksinkertaisesti seisomalla yksinään, katsotaan ilmajäähdytteiseksi. Ilmakarkaisu on myös tarkoituksellisempaa, kun se puristetaan ja pakotetaan sammutettavan metallin ympärille. Tämä jäähdyttää osia nopeammin kuin seisonta ilmaa, vaikka jopa paineilma saattaa silti jäähdyttää monia metalleja liian hitaasti muuttaakseen mekaanisia ominaisuuksia.

Öljy

Öljy voi sammuttaa kuumennetun metallin nopeammin kuin paineilma. Sammuta öljyllä asettamalla lämmitetty osa jollakin öljyllä täytettyyn säiliöön. Öljyä voidaan myös huuhdella osien läpi. Erilaisten jäähdytysnopeuksien ja leimahduspisteiden vuoksi käytetään yleensä erityyppisiä öljyjä sovelluksesta riippuen. Öljyn sammutusnopeus on kuitenkin paljon pienempi kuin veden. Ferriittiä ja troostiittia voi muodostua jopa pieninä annoksina. Välinopeuksia veden ja öljyn välillä voidaan saavuttaa vedellä, joka sisältää 10-30 prosenttia Uconia, ainetta, jonka liukoisuus on käänteinen ja joka siksi kerääntyy esineisiin hidastaen jäähtymisnopeutta. Muodonmuutosten minimoimiseksi pitkät lieriömäiset esineet tulee sammuttaa pystysuunnassa siten, että litteiden osien reunat ja paksut osat tulee ensin sulaan altaaseen. Jotta höyrykuplia ei muodostu pehmeitä kohtia, vesisammutushaudetta on ravistettava.

Vesi

Vesi pystyy myös nopeasti sammuttamaan kuumentuneet metallit. Se jäähdyttää metallia nopeammin kuin öljy. Öljykarkaisun tapaan säiliö täytetään vedellä ja kuumennettu metalli upotetaan siihen. Se voidaan myös huuhdella osien läpi. Yksi veden eduista on, että väliaineen syttyvyys ei ole ongelma. Lisäksi vesi on yksi tehokkaimmista karkaisuaineista, joka vaatii maksimaalista kovuutta, mutta se on altis tuotteen muodonmuutokselle ja halkeilulle. Jos kiinteyttä voidaan uhrata, käytä valaan-, puuvillansiemen- ja mineraaliöljyjä. Niillä on taipumus hapettua ja muodostaa lietettä, mikä vähentää tehokkuutta.

Suolavesi

Suolavesi on veden ja suolan seos. Suolavesi jäähtyy nopeammin kuin ilma, vesi ja öljy. Syynä tähän on se, että suolan ja veden seos estää kuplien muodostumisen, kun se joutuu kosketuksiin kuumennetun metallin kanssa. Tämä tarkoittaa, että suurempi osa metallin pinta-alasta peittyy nesteellä kuplien sijaan.

Karkaistu teräs

Karkaisuprosessista puhuttaessa teräs ansaitsee erityisen maininnan, koska sen mekaaniset ominaisuudet ovat erittäin herkkiä karkaisulle. Karkaisuprosessilla, jota kutsutaan karkaisuksi, teräs nostetaan uudelleenkiteytyslämpötilansa yläpuolelle ja jäähdytetään nopeasti karkaisuprosessin aikana. Hitaaseen jäähdytykseen verrattuna nopea karkaisu muuttaa teräksen kiderakennetta. Teräksen hiilipitoisuudesta ja seosaineista riippuen se voi jättää jälkeensä kovemman, hauraamman mikrorakenteen, kuten martensiittia tai bainiittia, kun se käy läpi karkaisukarkaisuprosessin. Nämä mikrorakenteet lisäävät teräksen lujuutta ja kovuutta. Ne tekevät teräksestä kuitenkin alttiita halkeilulle ja vähentävät huomattavasti taipuisuutta. Tästä syystä jotkut teräkset hehkutetaan tai normalisoidaan karkaisukarkaisuprosessin jälkeen.

Sammutusprosessi

Karkaisuprosessi on suunniteltu muuttamaan metallin mikrorakennetta lämpöprosessien yhteydessä. Oikein tehtynä se tuottaa valun maksimaalisen lujuuden ja hyvän venymän.

Teräksen karkaisu suoritetaan yleensä upottamalla se veteen, öljyyn, polymeeriliuokseen tai suolaan, vaikka joskus käytetään pakotettua ilmaa. Karkaisun seurauksena tuotantolaitteiston tulee kehittää hyväksyttävä karkaisu mikrorakenne ja kriittisillä alueilla mekaanisten ominaisuuksien tulee täyttää vähimmäisvaatimukset osan karkaisun jälkeen. Karkaisun tehokkuus riippuu karkaisuaineen jäähdytysominaisuuksista suhteessa teräksen karkaisukykyyn. Tästä syystä tulokset voivat vaihdella teräksen koostumuksen tai sekoittamisen, lämpötilan ja sammutusaineen tyypin mukaan.

Sammutusjärjestelmän suunnittelu ja järjestelmän huollon perusteellisuus edistävät prosessin onnistumista. Osan muotoilu myötävaikuttaa myös mekaanisiin ominaisuuksiin ja vaimenemisen aiheuttamiin vääristymiin.