Obróbka cieplna to metoda, która ma na celu zwiększenie właściwości mechanicznych materiałów, w szczególności ich odporności na uszkodzenia. Narzędzia, które są poddane na intensywne obciążenia i działanie agresywnych warunków, takich jak wysokie temperatury, wymagają specjalistycznej obróbki, aby poprawić ich trwałość. Właśnie tutaj obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę, pozwalając na wyraźne poprawienie odporności na degradację, co przekłada się na dłuższą żywotność 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 elementy narzędzia ulegają zatarciu wskutek kontaktu z obrabianym materiałem.
Zmęczenie materiału – powstawanie mikropęknięć w materiałach pod wpływem cyklicznych sił.
Adhezja – przywieranie cząsteczek obrabianego do powierzchni narzędzia, co może prowadzić do jego zniszczenia.
Korozja – degradacja materiału pod wpływem warunków atmosferycznych, takich jak wilgoć, zanieczyszczenia czy wysokie temperatury.
Obróbka cieplna umożliwia modyfikację struktury metalu, co pomaga zredukować te zjawiska i poprawić odporność narzędzi na zużycie.
Metody obróbki cieplnej w celu wzrostu odporności na degradację
Obróbka cieplna obejmuje różnorodne procesy, które mają na celu zwiększenie właściwości narzędzi w kontekście odporności na uszkodzenia.
1. Hartowanie
Hartowanie to technika, w którym materiał jest podgrzewany do wysokiej ciepłoty, a następnie gwałtownie schładzany w medium chłodzącym, takim jak woda. Efektem jest uzyskanie struktury sztywnej, która zapewnia wyjątkową twardość i wytrzymałość na uszkodzenia. Narzędzia poddane hartowaniu są bardziej wytrzymałe na intensywne siły.
2. Odpuszczanie
Odpuszczanie jest procesem, który polega na podgrzewaniu stali do określonej gorączki, a następnie wolnym jej schładzaniu. Celem jest redukowanie kruchości materiału i zwiększanie jego plastyczności. Narzędzia, które są jednocześnie twarde i elastyczne, skuteczniej znoszą obciążenia mechaniczne, co wydłuża ich trwałość.
3. Azotowanie
Azotowanie to proces cieplno-chemiczna, która polega na wprowadzaniu azotu do warstwy powierzchniowej metalu. Dzięki temu powstaje twarda warstwa azotków, która znacząco poprawia odporność na degradację oraz korozyjne działanie środowiska. Narzędzia poddane azotowaniu charakteryzują się doskonałą 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 plastyczny, a warstwę wierzchnią wzmacnia węglem. Narzędzia nawęglane są odporne na ścieranie 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 czynniki wpływ środowiska.
Przykłady zastosowania obróbki cieplnej w narzędziach
1. Narzędzia skrawające
Wiertła, frezy i noże tokarskie to narzędzia, które są szczególnie narażone na intensywne ścieranie. Stosowanie hartowania oraz azotowania pozwala na wzmocnienie ich twardości oraz wytrzymałości na wysokie temperatury, co pozwala na ich dłuższe i skuteczniejsze użytkowanie.
2. Narzędzia tłoczące
Matrzyce, stemple i inne narzędzia używane w procesach tłoczenia są narażone na duże obciążenia i ścieranie. Azotowanie oraz nawęglanie tych narzędzi pozwala na wzmocnienie ich odporności na uszkodzenia.
3. Narzędzia ręczne
Młotki, klucze, przecinaki i inne narzędzia ręczne, które wymagają wysokiej odporności, są poddawane hartowanie, co zapewnia im trwałą trwałość i odporność na uszkodzenia.
Obróbka cieplna to nieodzowny element w produkcji narzędzi, który pozwala na poprawę właściwości materiałów i odporności na ścieranie. Dzięki odpowiednio dobranym procesom, takim jak hartowanie, odpuszczanie, azotowanie czy nawęglanie, możliwe jest znaczne wzrost żywotności narzędzi, co przekłada się na ich efektywność oraz opłacalność w długoterminowej eksploatacji.