obróbka
cieplna

Obróbka cieplna

Obróbka cieplna to złożony proces, stosowany w celu nadania stali i metalom określonych cech mechanicznych, chemicznych lub fizycznych poprzez zmianę ich struktury. Wszystkie rodzaje obróbki cieplnej składają się z trzech etapów: nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia. W ich trakcie dochodzi do zmiany własności stopów w stanie stałym. Poszczególne rodzaje obróbki cieplnej różnią się temperaturą, a także czasem, jaki zajmują kolejne procesy. Te dwa czynniki determinują właściwości, jakie uzyska poddawany obróbce materiał.Obróbka cieplna metali to przede wszystkim hartowanie, odpuszczanie i wyżarzanie. Firma Sacher, dzięki posiadaniu nowoczesnych pieców i własnej hartowni, oferuje wszystkie te usługi, a także szereg bardziej skomplikowanych technik obróbki cieplnej.

Hartowanie

Ten rodzaj obróbki cieplnej stali i innych stopów żelaza pozwala uzyskać elementy o zwiększonej twardości, ale zarazem o podwyższonej kruchości, a więc bardziej narażone na pękanie. Obróbkę taką przeprowadza się w różnych temperaturach, w zależności od rodzaju stali. Proces polega na nagrzaniu elementów stalowych i przetrzymaniu ich w określonej temperaturze, a następnie schłodzeniu. W zależności od pożądanych efektów dobiera się czas chłodzenia, a także środowisko, w jakim jest przeprowadzane: olej, wodę, powietrze lub sole. Ważne jest też ograniczanie naprężeń i odkształceń powstających przy okazji zmian struktury obrabianego materiału – najlepsze efekty daje pod tym względem hartowanie z przemianą izotermiczną.  

Hartowanie próżniowe

Ten zaawansowany rodzaj obróbki cieplnej metali prowadzi się w wysokich temperaturach. Obejmuje austenityzację w temperaturze 800–1200 oC, a następnie szybkie chłodzenie i odpuszczanie w celu zachowania struktury martenzytu lub bainitu. Taka obróbka pozwala uzyskać wyjątkowo wysoką twardość i wytrzymałość stali.

Nawęglanie

Obróbkę tę, nazywaną również cementowaniem, stosuje się w celu zwiększenia twardości materiału i jego odporności na ścieranie, przy zachowaniu miękkości i ciągliwości rdzenia. Efekt ten uzyskać można dzięki nasyceniu węglem przypowierzchniowych warstw stali. Należy pamiętać, że ten rodzaj obróbki cieplnej stosuje się wyłącznie przy stalach o zawartości węgla do 0,25%. Podczas nawęglania stal jest nagrzewana do temperatury 850-900oC. Czas nawęglania trwa od 3 do 20 godzin, co zależy od grubości warstwy powierzchniowej, w jakiej mają nastąpić zmiany będące efektem nawęglania. Obrabiane elementy poddaje się następnie hartowaniu i odpuszczaniu.

Nawęglanie próżniowe Piro-carb

Dzięki posiadaniu zaawansowanych technologicznie pieców firma Sacher oferuje także nowoczesną technologię nawęglania próżniowego Piro-carb. Nie powoduje ono utlenień ani odkształceń materiału i pozostawia czystą powierzchnię detali. Jest też procesem szybszym od klasycznego, a więc – dzięki ograniczeniu zużycia energii – bardziej przyjaznym dla środowiska.

Wyżarzanie

Wyżarzanie stosuje się do zmniejszenia twardości oraz naprężeń powstałych w skutek obróbki mechanicznej lub cieplnej. Jego charakterystyczną cechą jest dłuższy niż przy innych rodzajach obróbki cieplnej czas trwania oraz bardzo wysoka temperatura.

Wyróżniamy dwa rodzaje wyżarzania:

  • wyżarzanie zmiękczające przeprowadza się w celu obniżenia twardości elementów stalowych, które wymagają obróbki mechanicznej. Są one podgrzewane poniżej temperatury przemiany i utrzymywane w niej przez 5–10 godzin, a następnie powoli studzone.
  • wyżarzanie odprężające stosujemy do usunięcia lub zmniejszenia naprężeń powstałych podczas spawania, wyklepywania czy kucia na zimno i grubego skrawania mechanicznego. Stal nagrzewana jest do temperatury powyżej temperatury hartowania, przetrzymywana w niej przez 4–6 godzin, a następnie powoli chłodzona.

Odpuszczanie próżniowe

Odpuszczanie jest procesem koniecznym po każdym hartowaniu stali. Pozwala usunąć naprężenia powstałe podczas obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej i osiągnąć wymaganą twardość detali. Polega na kilkukrotnym nagrzaniu, a następnie wystudzeniu materiału stalowego. Odpuszczanie w próżni nie powoduje utleniania detali.

W zależności od temperatury wyróżniamy:

  • odpuszczanie niskie, wykorzystywane do usunięcia naprężeń hartowniczych. Odbywa się bez zmiany twardości stali uzyskanej podczas hartowania.
  • odpuszczanie średnie, stosowane przy odpuszczaniu sprężyn. Jego efektem są zmiany w strukturze krystalicznej stali, skutkujące zmniejszeniem kruchości przy zachowaniu twardości i sprężystości.
  • odpuszczanie wysokie, wykonywane w celu zwiększenia odporności stali na zmienne obciążenia o dużej amplitudzie.

Azotowanie plazmowe

Ta obróbka cieplna metali polega na nasyceniu powierzchniowych warstw azotem, co zwiększa ich odporność na ścieranie oraz wytrzymałość zmęczeniową, a także odporność na korozję. Przeprowadza się ją w próżni. Jako że procesy nagrzewania i studzenia zachodzą powoli, azotowanie plazmowe znacząco ogranicza powstawanie odkształceń i naprężeń materiału. Nie wymaga również późniejszego szlifowania powierzchni lub innej obróbki mechanicznej i jest możliwe do zastosowania także w przypadku trudnych do hartowania gatunków stali.

Azotowanie Nitro-Tool metodą ASPN zapewnia równomierne tworzenie azotków odzwierciedlających kształt detalu bez powstawania „białej” warstwy. Efekt ten uzyskuje się poprzez jarzenie plazmy aktywującej azot na siatce, jak również na detalu azotowanym, co gwarantuje brak uszkodzeń i nadpaleń wywołanych zbyt dużymi wyładowaniami plazmy na detalu.

Azotowaniu poddaje się są stale narzędziowe, do nawęglania, wysokochromowe i nierdzewne. Uzyskiwane warstwy efektywne sięgają 0,5 mm i osiągają twardość do 700 do 1300 HV.

Lutowanie próżniowe

Jest to proces łączenia metali w piecach próżniowych z wykorzystaniem materiałów lutowniczych. Charakteryzuje go wysoka czystość, brak przegrzań i naprężeń oraz bardzo wysoka wytrzymałość połączenia lutowniczego. W ramach jednego cyklu można połączyć zabiegi lutowania i hartowania.

Mycie i odtłuszczanie

Mycie i odtłuszczanie są bardzo istotne przed każdą obróbką cieplno-chemiczną i lutowaniem. Stosowana przez Sacher technologia Clean-Tec zapewnia wysoki standard przygotowania powierzchni przed właściwym procesem technologicznym. Używane środki chemiczne są neutralne dla środowiska i ludzi. Temperatura mycia wynosi 40oC.