Tratamento térmico para peças usinadas CNC

Há muitas maneiras de alterar as propriedades dos metais e sua resposta à usinagem de precisão . Um desses métodos é o tratamento térmico. O tratamento térmico afeta muitos aspectos diferentes dos metais, incluindo resistência, dureza, tenacidade, trabalhabilidade, conformabilidade, ductilidade e elasticidade. Também afeta as propriedades físicas e mecânicas do metal, alterando assim o uso do metal ou alterando o trabalho futuro do metal. Essas mudanças ocorrem devido a mudanças na microestrutura e, às vezes, na composição química do material.

Aqui, estudamos cuidadosamente os tratamentos térmicos relacionados a ligas metálicas mais usados ​​na usinagem CNC e como esses tratamentos térmicos afetam as peças na usinagem de precisão.

O que é tratamento térmico?

Muitas instalações de produção CNC padrão usam tratamento térmico. Os fabricantes podem alterar a resistência, plasticidade e resistência à corrosão dos componentes acabados, optando por incluir processos de tratamento térmico.

Esses tratamentos envolvem o aquecimento da liga metálica a uma temperatura (geralmente) extrema e, em seguida, o resfriamento sob condições controladas para alterar o estado físico ou as propriedades mecânicas do material. A temperatura à qual o material é aquecido, o tempo para manter essa temperatura e a taxa de resfriamento afetam muito as propriedades físicas finais da liga metálica.

Parte do processo de projeto e engenharia é determinar quais propriedades físicas são necessárias para a peça e selecionar o melhor metal para atender a esses requisitos. O tratamento térmico de ligas metálicas antes ou depois do processamento pode melhorar muito as principais propriedades físicas. O tratamento térmico aumenta a dureza, resistência ou trabalhabilidade do metal.

Tipos de tratamento térmico

Recozimento

O recozimento é um processo de tratamento térmico através do qual o material é aquecido a uma temperatura crítica e depois resfriado lentamente. O processo de recozimento altera a estrutura física do material, tornando-o mais macio e dúctil.

O recozimento é um método de tratamento térmico no qual um metal como alumínio, cobre, aço, prata ou latão é aquecido a uma temperatura específica e mantido nessa temperatura por um período de tempo para sofrer transformação e depois resfriado a ar. Este processo aumenta a ductilidade do metal e reduz a dureza, tornando o metal mais fácil de processar. Cobre, prata e latão podem ser resfriados rapidamente ou lentamente, enquanto os metais ferrosos como o aço devem sempre ser resfriados gradualmente para que ocorra o recozimento.

O recozimento geralmente é realizado depois que todas as ligas metálicas são formadas e antes do processamento adicional para amolecê-las e melhorar sua trabalhabilidade, de modo que materiais mais duros não sejam facilmente rachados ou quebrados. Se nenhum outro tratamento térmico for especificado, a maioria das peças usinadas em CNC terá propriedades do material no estado recozido.

Temperamento

A têmpera também aquece as peças a uma temperatura inferior ao recozimento, geralmente após a têmpera de aço-carbono (1045 e A36) e aço-liga (4140 e 4240). A têmpera pode ser usada para alterar a dureza, ductilidade e resistência dos metais, o que geralmente os torna mais fáceis de processar. O metal será aquecido a uma temperatura abaixo do ponto crítico porque a temperatura mais baixa reduz a fragilidade enquanto mantém a dureza.

Alívio do estresse

O alívio de tensão envolve o aquecimento da peça a uma temperatura alta (mas inferior ao recozimento) e, em seguida, o resfriamento lento da peça. Geralmente é usado após a usinagem CNC para eliminar a tensão residual gerada durante o processo de fabricação. Dessa forma, peças com propriedades mecânicas mais consistentes podem ser produzidas.

A eliminação do estresse é uma condição necessária para eliminar o estresse interno do material no processo de fabricação anterior. Se não houver alívio de tensão, as peças racharão ou perderão a tolerância durante o uso, o que eventualmente levará a danos nas peças.

Extinção

A têmpera envolve o aquecimento do metal a uma temperatura muito alta e, em seguida, a execução de uma etapa de resfriamento rápido. Normalmente o material é imerso em óleo ou água ou exposto a uma corrente de ar frio. No entanto, dependendo das propriedades mecânicas finais exigidas pela peça, às vezes são usados ​​polímeros ou sais. O resfriamento rápido “bloqueia” as mudanças microestruturais que o material sofre quando aquecido, resultando em uma dureza muito alta da peça.

As peças geralmente são temperadas após a usinagem CNC como a última etapa do processo de fabricação para obter alta dureza superficial. O processo de têmpera pode então ser usado para controlar a dureza resultante. Por exemplo, a dureza do aço ferramenta A2 após a têmpera é de 63-65 HRC, mas pode ser revenido para uma dureza entre 42 e 62 HRC. A têmpera pode reduzir a fragilidade das peças, prolongando assim a vida útil das peças (a dureza é de 56-58 HRC para melhores resultados).

Proteção de caixa

O endurecimento da caixa é uma série de tratamentos térmicos que podem resultar em alta dureza superficial das peças, mantendo a suavidade dentro do material. Isso geralmente é melhor do que adicionar dureza a todo o volume da peça (por exemplo, por têmpera), porque as peças mais duras também são mais quebradiças.

A cementação é o tratamento térmico de cementação mais comum. Para metais com baixo teor de carbono (como o aço), carbono adicional deve ser injetado na superfície e, em seguida, a peça é temperada para travar o carbono na matriz metálica, o que aumenta a dureza superficial do aço de maneira semelhante ao maneira anodização aumenta a dureza da superfície de ligas de alumínio.

O endurecimento da caixa é um processo geralmente usado como a última etapa após a usinagem da peça. Combine alta temperatura com outros elementos e produtos químicos para produzir uma camada externa endurecida. Como o endurecimento torna os metais mais frágeis, o endurecimento da superfície é útil para aplicações que exigem metais flexíveis com camadas de desgaste duráveis.

Quando os tratamentos térmicos são aplicados ?

A liga metálica pode ser tratada termicamente durante todo o processo de fabricação. Para peças de usinagem CNC, geralmente são usados ​​os seguintes tratamentos térmicos:

Antes da usinagem CNC: Se for necessário fornecer um grau padronizado de liga metálica, o prestador de serviços CNC processará diretamente as peças do material de estoque. Esta é geralmente a melhor opção para reduzir o tempo de entrega.

Após usinagem CNC: Certos tratamentos térmicos podem aumentar significativamente a dureza do material, ou usados ​​como etapa de acabamento após a conformação. Nesses casos, a alta dureza reduzirá a usinabilidade do material, portanto, o tratamento térmico é realizado após a usinagem CNC. Por exemplo, esta é a prática padrão ao usinar peças de aço para ferramentas de usinagem CNC.

Como especificar um tratamento térmico em seu pedido

Ao fazer um pedido CNC, existem três maneiras de solicitar o tratamento térmico:

Faça referência aos padrões de fabricação:

Muitos tratamentos térmicos foram padronizados e amplamente utilizados. Por exemplo, o indicador T6 em ligas de alumínio (6061-T6, 7075-T6, etc.) indica que o material foi endurecido por precipitação.

Especifique a dureza necessária:

Este é um método comum para especificar o tratamento térmico e o endurecimento superficial de aços ferramenta. Isso indicará ao fabricante qual tratamento térmico ele precisa realizar após a usinagem CNC. Por exemplo, para aço ferramenta D2, a dureza é geralmente 56-58 HRC.

Especifique o ciclo de tratamento térmico:

Isso requer conhecimento metalúrgico avançado. Se você entende como os diferentes tratamentos térmicos afetam os metais, pode especificar o processo de tratamento térmico necessário para que possa modificar especificamente as propriedades do material da aplicação.