Traitement thermique de précision : augmenter dureté, résistance et résistance à l'usure

En plus des technologies de processus de fabrication primaires, un traitement thermique complet des pièces usinées de précision peut garantir que les produits sont capables de répondre aux spécifications exactes de l'utilisateur final. Ce processus contrôlé de chauffage et de refroidissement des pièces pour altérer leurs propriétés physiques est généralement employé afin d'augmenter la dureté ou la résistance, et d'améliorer la résistance à l'usure. Pour certaines applications, cependant, le traitement thermique peut être indiqué pour améliorer l'usinabilité, améliorer les propriétés électriques ou magnétiques, augmenter la ductilité ou la tendresse, et soulager les contraintes internes.

Les trois étapes suivies dans le processus de traitement thermique sont le chauffage, le maintien et le refroidissement. Pendant le chauffage, le métal est amené à la température nécessaire pour affecter le changement désiré dans les propriétés structurelles. Le processus de maintien consiste à maintenir le métal à cette température jusqu'à ce que la pièce soit chauffée uniformément. Finalement, le métal est refroidi à un taux spécifié jusqu'à ce qu'il soit à nouveau à température ambiante. Dans la plupart des cas, le traitement thermique est utilisé sur l'acier et les alliages d'acier, mais il peut également être utilisé sur certains grades d'aluminium.

Types de traitement thermique pour pièces usinées de précision

Résultats finaux atteignables par traitement thermique :

• Durcissement : Le durcissement rend le métal plus fort. Le matériau est d'abord chauffé et maintenu, puis plongé dans l'huile ou l'eau pour un refroidissement rapide. Le durcissement peut parfois rendre le métal plus cassant, ce qui peut alors nécessiter le processus additionnel de revenu.
• Revenu : Le revenu soulage les contraintes internes qui peuvent être causées par le durcissement. Le processus en trois étapes reste, mais est complété à des températures plus basses que celles vues dans le durcissement. Le refroidissement est généralement complété à l'air, pas dans un environnement liquide.
• Recuit : Le recuit ramollit le métal et le rend moins susceptible de fissurer. Pendant le recuit, le matériau est chauffé lentement, maintenu pendant une période définie, puis lentement refroidi à l'air dans le four.
• Normalisation : La normalisation soulage les contraintes internes causées pendant l'usinage. Les pièces sont retirées du four après chauffage et maintien et rapidement refroidies à l'air hors du four.
• Traitement de solution de l'acier inoxydable : Chauffer les pièces ou matériaux à une zone monophasée à haute température pour maintenir une température constante, de sorte que la phase excédentaire soit entièrement dissoute dans la solution solide et ensuite refroidie rapidement pour obtenir une solution solide sursaturée. Le carbone et les autres éléments d'alliage sont trop tard pour précipiter, créant ainsi une structure austénitique pure. Cela vise à améliorer la ténacité et la résistance à la corrosion des pièces.

Équipement utilisé dans le traitement thermique des pièces usinées de précision

Les fabricants emploient généralement une ligne de traitement thermique automatisée, contrôlée par CNC, pour effectuer de multiples opérations et déplacer le produit à travers les diverses stations sur une base 24/7. L'équipement dans la ligne peut consister en :

• Fours : Les fours de traitement thermique sont capables d'atteindre la température spécifiée et de gérer des charges jusqu'à 1 200 kilogrammes.
• Traitement de cémentation : Afin d'augmenter la teneur en carbone de la surface de l'acier et de former un certain gradient de concentration de carbone dans celui-ci, la pièce est chauffée dans un milieu de cémentation, maintenue pendant longtemps pour que les atomes de carbone s'infiltrent dans la pièce.
• Traitement thermique sous vide : L'air est retiré du four pour créer un vide. Les pièces peuvent être chauffées avec ou sans gaz inerte pour atteindre les propriétés désirées et protéger leurs surfaces. Après traitement, le métal est rapidement refroidi.
• Traitement cryogénique : Les pièces passent par un processus à très basse température, apportant des avantages pour certains alliages métalliques. Il peut améliorer la dureté et la ténacité à l'impact d'une pièce, améliorer la résistance à la corrosion et à l'usure, et réduire la déformation et les fissures de la pièce. Les températures atteignent un extrême de -80 °Celsius.
• Traitement thermique alliages d'aluminium : Ce processus est utilisé pour chauffer les pièces en aluminium à une température prédéterminée à un taux contrôlé, maintenir la température pendant une durée spécifique, puis refroidir à un taux contrôlé. Cela transformera la structure interne de l'alliage, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et la résistance à l'usure, tout en améliorant l'usinabilité et la stabilité dimensionnelle.
• Recuit et soulagement de contrainte : Le recuit améliore la ductilité et réduit la fragilité de la pièce. Le soulagement de contrainte chauffe les pièces à une température inférieure à leur température de transformation la plus basse, puis refroidit à température ambiante. Cela libère les contraintes internes absorbées par le métal lors de processus tels que le moulage, le forgeage et le soudage dus à des vitesses de refroidissement variables dans différentes zones de la pièce, ou du redressage, usinage ou laminage.
• Nitruration gazeuse : Ce processus chauffe des pièces en acier normalisées et usinées dans des gaz porteurs riches en azote, comme le gaz ammoniac. Elles sont maintenues à une température dans la gamme de 500-540 °Celsius pour une durée spécifiée, résultant en une surface dure, résistante à l'usure et à la corrosion d'une couleur blanche éclatante, avec une profondeur de pénétration.
• Traitement thermique par induction : Ce processus chauffe des zones désignées d'une pièce par une bobine de chauffage par induction qui reçoit une entrée électrique contrôlée du champ magnétique généré par l'équipement. La surface de la pièce peut être chauffée à une profondeur spécifiée, laissant le cœur de la pièce non traité.

En savoir plus sur le traitement thermique des pièces usinées de précision

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