กระบวนการผลิตแม่พิมพ์ - การอบชุบความร้อนชิ้นส่วน

(1) การอบชุบความร้อนคืออะไร?

การอบชุบความร้อนหมายถึงเทคโนโลยีการแปรรูปโลหะด้วยความร้อนที่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของพื้นผิวหรือภายในของวัสดุโดยการให้ความร้อน การรักษาอุณหภูมิ และการทำให้เย็นลงในสถานะของแข็งเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ โดยทั่วไปการอบชุบความร้อนประกอบด้วยสามกระบวนการ ได้แก่ การให้ความร้อน การรักษาอุณหภูมิ และการทำให้เย็นลง และบางครั้งอาจใช้เพียงสองกระบวนการ ได้แก่ การให้ความร้อนและการทำให้เย็นลง

(2) การอบชุบความร้อนประเภทใด?

• การชุบแข็ง

การชุบแข็งเป็นวิธีการอบชุบความร้อนที่ให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงจุดร้อนจัดที่อุณหภูมิ 800-850 องศาเซลเซียส ทิ้งไว้สักพัก แล้วนำไปแช่ในน้ำหรือน้ำมันเพื่อทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว ในตารางสัญลักษณ์ JIS จะเขียนแทนด้วย HQ หลังจากผ่านกระบวนการนี้แล้ว เหล็กจะแข็งมาก อย่างไรก็ตาม ก็มีปัญหาเรื่องความเปราะเช่นกัน ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้อง "อบคืนตัว" หลังจากการชุบแข็ง นอกจากนี้ ในระหว่างการทำให้เย็นตัวเนื่องจากการขยายตัวและการหดตัวของโครงสร้าง อาจทำให้ชิ้นส่วนแตกและเสียรูปได้ ดังนั้นจึงต้องระมัดระวัง ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากชิ้นส่วนจะแข็งมากในระหว่างการชุบแข็ง การชุบแข็งจึงมักทำหลังจากตัดและแปรรูปอื่นๆ เสร็จสิ้นแล้ว ในขั้นตอนสุดท้ายๆ

• การอบชุบ

กระบวนการนี้คือการนำชิ้นส่วนที่ผ่านการชุบแข็งแล้วมาให้ความร้อนและทำให้เย็นลงอีกครั้ง โดยใช้สัญลักษณ์ JIS ว่า HT ระหว่างการอบคืนตัว ความแข็งของชิ้นส่วนจะลดลงเล็กน้อย แต่ความเปราะจะหมดไป และจะได้ทั้งความแข็งและความเหนียวในเวลาเดียวกัน การอบคืนตัวยังสามารถใช้เพื่อขจัดความเค้นภายใน (ความเค้นภายในชิ้นส่วนเนื่องจากการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ) ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว การอบคืนตัวแบ่งออกเป็น การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำและการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำคือการคงอุณหภูมิไว้ที่ 150℃~200℃ เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงแล้วปล่อยให้เย็นลงในอากาศ ในทางกลับกัน การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงคือการให้ความร้อนถึง 550℃~650℃ คงอุณหภูมิไว้ประมาณหนึ่งชั่วโมง แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว

• การอบอ่อน

การอบอ่อนเป็นกระบวนการตรงข้ามกับการชุบแข็ง และใช้เพื่อทำให้เหล็กอ่อนตัวลงเพื่อให้ง่ายต่อการแปรรูป หรือเพื่อลดความแข็งของโครงสร้างที่เกิดจากการแปรรูป เป็นการทำให้โครงสร้างภายในชิ้นส่วนเป็นเนื้อเดียวกันโดยการให้ความร้อน และทำให้โครงสร้างที่คมชัดกลายเป็นทรงกลม การอบอ่อนมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับประเภทของการอบอ่อนและโครงสร้างของเหล็ก ช่วงอุณหภูมิที่ต้องการจะอยู่ระหว่างประมาณ 550℃ ถึงประมาณ 950℃ ในทุกกรณี การให้ความร้อนและการรักษาอุณหภูมิจะดำเนินการเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง จากนั้นจึงค่อยๆ ลดอุณหภูมิของเหล็กในเตาอบ

• การทำให้เป็นปกติ

การปรับสภาพมาตรฐาน (Normalizing) มีจุดประสงค์หลักเพื่อทำให้โครงสร้างเหล็กที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดขึ้นในขั้นตอนการผลิตเหล็กมีความสม่ำเสมอและปรับให้เหมาะสมสำหรับการขึ้นรูปและปั๊มขึ้นรูปในขั้นตอนต่อไป กระบวนการนี้ใช้สัญลักษณ์ HNR ในตารางสัญลักษณ์ JIS โดยจะให้ความร้อนแก่เหล็กที่อุณหภูมิประมาณ 800-900 องศาเซลเซียส แล้วจึงปล่อยให้เย็นลงในอากาศ

(3)ชิ้นส่วนต้องผ่านการอบชุบความร้อนเมื่อใด?

• ลดความยุ่งยากในการประมวลผล
• ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของชิ้นส่วน (โดยเฉพาะคุณสมบัติทางกล)
• ปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกของชิ้นส่วน (ความทนทานต่อการสึกหรอและความแข็ง)
• มีการเชื่อมจำนวนมากในชิ้นส่วนสำคัญ