CNC加工後の二次加工工程として熱処理を使用
CNCで部品の切断を完了しても、作業は終了しません。 これらの基本的なコンポーネントは、表面が醜い、強度が不十分である、または完全な製品を製造するために他のコンポーネントと組み合わせる必要がある唯一のコンポーネントである可能性があります。 結局のところ、個別のパーツで構成されるガジェットをどのくらいの頻度で使用しますか？
重要なのは、さまざまなアプリケーションで後処理アクティビティが必要になることです。プロジェクトに最適な2次操作を選択できるように、いくつかの要素について説明します。
この3部構成のシリーズでは、熱処理手順、コーティング、およびハードウェアの設置の代替案と考慮事項について説明します。 機械加工された製品を顧客対応の状態に変換するには、これらのいずれかまたはすべてが必要になる場合があります。 このエッセイのパートIは熱処理について説明し、パートIIとIIIは表面処理とハードウェアの取り付けについて説明します。
この3部構成のシリーズでは、熱処理手順、コーティング、およびハードウェアの設置の代替案と考慮事項について説明します。 アイテムを機械加工状態から顧客対応状態に移行するには、これらのいずれかまたはすべてが必要になる場合があります。 この記事では、熱処理のトピックについて説明します。
熱処理は加工前または加工後に行われますか？
機械加工後、最初に検討するのは熱処理であり、前処理した材料のフライス盤も検討可能です。 なぜあるアプローチを別のアプローチよりも使用する必要があるのですか？ 熱処理と機械加工の金属を選択する順序は、材料の品質、機械加工プロセス、およびコンポーネントの公差に影響を与える可能性があります。
熱処理された材料を使用すると、より硬い材料は処理に時間がかかり、機器の摩耗が早くなり、機械加工費用が増加するため、機械加工に影響を与えます。 使用する熱処理の種類や材料の影響を受ける表面の下の深さによっては、材料の硬化層を切り裂いて、最初に硬化金属を利用する目的を損なう可能性もあります。 また、機械加工プロセスによって、ワークピースの硬度を上げるのに十分な熱が発生する可能性もあります。 ステンレス鋼などの特定の材料は、特に機械加工中に加工硬化する傾向があり、これを回避するために特別な予防措置を講じる必要があります。
ただし、加温金属を使用することにはいくつかの利点があります。 硬化金属を使用すると、部品の公差が厳しくなり、予熱処理された金属に広くアクセスできるため、材料の調達が容易になります。 さらに、熱処理を機械加工後まで延期すると、製造プロセスに別の時間のかかるステップが追加されます。
一方、加工後の熱処理により、加工プロセスをより細かく制御できます。 熱処理にはさまざまな形態があり、それらのいずれかを使用して、目的の材料品質を得ることができます。 加工後の熱処理により、部品表面の均一な熱処理が保証されます。 熱処理は予熱された材料の限られた深さまでしか材料に影響を与えない可能性があるため、機械加工は特定の場所で硬化した材料を除去する場合がありますが、他の場所では除去しない場合があります。
前述のように、後処理熱処理は、追加の外部委託手順を必要とするため、コストが上昇し、リードタイムが長くなります。 熱処理はまた、アイテムがゆがんだり歪んだりする原因となる可能性があり、機械加工中に達成される厳しい公差を損なう可能性があります。
熱処理
熱処理はしばしば金属の材料特性を変えます。 通常、これは金属の強度と硬度を高めて、より過酷な使用に耐えられるようにすることを伴います。 一方、焼きなましなどの特定の熱処理方法では、金属の硬度が低下する場合があります。 さまざまな熱処理オプションを見てみましょう。
硬化
金属は硬化過程で硬化します。 打たれたとき、より高い硬度の金属はへこみや跡がつきにくいです。 熱処理はまた、金属の引張強度を高めます。これは、材料が破損して破損する力です。 材料の強度が向上しているため、特定の用途により適しています。
金属を硬化させるために、ワークピースは、金属の臨界温度、またはその結晶構造と物理的特性が変化する温度よりも高い温度に加熱されます。 金属は、水、塩水、または油で急冷して冷却する前に、この温度で短時間維持されます。 焼入れ流体は、金属の合金によって決定されます。 クエンチ液ごとに冷却速度が異なるため、金属を冷却する速度に基づいて選択します。
ケース硬化
肌焼きは、材料の外面にのみ影響を与える一種の硬化です。 これは、強力な外層を生成するために機械加工後に行われることがよくあります。
析出硬化
析出硬化は、特定の合金成分を使用して特定の金属を硬化させる方法です。 銅、アルミニウム、リン、チタンはこれらの元素の中にあります。 固体金属を長時間加熱すると、これらの元素が沈殿または固体粒子を形成します。 これは粒子構造に影響を与え、材料の強度を向上させます。
アニーリング
前述のように、焼きなましは、金属を柔らかくし、張力を減らし、材料の延性を高めるために使用されます。 この技術は金属を柔らかくし、扱いやすくします。
金属を焼きなましするには、指定された温度（材料の臨界温度を超える）まで穏やかに加熱し、その温度に保ち、ゆっくりと冷却します。 この遅延冷却は、金属を絶縁材料に埋めるか、炉と金属が冷却するときに炉内に維持することによって実現されます。
大きなスラブ加工応力緩和
応力緩和は、材料が特定の温度に加熱されてから徐々に冷却されるという点で、アニーリングに似ています。 ただし、応力が緩和された場合、この温度は臨界温度よりも低くなります。 その後、物質は空冷されます。
この手順は、金属の物理的品質に大きな影響を与えることなく、冷間加工またはせん断による応力を排除します。 物理的属性は変更されませんが、このストレスを軽減することで、部品のさらなる処理または使用中の寸法変化（または反りやその他の変形）を防ぐことができます。
強化
金属の焼き戻しには、金属を臨界温度より低い温度に加熱してから、空中で冷却することが含まれます。 これはストレスリリーフとほぼ同じですが、終了温度はそれほど高くありません。 焼戻しは、硬化プロセス中に得られる硬度の大部分を維持しながら、靭性を高めます。
最終的な考え
特定の用途に適した物理的品質を実現するには、金属熱処理が必要になることがよくあります。 フライス盤の前に材料を熱処理すると、総生産時間が節約される可能性がありますが、機械加工プロセスに時間と費用がかかります。 同時に、機械加工された熱処理されたコンポーネントは、材料の機械加工を容易にしますが、製造プロセスに余分なステップを追加します。
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