Jak obróbka cieplna podnosi odporność narzędzi na zużycie?

Obróbka cieplna to metoda, która ma na celu wzrost właściwości mechanicznych materiałów, w szczególności ich odporności na ścieranie. Narzędzia, które są wyeksponowane na intensywne obciążenia i działanie agresywnych warunków, takich jak tarcie, wymagają specjalistycznej obróbki, aby poprawić ich trwałość. Właśnie tutaj obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę, pozwalając na istotne poprawienie odporności na ścieranie, co przekłada się na dłuższą żywotność narzędzi.

Mechanizmy odkształcania narzędzi
Aby zrozumieć, jak obróbka cieplna podnosi odporność narzędzi na zużycie, warto przyjrzeć się mechanizmom, które prowadzą do ich zużycia.

Ścieranie – proces, w którym materiał narzędzia ulegają zużyciu wskutek kontaktu z wykonywanym materiałem.
Zmęczenie materiału – powstawanie mikropęknięć w strukturze pod wpływem cyklicznych stresów.
Adhezja – przywieranie cząsteczek materiału obrabianego do powierzchni narzędzia, co może prowadzić do jego degradacji.
Korozja – degradacja materiału pod wpływem warunków atmosferycznych, takich jak wilgoć, zanieczyszczenia czy wysokie gorąco.
Obróbka cieplna umożliwia zmianę struktury metalu, co pomaga ograniczyć te zjawiska i wzmocnić odporność narzędzi na wytarcie.

Metody obróbki cieplnej w celu podniesienia odporności na degradację
Obróbka cieplna obejmuje różnorodne metody, które mają na celu wzmocnienie właściwości narzędzi w kontekście odporności na ścieranie.

1. Hartowanie
Hartowanie to proces, w którym materiał jest podgrzewany do wysokiej ciepłoty, a następnie gwałtownie schładzany w medium chłodzącym, takim jak olej. Efektem jest uzyskanie struktury twardej, która zapewnia wyjątkową twardość i odporność na ścieranie. Narzędzia poddane hartowaniu są bardziej wytrzymałe na intensywne siły.

2. Odpuszczanie
Odpuszczanie jest procesem, który polega na podgrzewaniu stali do określonej temperatury, a następnie wolnym jej schładzaniu. Celem jest zmniejszanie kruchości materiału i zwiększanie jego plastyczności. Narzędzia, które są jednocześnie twarde i elastyczne, skuteczniej znoszą obciążenia mechaniczne, co wydłuża ich trwałość.

3. Azotowanie
Azotowanie to proces cieplno-chemiczna, która polega na wprowadzaniu azotu do warstwy powierzchniowej metalu. Dzięki temu powstaje twarda warstwa azotków, która wyraźnie poprawia odporność na degradację oraz korozjogenne działanie środowiska. Narzędzia poddane azotowaniu charakteryzują się znakomitą odpornością na uszkodzenia mechaniczne oraz działanie wysokich ciepła.

4. Nawęglanie
Nawęglanie to proces, który polega na nasyceniu powierzchni stali w węgiel, co zwiększa jej twardość. Proces ten pozostawia rdzeń materiału plastyczny, a warstwę wierzchnią wzmacnia węglem. Narzędzia nawęglane są odporne na wytarcie i regularne obciążenia.

5. Powłoki ochronne
W celu zwiększenia odporności na zużycie, stosuje się także powłoki ochronne, takie jak chromowanie, niklowanie czy powłoki ceramiczne. Dzięki tym powłokom, narzędzia stają się bardziej odporne na uszkodzenia oraz agresywny wpływ środowiska.

Przykłady zastosowania obróbki cieplnej w narzędziach
1. Narzędzia skrawające
Wiertła, frezy i noże tokarskie to narzędzia, które są szczególnie narażone na intensywne ścieranie. Stosowanie hartowania oraz azotowania pozwala na zwiększenie ich twardości oraz odporności na wysokie temperatury, co pozwala na ich dłuższe i bardziej użytkowanie.

2. Narzędzia tłoczące
Matrzyce, stemple i inne narzędzia używane w procesach tłoczenia są podatne na duże obciążenia i ścieranie. Azotowanie oraz nawęglanie tych narzędzi pozwala na zwiększenie ich odporności na ścieranie.

3. Narzędzia ręczne
Młotki, klucze, przecinaki i inne narzędzia ręczne, które wymagają wysokiej wytrzymałości, są przechodzą hartowanie, co zapewnia im długotrwałą trwałość i odporność na uszkodzenia.

Obróbka cieplna to nieodzowny element w produkcji narzędzi, który pozwala na poprawę właściwości materiałów i trwałości na zużycie. Dzięki odpowiednio dobranym procesom, takim jak hartowanie, odpuszczanie, azotowanie czy nawęglanie, możliwe jest znaczne wydłużenie żywotności narzędzi, co przekłada się na ich przydatność oraz koszt w długoterminowej eksploatacji.