Vereisen roestvrijstalen stempelende onderdelen warmtebehandeling nodig tijdens of na het stempelproces?

Roestvrij staal is een hoeksteen van de moderne productie en wordt gewaardeerd om zijn corrosiebestendigheid, sterkte en strakke uiterlijk. Als het gaat om het vormen van dit veelzijdige materiaal tot precieze vormen, is stempelen een zeer efficiënt en gebruikelijk proces. Een vraag die vaak opkomt bij ingenieurs, ontwerpers en inkoopspecialisten is of roestvrijstalen stansonderdelen een warmtebehandeling vereisen. Het antwoord is, zoals velen in de techniek, niet eenvoudigweg ja of nee. Het hangt volledig af van de beoogde functie van het onderdeel, de specifieke kwaliteit roestvrij staal en de productie-uitdagingen die u tijdens het stempelen tegenkomt.

Het begrijpen van de rol van warmtebehandeling is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat een gestempeld onderdeel bij de uiteindelijke toepassing naar verwachting presteert. Laten we eens kijken naar de redenen waarom warmtebehandeling noodzakelijk kan zijn, de verschillende typen die worden gebruikt en de scenario's waarin deze veilig achterwege kunnen worden gelaten.

Het ‘waarom’ begrijpen: de doelstellingen van warmtebehandeling

Warmtebehandeling is een gecontroleerd proces waarbij metalen worden verwarmd en gekoeld om hun fysieke en mechanische eigenschappen te veranderen zonder de vorm van het product te veranderen. Voor gestempelde roestvrijstalen onderdelen zijn de primaire doelstellingen:

1. Stressverlichting (gloeien): Om interne spanningen veroorzaakt door het stempelproces te verwijderen.
2. Verzachten (gloeien): Om de ductiliteit te herstellen en de vervormbaarheid voor daaropvolgende productiestappen te verbeteren.
3. Verharding: Om de oppervlaktehardheid, slijtvastheid en sterkte van het onderdeel te vergroten.
4. Verbetering van de corrosiebestendigheid: Om de beschermende passieve laag van het materiaal te herstellen, die tijdens vervorming kan worden aangetast.

Of u een van deze doelen moet bereiken, bepaalt of en welk type warmtebehandeling nodig is.

De impact van het stempelproces: werkverharding

Om de noodzaak van warmtebehandeling te begrijpen, moet men eerst een belangrijk kenmerk van roestvrij staal begrijpen: werk verhardend . Als roestvrij staal tijdens het stempelen wordt vervormd, geponst of gebogen, raakt de kristalstructuur vervormd. Deze vervorming maakt het materiaal harder, sterker, maar ook aanzienlijk brozer en minder taai.

Dit is een tweesnijdend zwaard. Voor sommige toepassingen is een beetje verhoogde sterkte door verharding gunstig. Bij complexe stempelbewerkingen waarbij diepe trekkingen of ernstige buigingen nodig zijn, kan overmatige verharding echter leiden tot barsten, scheuren of vroegtijdig falen van het gereedschap. Het is precies dit fenomeen dat vaak de behoefte aan een tussentijdse of laatste warmtebehandeling aandrijft.

Wanneer warmtebehandeling noodzakelijk is

Warmtebehandeling wordt een cruciale stap in het productieproces in de volgende scenario's:

1. Tussen het stempelen (procesgloeien)
Vooral bij meerfasige stempelbewerkingen diepe tekening , moet een onderdeel mogelijk tussen de stappen worden uitgegloeid. Terwijl het metaal in een diepe holte wordt getrokken, hardt het uit tot het punt waarop verdere vervorming ervoor zou zorgen dat het barst. Een procesgloeien, waarbij het onderdeel tot een bepaalde temperatuur wordt verwarmd en vervolgens wordt afgekoeld, maakt het materiaal zacht door de korrelstructuur ervan te herkristalliseren, waardoor de ductiliteit wordt hersteld en de volgende trekbewerking met succes kan worden uitgevoerd.

2. Om de corrosieweerstand te herstellen
De vervorming door het stempelen kan de uniforme chroomoxidelaag op het oppervlak van roestvrij staal verstoren, die verantwoordelijk is voor de ‘roestvrije’ eigenschap ervan. Hoewel de passieve laag zich vaak opnieuw kan vormen in de aanwezigheid van zuurstof, kunnen onderdelen die in zeer corrosieve omgevingen worden gebruikt (bijvoorbeeld in de scheepvaart of bij chemische processen) een reparatie nodig hebben. post-stamping gloeien gevolgd door beitsen en passivatie . Dit proces zorgt ervoor dat de optimale chroomoxidelaag wordt hersteld, waardoor een maximale corrosieweerstand wordt gegarandeerd.

3. Om specifieke mechanische eigenschappen te bereiken (verharding)
Dit geldt vrijwel uitsluitend voor martensitische roestvaste staalsoorten (bijvoorbeeld kwaliteiten 410, 420, 440C). In tegenstelling tot de meer gebruikelijke austenitische staalsoorten (304, 316), kunnen martensitische staalsoorten worden gehard door middel van warmtebehandeling. Het proces omvat doorgaans:

• Austenitiseren: Het gestempelde deel verwarmen tot een hoge temperatuur.
• Afschrikken: Snel afkoelen in olie of lucht om een ​​harde, brosse martensitische structuur te vormen.
• Temperen: Opnieuw verwarmen tot een lagere temperatuur om de broosheid te verminderen en de gewenste balans tussen hardheid en taaiheid te bereiken.

Dit is essentieel voor onderdelen zoals bestekmessen, chirurgische instrumenten en lagercomponenten, waarbij een hoge hardheid en slijtvastheid vereist zijn.

4. Om restspanningen te verlichten voor dimensionale stabiliteit
Zelfs als een onderdeel tijdens het stempelen niet scheurt, kunnen de restspanningen die in het materiaal opgesloten zitten ervoor zorgen dat het na verloop van tijd, of tijdens daaropvolgende bewerkingen, kromtrekt of van vorm verandert. A spanningsverlichting gloeien uitgevoerd bij een lagere temperatuur dan volledig uitgloeien kan het onderdeel stabiliseren, waardoor het zijn precieze afmetingen behoudt. Dit is van cruciaal belang voor componenten die worden gebruikt in samenstellingen met nauwe toleranties.

Wanneer warmtebehandeling kan worden weggelaten

Warmtebehandeling voegt kosten, tijd en energieverbruik toe aan het productieproces. Daarom wordt het waar mogelijk vermeden. Het is vaak niet nodig voor:

• Eenvoudige onderdelen met weinig spanning: Componenten gemaakt met eenvoudige bochten of ondiepe trekkingen die het materiaal niet significant uitharden.
• Niet-kritieke cosmetische onderdelen: Waar mechanische eigenschappen en maximale corrosieweerstand geen primaire zorg zijn (bijvoorbeeld sommige decoratieve randen of afdekkingen).
• Onderdelen waar werkverharding gunstig is: In sommige gevallen is de grotere sterkte van het stempelproces zelf een ontwerpkenmerk en voldoende voor de werking van het onderdeel.

Veel voorkomende soorten warmtebehandeling voor gestempelde onderdelen

• Volledig gloeien: Verwarmt het metaal tot een hoge temperatuur en koelt het langzaam af, waardoor een zachte, ductiele microstructuur ontstaat. Gebruikt voor herstel bij zwaar werk.
• Procesgloeien (tussentijds gloeien): Uitgevoerd bij een lagere temperatuur dan volledig gloeien, specifiek om metaal tussen de vormingsfasen zachter te maken.
• Stress verlichten: Verwarmt het onderdeel tot een temperatuur onder de lagere kritische temperatuur om interne spanningen te verminderen zonder de microstructuur aanzienlijk te veranderen.
• Oplossing gloeien en blussen: Vooral bij austenitisch roestvast staal gaat het om verhitting tot een hoge temperatuur om carbiden op te lossen en vervolgens snel afschrikken om hervorming ervan te voorkomen, waardoor de optimale corrosieweerstand en ductiliteit wordt hersteld.
• Warmtebehandeling en tempereren: Het specifieke hardingsproces voor martensitische roestvaste staalsoorten, zoals hierboven beschreven.

Conclusie: een strategische beslissing, geen standaardbeslissing

Dus, doe het roestvrijstalen stempelonderdelen warmtebehandeling nodig? De vereiste is niet inherent aan het stempelproces zelf, maar is een strategische beslissing gebaseerd op het samenspel van drie factoren:

1. De materiële kwaliteit: Is het een austenitische graad die door het werk verhardt, of een martensitische graad die kan worden uitgeblust en getemperd?
2. De functie van het onderdeel: Vereist het maximale sterkte, ductiliteit, hardheid of corrosiebestendigheid?
3. Het productieproces: Hoe ernstig is de vervorming? Gaat het om meerdere diepe trekkingen?

Door de toepassing en het productietraject van het onderdeel zorgvuldig te evalueren, kunnen ingenieurs een weloverwogen beslissing nemen over het al dan niet toepassen van een warmtebehandeling, zodat het uiteindelijke gestempelde onderdeel aan zijn prestatie- en levensduurdoelstellingen voldoet zonder onnodige kosten te maken.