Die meisten Anwender achten beim Kauf einer Laserschneidmaschine mehr auf den Glühvorgang, da dieser für die Stabilität der Leistung der Laserschneidmaschine förderlich ist. Also, was ist der Glühprozess der Laserschneidmaschine?

Was ist Glühen?

Beim so genannten Glühen wird der Stahl auf eine bestimmte hohe Temperatur erhitzt und eine Zeit lang auf dieser Temperatur gehalten, um dann langsam abzukühlen. Dies wird als Glühen bezeichnet. Das Glühen von Stahl ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem der Stahl auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der ein Phasenwechsel oder ein teilweiser Phasenwechsel stattfinden kann, und dann langsam abgekühlt wird, nachdem er warm gehalten wurde.

Im Herstellungsprozess von CNC-Werkzeugmaschinen ist die Wärmebehandlung der Gussteile ein entscheidendes Glied. Sie steht in direktem Zusammenhang mit der endgültigen Leistung und Lebensdauer der Gussteile.

Bei der Wärmebehandlung werden die innere Struktur und die Eigenschaften von metallischen Werkstoffen durch die Steuerung des Prozesses der Erwärmung, Wärmeerhaltung und Abkühlung angepasst. Bei Gussteilen für CNC-Werkzeugmaschinen besteht das Hauptziel der Wärmebehandlung darin, die Härte, Festigkeit, Verschleißfestigkeit und andere Eigenschaften zu verbessern, um die Nutzungsanforderungen unter komplexen Arbeitsbedingungen zu erfüllen.

Zu den üblichen Wärmebehandlungsverfahren gehören Glühen, Normalisieren, Abschrecken und Anlassen.

  • Das Glühen dient hauptsächlich dazu, Spannungen im Gussstück zu beseitigen, die Härte zu verringern und die Verarbeitungsleistung zu verbessern.
  • Normalisieren bedeutet, die Erwärmungstemperatur und -zeit so zu steuern, dass das Gussstück eine bestimmte Härte und Festigkeit erhält und seine Verschleißfestigkeit verbessert wird.
  • Beim Abschrecken wird das Gussstück auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt, um hohe Härte- und Festigkeitseigenschaften zu erzielen, aber dieses Verfahren ist anfällig für Verformung und Rissbildung des Gussstücks und muss mit Vorsicht angewendet werden.
  • Das Anlassen wird nach dem Abschrecken durchgeführt, um die Sprödigkeit des Gussstücks zu verringern und seine Zähigkeit und Härte zu verbessern.

Warum anglühen?

Das Glühen von Gussteilen für Maschinenbetten, auch bekannt als Niedertemperaturglühen, wird hauptsächlich zur Beseitigung von Gusseigenspannungen in Gussteilen für Werkzeugmaschinen wie Maschinenbetten, Arbeitstischen, Komponenten und anderen Gussteilen verwendet. Wenn diese Spannungen nicht beseitigt werden, können sie bei der nachfolgenden Bearbeitung oder im Laufe der Zeit zu Verformungen oder Rissen führen. Um die Tendenz zur Verformung und Rissbildung während des Gebrauchs und der nachfolgenden Bearbeitung zu verringern, werden die Gussteile nach dem Entformen in der Regel geglüht, um die Gussspannungen zu beseitigen.

Ziele des Annealing-Prozesses

Ziel des Glühens ist es, Gefügefehler zu verringern, die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung zu verbessern, die Korngröße zu verfeinern, die mechanischen Eigenschaften des Stahls zu verbessern und Eigenspannungen zu verringern. Außerdem kann das Glühen die Härte verringern, die Plastizität und Zähigkeit des Materials erhöhen und die Bearbeitbarkeit verbessern.

Das Glühen ist eine der Methoden, um die Lebensdauer der Betten von Laserschneidmaschinen zu verlängern, ihre physikalischen Eigenschaften zu verbessern und eine qualitativ hochwertige Produktion von Laserschneidmaschinen zu gewährleisten.

Klassifizierung von Annealing-Methoden

Glühen ist ein Wärmebehandlungsverfahren, mit dem die physikalischen und manchmal auch die chemischen Eigenschaften eines Werkstoffs verändert werden, um seine Duktilität zu erhöhen und seine Härte zu verringern, so dass er besser bearbeitbar wird. Die gängigen Glühverfahren lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Glühen mit Phasenwechsel oberhalb der kritischen Temperatur und Glühen unterhalb der kritischen Temperatur.

Glühen oberhalb der kritischen Temperatur

Vollständiges Glühen:

Erhitzen des Stahls auf eine Temperatur oberhalb des kritischen Punkts, Halten dieser Temperatur über einen bestimmten Zeitraum und anschließendes langsames Abkühlen im Ofen. Dieses Verfahren führt zu einem gleichmäßigen und verfeinerten Gefüge.

Diffusionsglühen:

Das Material wird auf eine hohe Temperatur erhitzt und über einen längeren Zeitraum gehalten, um die Diffusion von Atomen zu ermöglichen, was zur Homogenisierung der chemischen Zusammensetzung und zur Beseitigung von Entmischungen beiträgt.

Unvollständiges Glühen:

Ähnlich wie beim vollständigen Glühen, aber die Temperatur liegt etwas unter dem kritischen Punkt, was zu einer teilweisen Phasenumwandlung führt.

Isothermisches Glühen:

Das Material wird auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur erhitzt und dann schnell auf eine Temperatur unterhalb des kritischen Punktes abgekühlt, wo es bis zum Abschluss der Umwandlung gehalten wird. Dieses Verfahren wird zur Verfeinerung des Korngefüges eingesetzt.

Sphäroglühen:

Ziel ist es, eine kugelförmige Form von Karbid in Stahl zu erzeugen, wodurch dieser leichter zu bearbeiten ist. Dies ist besonders nützlich für Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt.

Wie wählt man ein geeignetes Glühverfahren aus？

Die Wahl des richtigen Glühverfahrens für Ihr Material ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten mechanischen Eigenschaften und die Gewährleistung einer optimalen Leistung in den nachfolgenden Fertigungsschritten. Im Folgenden finden Sie einige wichtige Überlegungen und Schritte, die Ihnen bei der Auswahl des am besten geeigneten Glühverfahrens helfen:

1. Verstehen Sie die Materialzusammensetzung

Verschiedene Werkstoffe reagieren unterschiedlich auf eine Wärmebehandlung. Die Kenntnis der Zusammensetzung Ihres Materials ist der erste Schritt zur Auswahl eines geeigneten Glühverfahrens. Zum Beispiel:

  • Stahl: In der Regel sind Verfahren wie Vollglühen, isothermisches Glühen oder Spannungsarmglühen erforderlich.
  • Nichteisenmetalle: Kupfer und Aluminium können unterschiedliche Kühlraten und Temperaturen erfordern.

2. Bestimmen Sie die gewünschten mechanischen Eigenschaften

Bestimmen Sie die spezifischen mechanischen Eigenschaften, die Sie erreichen müssen, wie z. B.:

  • Härte: Geringere Härte für leichtere Bearbeitung.
  • Duktilität: Erhöhte Duktilität für bessere Verformbarkeit.
  • Stärke: Angemessene Balance zwischen Stärke und Zähigkeit.

3. Bewertung des aktuellen Zustands des Materials

Berücksichtigen Sie den aktuellen Zustand des Materials, einschließlich vorhandener Eigenspannungen oder Kaltverfestigung. Dies wird dazu beitragen, die Notwendigkeit und die Art des erforderlichen Glühprozesses zu bestimmen.

4. Bewerten Sie die Prozessanforderungen

Jedes Glühverfahren hat spezifische Anforderungen und Ergebnisse. Im Folgenden werden einige gängige Glühverfahren und ihre Anwendungen vorgestellt:

Vollständiges Glühen

  • Prozess: Erhitzen Sie den Stahl auf 20-30°C über die Ac3-Temperatur, halten Sie ihn und lassen Sie ihn dann langsam im Ofen abkühlen.
  • Verwendet für: Untereutektoide Stähle (0,3-0,6% Kohlenstoff), Gussstücke, Schmiedestücke.
  • Zielsetzung: Verfeinerung der Korngröße, Homogenisierung der Struktur, Verringerung der Härte, Verbesserung der Bearbeitbarkeit.

Isothermisches Glühen

  • Prozess: Erhitzen über Ac3 (oder Ac1), abkühlen bis zum Perlitbereich, halten, dann abkühlen auf Raumtemperatur.
  • Vorteil: Kürzere Prozesszeit im Vergleich zur Vollglühung.
  • Geeignet für: Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt (>0,6% C), legierter Werkzeugstahl, hochlegierter Stahl (>10% Legierungselemente).

Spannungsarmes Glühen

  • Prozess: Stahl auf 500-650°C (unter Ac1) erhitzen, halten, dann langsam im Ofen abkühlen.
  • Zielsetzung: Beseitigung der inneren Spannungen ohne strukturelle Veränderungen.

Sphäroglühen

  • Verwendet für: Eutektoide und übereutektoide Stähle (z. B. Kohlenstoff-Werkzeugstahl, Lagerstahl).
  • Prozess: Auf 20-30°C über Ac1 erhitzen, 2-4 Stunden halten, dann langsam abkühlen.
  • Zielsetzung: Verringerung der Härte, Verbesserung der Bearbeitbarkeit, Vorbereitung zum Härten.

Rekristallisationsglühen

  • Auch bekannt als: Zwischenglühen.
  • Prozess: Erhitzen Sie kaltverformten Stahl über die Rekristallisationstemperatur (ca. 450°C bei Stahl).
  • Zielsetzung: Wiederherstellung der Duktilität, Verringerung der Härte, Beseitigung von Kaltverfestigungseffekten.

Diffusionsglühen (Homogenisierendes Glühen)

  • Prozess: 10-15 Stunden lang bis knapp unter die Soliduslinie erhitzen, dann langsam abkühlen.
  • Temperatur: 100-200°C über Ac3 oder Accm.
  • Zielsetzung: Beseitigung der Entmischung, Homogenisierung der Zusammensetzung.

Partielles Glühen

  • Prozess: Erhitzen zwischen Ac1 und Ac3 (oder Accm), halten, dann langsam abkühlen.
  • Hauptverwendung: Gewinnung von kugelförmigem Perlit in übereutektoidem Stahl.
  • Zielsetzung: Beseitigung innerer Spannungen, Verringerung der Härte, Verbesserung der Bearbeitbarkeit.

5. Verfügbarkeit und Kosten der Ausrüstung berücksichtigen

Beurteilen Sie die Verfügbarkeit geeigneter Wärmebehandlungsanlagen und -einrichtungen. Berücksichtigen Sie auch die Auswirkungen des Glühprozesses auf die Kosten, indem Sie die Vorteile der verbesserten Materialeigenschaften gegen die mit dem Prozess verbundenen Kosten abwägen.

6. Überprüfung der Sicherheits- und Umweltfaktoren

Vergewissern Sie sich, dass das gewählte Glühverfahren den Sicherheitsstandards und Umweltvorschriften entspricht. Einige Verfahren können schädliche Nebenprodukte erzeugen oder besondere Sicherheitsmaßnahmen erfordern.

7. Plan für nachfolgende Fertigungsschritte

Überlegen Sie, wie das geglühte Material in den nachfolgenden Fertigungsschritten verwendet werden soll. Das gewählte Glühverfahren sollte das Material für die weitere Verarbeitung vorbereiten, z. B. für die maschinelle Bearbeitung, Umformung oder zusätzliche Wärmebehandlungen.

Fazit

Um das richtige Glühverfahren auszuwählen, müssen Sie die Materialzusammensetzung, die gewünschten mechanischen Eigenschaften, den aktuellen Materialzustand und die spezifischen Anforderungen der einzelnen Glühverfahren kennen. Durch die sorgfältige Bewertung dieser Faktoren können Sie ein Glühverfahren wählen, das die Leistung und Verarbeitbarkeit Ihres Materials optimiert und so erfolgreiche Fertigungsergebnisse gewährleistet.