Panduan teknik perlakuan panas untuk cetakan die casting

Teknik perlakuan panas secara luas diterapkan dalam pembuatan cetakan die casting; teknik ini dapat secara signifikan meningkatkan mikrostruktur dan kinerja komponen cetakan, memperpanjang umur cetakan, meningkatkan kualitas pemesinan, dan mengurangi keausan alat.

Cetakan die casting umumnya terbuat dari baja perkakas paduan. Urutan perlakuan panas yang umum meliputi annealing spheroidizing, pelepasan tegangan/stabilisasi, quenching (atau quenching dan tempering), dan operasi tempering berulang. Dengan memilih kombinasi perlakuan panas yang tepat, kekuatan, ketangguhan, dan kinerja pada suhu tinggi yang diperlukan dapat dicapai.

Perlakuan pra-pengolahan:

1. Tujuan: untuk menghilangkan tegangan sisa dari proses tempa atau pemesinan kasar, mengurangi kekerasan untuk memudahkan pemotongan, dan menyiapkan struktur yang seragam untuk proses quenching dan tempering selanjutnya.
2. Metode dan efek: annealing spheroidizing menghasilkan struktur mikro seragam dengan karbida yang tersebar halus untuk meningkatkan ketangguhan. Quenching-and-tempering (yaitu quenching diikuti tempering) sering memberikan keseimbangan kekuatan-ketangguhan yang lebih baik, sehingga untuk cetakan yang memerlukan ketangguhan tinggi, tempering setelah quenching sering digunakan daripada spheroidizing.
3. Rekomendasi: Lakukan perlakuan pra-pengolahan pada cetakan atau bahan mentah yang telah diolah kasar, dan catat batch proses untuk memudahkan pelacakan kualitas di kemudian hari.

Perlakuan stabilisasi:

1. Tujuan: untuk menghilangkan tegangan internal yang dihasilkan selama pemesinan kasar dan mengurangi risiko distorsi dan retak selama pendinginan. Hal ini terutama penting untuk cetakan dengan bentuk kompleks.
2. Proses tipikal: panaskan hingga 650 °C hingga 680 °C, tahan selama 2 hingga 4 jam, lalu keluarkan dari tungku dan dinginkan di udara. Untuk cetakan dengan geometri kompleks, dinginkan di tungku hingga di bawah 400 °C sebelum pendinginan di udara untuk mengurangi tegangan internal lebih lanjut.
3. Kasus khusus: permukaan yang dimodifikasi oleh EDM (pengolahan dengan discharge listrik) dapat mengembangkan lapisan yang terurai atau rusak dan rentan terhadap retak akibat pemotongan kawat; pengolahan pelepasan tegangan pada suhu lebih rendah harus dilakukan untuk menghilangkan tegangan lokal.

Pemanasan awal pendinginan:

1. Alasan: cetakan die casting sering terbuat dari baja paduan tinggi dengan konduktivitas termal yang buruk; pemanasan langsung yang cepat dapat menciptakan gradien suhu besar, menyebabkan retak atau distorsi. Oleh karena itu, pemanasan bertahap diperlukan.
2. Metode dan suhu pemanasan awal: pemanasan awal pada suhu rendah (400 °C hingga 650 °C) dapat dilakukan di dalam tungku kotak atau tungku udara. Pemanasan awal pada suhu tinggi sebaiknya dilakukan di dalam tungku garam untuk meningkatkan keseragaman panas.
3. Jumlah pemanasan awal dan persyaratan: cetakan dengan persyaratan kontrol deformasi rendah dapat menggunakan fewer tahap pemanasan awal; untuk kontrol deformasi yang ketat, pemanasan awal bertahap harus digunakan untuk mengurangi tegangan gradien termal. Perkiraan empiris umum untuk waktu pemanasan awal adalah 1 menit/mm (hanya untuk referensi; verifikasi berdasarkan bahan dan ketebalan komponen).

Pemanasan pendinginan dan perendaman:

1. Tujuan: untuk memperoleh austenit dengan komposisi seragam dan melarutkan karbida secara cukup, sehingga meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan ketahanan terhadap pelunakan.
2. Pemilihan suhu: suhu pendinginan harus dipilih dalam batas yang ditentukan untuk bahan. Suhu pendinginan yang lebih tinggi mendukung stabilitas termal tetapi dapat mendorong pertumbuhan butir dan mengurangi ketangguhan; cetakan yang memerlukan ketangguhan tinggi umumnya menggunakan suhu pendinginan yang relatif lebih rendah.
3. Waktu perendaman: untuk memastikan homogenisasi, pemanasan quenching dengan bak garam umumnya memerlukan waktu perendaman yang relatif lama; perkiraan umum adalah 0,8 menit/mm hingga 1,0 menit/mm (nilai referensi; harus diverifikasi).

Pendinginan quenching:

1. Pilihan metode pendinginan: cetakan dengan bentuk sederhana dan sensitivitas deformasi rendah dapat didinginkan dengan minyak. Cetakan dengan bentuk kompleks atau persyaratan anti-distorsi tinggi sebaiknya diolah dengan pendinginan bertahap (step quenching) (mempercepat pendinginan secara bertahap dengan transisi yang bertahap).
2. Penyeimbangan sebelum tempering: untuk mencegah retak dan deformasi, terlepas dari metode pendinginan yang digunakan, jangan didinginkan langsung hingga suhu ruangan; sebaliknya, dinginkan terlebih dahulu hingga 150 °C hingga 180 °C untuk penyeimbangan. Waktu penyeimbangan dapat diperkirakan sebesar 0,6 menit/mm (nilai referensi), lalu segera lanjutkan ke proses tempering.
3. Catatan: kendalikan profil laju pendinginan untuk menghindari konsentrasi tegangan termal permukaan dingin/inti panas. Saat menggunakan pendinginan bertahap atau lokal, pastikan deformasi dapat dikendalikan dan sediakan prosedur korektif.

Tempering:

1. Kebutuhan: tempering yang cukup menghilangkan tegangan sisa quenching dan menyesuaikan kekerasan dan ketangguhan. Cetakan die casting umumnya memerlukan tempering yang menyeluruh, biasanya dilakukan dalam tiga tahap tempering.
2. Suhu tempering pertama biasanya dipilih dalam rentang pengerasan sekunder material (untuk menstabilkan struktur).
3. Suhu tempering kedua dipilih untuk mencapai kekerasan yang diinginkan.
4. Suhu tempering ketiga 10 °C hingga 20 °C lebih rendah dari suhu tempering kedua dan digunakan untuk menghilangkan tegangan sisa dan memperhalus struktur.
5. Pendinginan tempering: setelah tempering, pendinginan dengan minyak atau udara dapat digunakan. Waktu pemanasan tunggal dalam proses tempering tidak boleh kurang dari 2 jam (tentukan waktu yang tepat berdasarkan ketebalan bagian dan persyaratan material).