วิธีการและขั้นตอนการอบอ่อนสำหรับการขึ้นรูปด้วยการให้ความร้อนล่วงหน้าของท่อเหล็กตะเข็บตรง

ประการแรก วิธีการอุ่นก่อนการเปลี่ยนรูปของท่อเหล็กตะเข็บตรง.

1. การเลือกวัสดุที่เหมาะสม สำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงและซับซ้อน ควรเลือกใช้เหล็กกล้าแม่พิมพ์คุณภาพสูงที่มีคุณสมบัติการขึ้นรูปขนาดเล็ก สำหรับเหล็กกล้าแม่พิมพ์ที่มีการแยกตัวของคาร์ไบด์อย่างรุนแรง ควรทำการหล่อและการอบชุบความร้อนอย่างเหมาะสม สำหรับเหล็กกล้าแม่พิมพ์ขนาดใหญ่หรือที่ไม่สามารถหล่อได้ สามารถทำการอบชุบความร้อนแบบละลายสองขั้นตอนได้ การเลือกอุณหภูมิความร้อนและการควบคุมอัตราการให้ความร้อนที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงและซับซ้อน สามารถใช้การให้ความร้อนช้า การอุ่นก่อน และวิธีการให้ความร้อนแบบสมดุลอื่นๆ เพื่อลดการเสียรูปจากการอบชุบความร้อน

2. การดำเนินการกระบวนการอบชุบความร้อนที่ถูกต้องและกระบวนการอบคืนตัวที่เหมาะสมก็เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการลดการเสียรูปของแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงเช่นกัน สาเหตุของการเสียรูปของแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงมักจะซับซ้อน แต่ตราบใดที่เข้าใจกฎการเสียรูป วิเคราะห์สาเหตุ และใช้วิธีการที่เหมาะสมในการป้องกันการเสียรูป ก็สามารถลดและควบคุมได้

3. แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงและซับซ้อนควรได้รับการอบชุบก่อนเพื่อขจัดความเค้นตกค้างที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นรูป สำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงและซับซ้อน ควรใช้การชุบแข็งด้วยความร้อนในสุญญากาศและการอบชุบด้วยความเย็นจัดหลังจากชุบแข็งทุกครั้งที่ทำได้ โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่เอื้ออำนวย ควรใช้กระบวนการระบายความร้อนก่อน การชุบแข็งแบบไล่ระดับอุณหภูมิ หรือการชุบแข็งด้วยความร้อนทุกครั้งที่ทำได้ โดยต้องมั่นใจว่าแม่พิมพ์มีความแข็งเพียงพอ

4. การออกแบบแม่พิมพ์ควรมีความเหมาะสม โดยมีความแปรผันของความหนาน้อยที่สุดและมีรูปทรงสมมาตร สำหรับแม่พิมพ์ที่มีการเสียรูปมาก ควรทำความเข้าใจรูปแบบการเสียรูปและควรเผื่อระยะสำหรับการกลึง สำหรับแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ และแม่พิมพ์ที่ซับซ้อน สามารถใช้การออกแบบแบบผสมผสานได้ สำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำและซับซ้อนบางชนิด สามารถใช้การอบชุบก่อนการขึ้นรูป การอบชุบเพื่อเพิ่มความแข็งแรง และการอบชุบเพื่อปรับอุณหภูมิและไนไตรดิ้ง เพื่อควบคุมความแม่นยำของแม่พิมพ์ เมื่อซ่อมแซมข้อบกพร่อง เช่น รูทราย รูพรุน และการสึกหรอในแม่พิมพ์ ควรใช้อุปกรณ์ที่มีผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด เช่น เครื่องเชื่อมเย็น เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปในระหว่างกระบวนการซ่อมแซม

ประการที่สอง กระบวนการอบอ่อนสำหรับท่อเหล็กตะเข็บตรง
การอบอ่อนท่อเหล็กตะเข็บตรงเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แล้วคงอุณหภูมินั้นไว้ จากนั้นจึงค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิห้อง การอบอ่อนมีหลายประเภท ได้แก่ การอบอ่อน การอบอ่อนแบบทรงกลม และการอบอ่อนเพื่อลดความเค้น

1. การให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า คงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงในเตาอบ เรียกว่า การอบอ่อน จุดประสงค์คือเพื่อลดความแข็งของเหล็กและขจัดโครงสร้างจุลภาคที่ไม่สม่ำเสมอและความเครียดภายใน

2. การอบอ่อนแบบทรงกลม (Spheroidizing annealing) คือการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึง 750 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมิไว้ที่ระดับนั้นเป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงต่ำกว่า 500 องศาเซลเซียส จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศ จุดประสงค์คือเพื่อลดความแข็งและปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปของเหล็ก และส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

3. การอบอ่อนเพื่อคลายความเครียด หรือที่เรียกว่าการอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำ เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เหล็กที่อุณหภูมิ 500-600 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงในเตาอบจนต่ำกว่า 300 องศาเซลเซียส และสุดท้ายปล่อยให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง โครงสร้างจุลภาคจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการอบอ่อน หน้าที่หลักของการอบอ่อนคือการกำจัดความเครียดภายในของโลหะ

4. การทำให้เป็นปกติ (Normalizing) เป็นกระบวนการอบชุบความร้อนที่ใช้ความร้อนกับท่อเหล็ก โดยให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต 30-50 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสม แล้วจึงปล่อยให้เย็นลงในอากาศนิ่ง จุดประสงค์หลักของการทำให้เป็นปกติคือการปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค ปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็ก และให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่ใกล้เคียงกับสภาวะสมดุล เมื่อเทียบกับการอบอ่อน (Annealing) ความแตกต่างหลักคือ การทำให้เป็นปกติมีอัตราการเย็นตัวที่เร็วกว่าเล็กน้อย ส่งผลให้รอบการผลิตสั้นลง ดังนั้น เมื่อทั้งการอบอ่อนและการทำให้เป็นปกติสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพของชิ้นส่วนได้ ควรเลือกใช้การทำให้เป็นปกติเมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้

5. การชุบแข็ง: กระบวนการอบชุบความร้อนของท่อเหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤต (840-860℃ สำหรับเหล็ก 45, 760-780℃ สำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน) คงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาที่กำหนด แล้วจึงทำให้เย็นลงในอัตราที่เหมาะสมในน้ำ (หรือน้ำมัน) เพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์หรือเบนิติก เรียกว่าการชุบแข็ง ความแตกต่างหลักระหว่างการชุบแข็งและการอบอ่อน/การทำให้เป็นปกติคืออัตราการเย็นตัวที่เร็วกว่า ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ โครงสร้างมาร์เทนไซต์เป็นโครงสร้างที่ไม่สมดุลที่ได้หลังจากการชุบแข็ง มีความแข็งสูงแต่มีความยืดหยุ่นและความเหนียวต่ำ ความแข็งของมาร์เทนไซต์จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณคาร์บอนในเหล็ก

6. การอบคืนตัว: กระบวนการอบชุบความร้อนของท่อเหล็กชุบแข็ง จากนั้นให้ความร้อนซ้ำอีกครั้งที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต คงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาที่กำหนด แล้วจึงทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง เรียกว่าการอบคืนตัว ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งโดยทั่วไปไม่สามารถใช้งานได้โดยตรงและต้องผ่านการอบคืนตัวก่อนใช้งาน เนื่องจากเหล็กชุบแข็งมีความแข็งและความเปราะสูง การใช้งานโดยตรงมักส่งผลให้เกิดการแตกหักแบบเปราะ การอบคืนตัวสามารถขจัดหรือลดความเครียดภายใน ลดความเปราะ และเพิ่มความเหนียว ในทางกลับกัน ยังสามารถปรับคุณสมบัติทางกลของเหล็กชุบแข็งเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการได้อีกด้วย การอบคืนตัวสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามอุณหภูมิการอบคืนตัว ได้แก่ การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ การอบคืนตัวที่อุณหภูมิปานกลาง และการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง

1) การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ: 150–250°C; ช่วยลดความเครียดภายในและความเปราะบาง ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูงหลังจากการชุบแข็ง

2) การอบชุบด้วยความร้อนปานกลาง: 350–500°C; ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรง

3) การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง: 500–650°C; การอบคืนตัวชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่า 500°C เรียกว่าการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง หลังจากชุบแข็งที่อุณหภูมิสูงแล้ว ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งจะมีคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุม (ทั้งความแข็งแรงและความแข็ง รวมถึงความยืดหยุ่นและความเหนียว) ดังนั้น เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าผสมคาร์บอนปานกลางจึงมักได้รับการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงหลังจากชุบแข็ง ซึ่งมักใช้กับชิ้นส่วนเพลา การชุบแข็ง + การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงเรียกว่าการอบคืนตัว