چرا آسیب حرارتی در برش متالوگرافی رخ می دهد و خنک کننده ها چگونه از آن جلوگیری می کنند

چرا آسیب حرارتی در طول برش متالوگرافی رخ می دهد؟

آسیب حرارتی یک رویداد واحد نیست بلکه نتیجه چندین متغیر متقابل است. شایع ترین علل عبارتند از:

• اصطکاک بین تیغه و قطعه کار. دانه های ساینده یک چرخ برش به فلز ساییده می شود و در نقطه تماس ایجاد گرما می کند. هر چه ضریب اصطکاک بیشتر باشد، گرمای بیشتری تولید می شود.
• سرعت برش بیش از حد. سرعت چرخ ها که برای مواد قطعه کار خیلی زیاد است، مقدار انرژی تحویلی در واحد زمان را افزایش می دهد. آلیاژهای نرم، فولادهای با استحکام بالا و فلزات با رسانایی پایین بسیار حساس هستند.
• نیروی تغذیه بیش از حد و نرخ تغذیه. هنگامی که تیغه سریعتر از چیزی که ماده ساینده واقعاً می تواند برش دهد وارد قطعه کار می شود، چرخ به جای پاک کردن فلز شروع به مالش و خرد کردن آن می کند و گرمای موضعی شدید ایجاد می کند.
• تحویل ناکافی مایع خنک کننده برش بدون مایع خنک کننده، یا با جریانی که به منطقه تماس نمی رسد، اجازه می دهد تا گرما در نمونه و تیغه جمع شود.

یک تیغه کسل کننده، یک اتصال چرخ که برای مواد خیلی سخت است، گیره ضعیف که اجازه لرزش را می دهد، و برش مداوم بدون تسکین نیز نقش دارند. هنگامی که چندین مورد از این عوامل با هم ترکیب شوند، دمای سطح می تواند در عرض چند ثانیه از دمای تبدیل ماده بالاتر رود.

چگونه آسیب حرارتی ریزساختار را تغییر می دهد

آسیب حرارتی خطرناک است زیرا ساختار و خواص مواد را قبل از اینکه نمونه به میکروسکوپ برسد تغییر می دهد. مصنوعاتی که بیشتر مشاهده می شوند عبارتند از:

• سخت شدن مجدد در فولادها اگر سطح بالاتر از دمای آستنیته گرم شود و سپس توسط فلز حجیم خنک‌تر خاموش شود، به مارتنزیت سخت و شکننده تبدیل می‌شود. این لایه خوانش های سختی را تولید می کند که هیچ ارتباطی با ماده اصلی ندارد.
• بیش از حد تلطیف و نرم کننده. در دماهای پایین تر، گرما می تواند ساختار نزدیک به سطح را بیش از حد معتدل کند، سختی را کاهش داده و باعث می شود که یک جزء با عملیات حرارتی صحیح ضعیف به نظر برسد.
• تبدیل فاز در آلیاژهای غیر آهنی آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیوم و سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل می توانند متحمل تبلور مجدد، رشد دانه یا رسوب فازهای ناخواسته شوند.
• رنگ های اکسیداسیون و تمپر. حتی حرارت متوسط ​​باعث ایجاد لایه‌های اکسیدی می‌شود که به صورت تغییر رنگ زرد، قهوه‌ای یا آبی روی صورت بریده شده ظاهر می‌شوند.
• تنش پسماند و ریزترک. گرمایش سریع سطح و به دنبال آن خنک شدن سریع، تنش های پسماند را پشت سر می گذارد. مواد شکننده ممکن است در امتداد لبه بریده ترک بخورند.

این مصنوعات منجر به نتایج نادرست در تست سختی، رتبه بندی ریزساختار و تجزیه و تحلیل شکست می شود. به همین دلیل است که کنترل آسیب حرارتی یک نیاز اصلی هر یک است فرآیند برش متالوگرافی بدون تغییر شکل و چرا رویه های استاندارد نیاز به استفاده سخاوتمندانه از مایع خنک کننده در طول برش دارند.

چگونه خنک کننده ها از آسیب حرارتی جلوگیری می کنند

یک خنک کننده برش چهار عملکرد اساسی را در طول برش انجام می دهد که هر کدام در مرحله متفاوتی به گرما حمله می کند.

جذب و حذف حرارت

آب، جزء اصلی اکثر خنک کننده های متالوگرافیک، دارای ظرفیت گرمایی ویژه بالا و گرمای نهان تبخیر بالایی است. هنگامی که مایع خنک کننده به منطقه برش جریان می یابد، گرما را از تیغه و قطعه کار جذب می کند و آن را با خود می برد. خنک سازی تبخیری در رابط تیغه-قطعه کار به ویژه مؤثر است زیرا مقدار زیادی گرما را در نقطه ای که گرما تولید می شود حذف می کند.

روانکاری ناحیه برش

خنک کننده ها حاوی مواد افزودنی روان کننده هستند که ضریب اصطکاک بین دانه های ساینده و فلز را کاهش می دهند. اصطکاک کمتر به معنای تولید گرمای کمتر است، بنابراین روانکاری به جای مدیریت علائم، مشکل را در منبع خود برطرف می کند.

شستشوی تراشه ها و زباله ها

جریان خنک کننده تراشه های فلزی و دانه های ساینده شکسته را از برش می شویید. اگر آن ذرات در داخل کرف باقی بمانند، دوباره توسط چرخ آسیاب می شوند و حرارت اضافی ایجاد می کنند و سطح تیغه را مسدود می کنند. یک برش تمیز همیشه یک برش سردتر است.

حفاظت در برابر خوردگی

بیشتر خنک کننده های متالوگرافی شامل بازدارنده های خوردگی هستند که هم از سطح تازه برش خورده و هم از دستگاه برش محافظت می کنند. این به ویژه زمانی مفید است که نمونه ها بین برش و آماده سازی بیشتر ذخیره شوند.

خنک کننده جزء لوازم جانبی دستگاه برش نیست. این ابزار موثرترین و کم هزینه ترین ابزار برای کنترل گرما در طول برش متالوگرافی است.

انتخاب و استفاده از خنک کننده برش مناسب

همه خنک کننده ها به یک اندازه عمل نمی کنند. انتخاب مناسب به مواد قطعه کار، نوع دستگاه برش و تیغه بستگی دارد. سه دسته اصلی عبارتند از:

• خنک کننده های مصنوعی مبتنی بر آب. خنک کننده قوی، کف کم، و فلاشینگ عالی. آنها برای اکثر فلزات مناسب هستند و انتخاب استاندارد برای دستگاه های برش دقیق خودکار هستند.
• خنک کننده های نیمه مصنوعی و امولسیونی. اینها قطرات روغنی را اضافه می کنند که روانکاری را بهبود می بخشد و برای آلیاژهای سخت مانند فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل ترجیح داده می شود.
• مایعات برش بر پایه روغن. بهترین روانکاری اما ضعیف ترین خنک کننده. آنها برای مواد بسیار نرم و انعطاف پذیر که تمایل دارند در طول برش لکه دار شوند استفاده می شود.

دستورالعمل های کاربردی

• جریان مایع خنک کننده را در ناحیه تماس بین تیغه و قطعه کار هدایت کنید. اسپری کردن طرف تیغه چرخ را خنک می کند اما نه نمونه را.
• سرعت جریان را به اندازه کافی بالا نگه دارید تا سطح برش را همیشه مرطوب نگه دارید. مقاطع بزرگ ممکن است به چندین نازل نیاز داشته باشد.
• از کنسانتره در غلظت توصیه شده سازنده، معمولاً 3 تا 10 درصد استفاده کنید. خیلی کم باعث کاهش روانکاری و محافظت در برابر خوردگی می شود. بیش از حد کف ایجاد می کند و بقایایی بر جای می گذارد.
• برای مواد حساس به حرارت، از برش غوطه ور استفاده کنید، نمونه و تیغه را کاملاً در مایع خنک کننده غوطه ور نگه دارید.

خنک کننده برش متالوگرافی برای برش نمونه دقیق این خنک کننده با آب در 1:20 رقیق می شود تا اصطکاک و گرما را کاهش دهد، عمر تیغه را افزایش دهد و از اکسید شدن جلوگیری کند. برای فلزات، سرامیک ها و کامپوزیت ها مناسب است و برای استفاده ایمن آزمایشگاهی سازگار با محیط زیست است. مشاهده محصول →

جفت شدن با یک تیغه مطابق با مواد، یک خنک کننده به درستی اعمال شده دمای نمونه را زیر آستانه آسیب نگه می دارد و در عین حال عمر تیغه را افزایش می دهد.

بهترین روش ها برای جلوگیری از آسیب حرارتی

جلوگیری از آسیب حرارتی یک مسئولیت در سطح سیستم است که شامل ماشین، تیغه، مایع خنک کننده و اپراتور می شود. دیسک برش خود اولین خط دفاعی است و یک روال عملی باید نکات زیر را نیز پوشش دهد:

دیسک برش متالوگرافی با کارایی بالا این دیسک برش دارای ساینده های با کیفیت بالا و یک چسب قوی برای برش های سریع، صاف و عمر طولانی تر است. برای فلزات و سرامیک ها مناسب است و از آماده سازی نمونه کارآمد با پس پردازش کمتر اطمینان حاصل می کند. مشاهده محصول →

1. تیغه مناسب را انتخاب کنید. برای مواد سخت از چرخ باند نرم و برای مواد نرم از چرخ باند سخت استفاده کنید. تیغه های الماس برای نمونه های بسیار سخت یا شکننده بهترین هستند. سختی پیوند تعیین می کند که دانه های ساینده با چه سرعتی ریخته می شوند و مستقیماً میزان گرمای اصطکاکی را کنترل می کند.
2. سرعت برش را با مواد مطابقت دهید. کاهش سرعت چرخ برای آلیاژهای حساس به حرارت. ماشین های برش دقیق با کنترل سرعت متغیر به اپراتور انعطاف پذیری لازم برای انجام این کار را می دهند.
3. نیروی تغذیه را کنترل کنید. اجازه دهید تیغه با سرعت طبیعی خود برش دهد. سیستم های تغذیه خودکار و نشانگرهای نیروی تغذیه از فشار بیش از حد اپراتور جلوگیری می کند.
4. جریان مایع خنک کننده را حفظ کنید. بررسی کنید که نازل مسدود نشده باشد و مایع خنک کننده به شیار برش در دو طرف تیغه برسد.
5. اجازه دهید سیستم بین برش ها خنک شود. هنگامی که بسیاری از نمونه ها به ترتیب برش داده می شوند، اجازه دهید تیغه و مخزن خنک کننده بین عملیات بازیابی شوند.
6. با یک نمونه آزمایشی تأیید کنید. نمونه قربانی را برش داده و آماده کنید، سپس آن را اچ کنید. یک سطح حکاکی شده یکنواخت بدون لایه سفید یا شیب سختی تند تایید می کند که برش بدون آسیب بوده است.

یک دستگاه برش دقیق با سرعت قابل تنظیم، تغذیه خودکار و تحویل مایع خنک‌کننده یکپارچه باعث می‌شود این روش‌ها در هر دسته تکرار شوند. با کنترل محیط برش، بیشتر تغییراتی که منجر به آسیب حرارتی می شود را از بین می برد.

دستگاه برش دقیق دستی سری Q و سری SQ این دستگاه های برش دستی برش با دقت بالا را با حداقل اثرات حرارتی ارائه می دهند. سری SQ خنک کننده بهبود یافته و سرعت قابل تنظیم را اضافه می کند و آنها را برای آزمایشگاه ها و صنعت برای حفظ یکپارچگی نمونه همه کاره می کند. مشاهده محصول →

خنک سازی مداوم پایه متالوگرافی قابل اعتماد است

آسیب حرارتی محصول جانبی اجتناب ناپذیر برش نیست. این یک مصنوع قابل پیشگیری است. علل اصلی آن اصطکاک، سرعت، تغذیه و گرما است و خنک کننده نخ مشترکی است که آنها را به هم متصل می کند. یک خنک کننده خوب انتخاب شده گرما را جذب می کند، ناحیه برش را روغن کاری می کند و تراشه ها را از بین می برد و نمونه را زیر دمایی نگه می دارد که در آن ریزساختار شروع به تغییر می کند.

در عمل، پیشگیری از آسیب حرارتی به همان نظم و انضباط مانند سایر مراحل آماده سازی نمونه نیاز دارد: تجهیزات و مواد مصرفی مناسب را انتخاب کنید، پارامترها را تأیید کنید و نتیجه را بررسی کنید. هنگامی که مرحله برش به درستی با جریان سخاوتمندانه مایع خنک کننده انجام شود، سطح آماده نهایی به طور صادقانه نشان دهنده ماده ای است که قرار بود تجزیه و تحلیل شود.