アルミニウム加工における熱処理工程

1) アニーリングと焼きならし

熱間加工されたアルミニウムブランク材に焼きなましと焼きならしを行います。炭素含有量が 0.5% を超える炭素鋼および合金鋼は、硬度を下げて切断しやすくするために焼きなまされることがよくあります。硬度が低すぎるとナイフに固着するのを避けるために、炭素含有量が0.5％未満の炭素鋼および合金鋼が使用されます。そして、正常化治療を使用してください。焼きなましと焼きならしを行うと、結晶粒と均一な構造を微細化し、その後の熱処理に備えることができます。焼きなましと焼きならしは通常、ブランクの製造後、荒加工の前に行われます。

2) 時効処理

時効処理は主にブランク製造時や機械加工時に発生する内部応力を除去する目的で行われます。

過度の輸送負荷を避けるため、一般的な精度の部品については、仕上げ前に 1 回の時効処理を設けるだけで十分です。ただし、治具用ボーリングマシンのボックスなど、高精度が要求される部品の場合は、時効処理を複数回に分けて行う必要があります。単純な部品は通常時効処理を必要としません。

鋳物に限らず、精密ねじなどの一部の精密部品では、加工時に発生する内部応力を取り除き、部品の加工精度を安定させるために、荒加工と中仕上げの間に複数回の時効処理を設けることがよくあります。一部のシャフト部品については、矯正工程の後に時効処理も行う必要があります。

3) 焼き入れと焼き戻し

焼入れ焼戻しとは、焼入れ後に高温で焼戻しを行うことを指します。表面焼入れ窒化処理時の変形を低減するための準備として、均一で焼き戻されたソルバイト組織が得られます。したがって、焼入れ焼戻しも予熱処理として使用できます。

焼き入れおよび焼き戻し部品の総合的な機械的特性が優れているため、高い硬度と耐摩耗性を必要としない一部の部品の最終熱処理プロセスとしても使用できます。

最終熱処理の目的は、硬度、耐摩耗性、強度などの機械的特性を向上させることです。熱処理工程には焼入れ、浸炭焼入れ、窒化処理が含まれます。

1) 焼入れ

焼入れは表面焼入れと全体焼入れに分けられます。その中でも、表面焼入れは、変形、酸化、脱炭が少ないため、広く使用されており、表面焼入れは、良好な内部靭性と強い耐衝撃性を維持しながら、高い外部強度と良好な耐摩耗性という利点もあります。表面焼き入れ部品の機械的性質を向上させるために、前熱処理として焼き入れ焼き戻しや焼きならしなどの熱処理が必要となる場合が多いです。その一般的なプロセスルートは、ブランキング、鍛造、焼ならし、焼鈍、荒加工、焼入れおよび焼き戻し、中仕上げ、表面焼入れ、仕上げです。

2) 浸炭焼入れ

浸炭と焼入れは、まず部品の表層の炭素含有量を増加させることであり、焼入れ後、表層は高い硬度を獲得し、同時にコア部品は一定の強度と高い靭性と塑性を維持します。浸炭は全体浸炭と部分浸炭に分けられます。部分浸炭を行う場合は、非浸炭部分の浸入防止対策を講じてください。浸炭焼入れでは変形が大きく、浸炭深さは0.5～2mm程度が一般的であるため、一般的には中仕上げと仕上げの間に浸炭工程を設けます。

一般的な加工ルートは、打抜き、鍛造、焼きならし、荒加工、中仕上げ、浸炭焼入れ、仕上げです。浸炭焼入れ部の非浸炭部がマージンを大きくした後に余剰浸炭層を除去する工程計画を採用する場合には、浸炭焼入れ後、焼入れ前に余剰浸炭層を除去する工程を設ける必要がある。

3) 窒化処理

窒化は、窒素原子を金属表面に浸透させて窒素含有化合物の層を得るプロセスです。窒化層は、部品表面の硬度、耐摩耗性、疲労強度、耐食性を向上させることができます。窒化処理温度が低く、変形が小さく、窒化層が通常0.6～0.7mmと薄いため、窒化処理はできるだけ遅くする必要があります。窒化時の変形を軽減するには、一般に応力除去のために高温焼戻しが必要です。

MAT Alumin の May Jiang が編集