Obróbka cieplna to proces, która ma na celu podniesienie właściwości mechanicznych materiałów, w szczególności ich odporności na ścieranie. Narzędzia, które są wyeksponowane na intensywne obciążenia i działanie agresywnych warunków, takich jak tarcie, wymagają specjalistycznej obróbki, aby poprawić ich trwałość. Właśnie tutaj obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę, pozwalając na istotne poprawienie odporności na ścieranie, co przekłada się na dłuższą żywotność narzędzi.

Mechanizmy odkształcania narzędzi
Aby zrozumieć, jak obróbka cieplna poprawia odporność narzędzi na zużycie, warto przyjrzeć się mechanizmom, które prowadzą do ich degradacji.

Ścieranie – proces, w którym powierzchnia narzędzia ulegają zatarciu wskutek kontaktu z obrabianym materiałem.
Zmęczenie materiału – powstawanie mikropęknięć w materiałach pod wpływem cyklicznych sił.
Adhezja – przywieranie cząsteczek materiału obrabianego do powierzchni narzędzia, co może prowadzić do jego uszkodzenia.
Korozja – degradacja materiału pod wpływem wpływów atmosferycznych, takich jak wilgoć, zanieczyszczenia czy wysokie temperatury.
Obróbka cieplna umożliwia dostosowanie struktury metalu, co pomaga ograniczyć te zjawiska i wzmocnić odporność narzędzi na wytarcie.

Metody obróbki cieplnej w celu podniesienia odporności na degradację
Obróbka cieplna obejmuje różnorodne metody, które mają na celu wzmocnienie właściwości narzędzi w kontekście odporności na uszkodzenia.

1. Hartowanie
Hartowanie to technika, w którym materiał jest podgrzewany do wysokiej temperatury, a następnie szybko schładzany w medium chłodzącym, takim jak sól. Efektem jest uzyskanie struktury martenzytycznej, która zapewnia wyjątkową twardość i wytrzymałość na uszkodzenia. Narzędzia poddane hartowaniu są bardziej odporne na intensywne naprężenia.

2. Odpuszczanie
Odpuszczanie jest procesem, który polega na podgrzewaniu stali do określonej gorączki, a następnie stopniowym jej schładzaniu. Celem jest zmniejszanie kruchości materiału i zwiększanie jego plastyczności. Narzędzia, które są jednocześnie twarde i elastyczne, lepiej znoszą obciążenia mechaniczne, co zwiększa ich trwałość.

3. Azotowanie
Azotowanie to proces cieplno-chemiczna, która polega na wprowadzaniu azotu do warstwy powierzchniowej metalu. Dzięki temu powstaje twarda warstwa azotków, która znacząco poprawia odporność na ścieranie oraz korozyjne działanie środowiska. Narzędzia poddane azotowaniu charakteryzują się wyjątkową odpornością na uszkodzenia mechaniczne oraz działanie wysokich temperatur.

4. Nawęglanie
Nawęglanie to proces, który polega na zasileniu powierzchni stali w węgiel, co zwiększa jej twardość. Proces ten pozostawia rdzeń materiału elastyczny, a warstwę wierzchnią wzmacnia węglem. Narzędzia nawęglane są odporne na ścieranie i częste obciążenia.

5. Powłoki ochronne
W celu poprawy odporności na zużycie, stosuje się także powłoki ochronne, takie jak chromowanie, niklowanie czy powłoki ceramiczne. Dzięki tym powłokom, narzędzia stają się bardziej odporne na ścieranie oraz wpływy wpływ środowiska.

Przykłady zastosowania obróbki cieplnej w narzędziach
1. Narzędzia skrawające
Wiertła, frezy i noże tokarskie to narzędzia, które są szczególnie narażone na intensywne ścieranie. Stosowanie hartowania oraz azotowania pozwala na zwiększenie ich twardości oraz trwałości na wysokie temperatury, co pozwala na ich dłuższe i bardziej użytkowanie.

2. Narzędzia tłoczące
Matrzyce, stemple i inne narzędzia używane w procesach tłoczenia są wyeksponowane na duże obciążenia i ścieranie. Azotowanie oraz nawęglanie tych narzędzi pozwala na wzmocnienie ich odporności na uszkodzenia.

3. Narzędzia ręczne
Młotki, klucze, przecinaki i inne narzędzia ręczne, które wymagają wysokiej siły, są poddawane hartowanie, co zapewnia im trwałą trwałość i odporność na uszkodzenia.

Obróbka cieplna to nieodzowny element w produkcji narzędzi, który pozwala na poprawę właściwości materiałów i odporności na uszkodzenia. Dzięki odpowiednio dobranym procesom, takim jak hartowanie, odpuszczanie, azotowanie czy nawęglanie, możliwe jest znaczne zwiększenie żywotności narzędzi, co przekłada się na ich efektywność oraz koszt w długoterminowej eksploatacji.