Obróbka cieplna to proces, która ma na celu zwiększenie właściwości mechanicznych materiałów, w szczególności ich odporności na zużycie. Narzędzia, które są poddane na intensywne obciążenia i działanie agresywnych warunków, takich jak wysokie temperatury, wymagają specjalistycznej obróbki, aby zwiększyć ich trwałość. Właśnie tutaj obróbka cieplna odgrywa kluczową rolę, pozwalając na znaczne poprawienie odporności na ścieranie, co przekłada się na dłuższą trwałość narzędzi.

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

Ścieranie – proces, w którym elementy narzędzia ulegają wytarciu wskutek kontaktu z obrabianym materiałem.
Zmęczenie materiału – powstawanie mikropęknięć w materiałach pod wpływem cyklicznych stresów.
Adhezja – przywieranie fragmentów obrabianego do powierzchni narzędzia, co może prowadzić do jego degradacji.
Korozja – degradacja materiału pod wpływem czynników atmosferycznych, takich jak wilgoć, zanieczyszczenia czy wysokie gorąco.
Obróbka cieplna umożliwia zmianę struktury metalu, co pomaga zredukować te zjawiska i zwiększyć odporność narzędzi na ścieranie.

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

1. Hartowanie
Hartowanie to proces, w którym materiał jest podgrzewany do wysokiej gorączki, a następnie gwałtownie schładzany w medium chłodzącym, takim jak olej. Efektem jest uzyskanie struktury sztywnej, która zapewnia wyjątkową twardość i wytrzymałość na zużycie. Narzędzia poddane hartowaniu są bardziej twarde na intensywne siły.

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

3. Azotowanie
Azotowanie to technika 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 znakomitą odpornością na uszkodzenia mechaniczne oraz działanie wysokich gorączki.

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

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

Przykłady zastosowania obróbki cieplnej w narzędziach
1. Narzędzia skrawające
Wiertła, frezy i noże tokarskie to narzędzia, które są szczególnie narażone na intensywne zniszczenie. Stosowanie hartowania oraz azotowania pozwala na wzmocnienie ich twardości oraz wytrzymałości 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 degradację.

3. Narzędzia ręczne
Młotki, klucze, przecinaki i inne narzędzia ręczne, które wymagają wysokiej odporności, są przechodzą hartowanie, co zapewnia im wydajną trwałość i odporność na uszkodzenia.

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