En la processó de peces d'aviació, robots mèdics i equips de prova de semiconductors, es requereix una precisió del material per assolir el nivell límit de verticalitat, paral·lelisme i error de planitud inferior o igual a 0,005 mm. L'estabilitat de rendiment d'aquests productes d'alta-precisió depèn directament del grau d'eliminació de la tensió residual dins del material. Com a dos processos bàsics d'acabat superficial, el tractament d'envelliment artificial i el tractament criogènic mostren diferències significatives per assolir aquest objectiu:
1.Control de l'estrès residual
Tractament criogènic profund:
En refredar el material a -196 graus (temperatura del nitrogen líquid), la microestructura interna del material s'homogeneïtza i la tensió residual es redueix significativament. Això redueix el risc de deformació causada per l'alliberament de tensions durant el processament o l'ús posterior, que és crucial per mantenir toleràncies geomètriques d'alta precisió.
tractament de l'envelliment artificial:
Mitjançant l'escalfament (com ara 150-200 graus) i la conservació de la calor, les fases d'enfortiment es precipiten per millorar la resistència, però és possible que l'estrès residual del processament no s'elimini completament i fins i tot es pot introduir un nou estrès tèrmic, donant lloc a una inestabilitat dimensional posterior.
2. Estabilitat del material i microestructura
Tractament criogènic profund:
Refineu els grans i estabilitzeu la microestructura, reduïu els canvis dimensionals causats per les fluctuacions de temperatura o el temps i milloreu l'estabilitat dimensional-a llarg termini.
tractament de l'envelliment artificial:
Depèn principalment de l'enfortiment de la fase de precipitació. Si els paràmetres d'envelliment (temperatura, temps) no es controlen correctament, pot provocar una distribució desigual de les fases de precipitació, afectar l'homogeneïtat del material i provocar una deformació local.
3. Influència de les propietats mecàniques
Tractament criogènic profund:
Millorar la duresa i la resistència al desgast del material alhora que es manté la tenacitat, la qual cosa ajuda a reduir el desgast de l'eina durant l'acabat i millorar la qualitat de la superfície.
tractament de l'envelliment artificial:
Millora significativament la resistència i la duresa, però una duresa massa alta pot augmentar la dificultat de tall, donant lloc a una vida útil escurçada de l'eina o microesquerdes superficials, que afecta indirectament la precisió.
4. Optimització del procés de processament
Tractament criogènic profund:
Normalment es realitza després del desbast i abans de l'acabat per eliminar l'estrès pre{0}}de processament i assegurar un marge d'acabat uniforme; també es pot utilitzar per estabilitzar encara més la mida després del processament final.
tractament de l'envelliment artificial:
Normalment s'utilitza com a procés rutinari després del tractament amb solució. Si es realitza abans d'acabar, la precisió final es pot veure afectada per l'eliminació insuficient de la tensió residual.
5. Cost i complexitat del procés
Tractament criogènic profund:
Requereix un equip especial de nitrogen líquid, que és costós i complex en el control del procés, però és adequat per a peces d'aviació d'alt valor-afegit.
tractament de l'envelliment artificial:
L'equip està madur i el cost és baix, però la garantia de precisió depèn d'un estricte control dels paràmetres i l'efecte sobre peces amb formes complexes pot ser limitat.
Conclusió:
Per als requisits de precisió ultra-de 0,005 mm, el tractament criogènic té més avantatges per reduir l'estrès residual i millorar l'estabilitat dimensional, especialment per a peces estructurals d'alumini clau com ara l'aviació, la medicina i els robots. El tractament general d'envelliment se centra més en la millora de la resistència i s'ha de combinar amb tecnologia de mecanitzat de precisió (com ara envelliment múltiple + processament a baixa temperatura) o utilitzar-lo juntament amb el tractament criogènic per tenir en compte tant la força com la precisió. En aplicacions pràctiques, cal fer una selecció completa basada en l'estructura de la part, pressupost de costos i cicle de producció.
