硬さ測定について

アルミニウムの熱処理において品質の合否判断のひとつとして硬さという基準があります。

弊社では、硬さを測定するとき、ロックウェル(ＨＲＢ)とブリネル(ＨＢ)の硬さ試験機を使用し測定しております。ロックウェル試験機は、小さな球を製品に押し当てて出来たくぼみの深さを求める方法です。ブリネル試験機は、１０ミリの鋼球を５００kgの重さで押し付けて出来たくぼみの直径を拡大鏡で測定し換算表から硬さを求める方法です。

製品の形状によっては硬さ試験機では測定出来ない物もあります。板状の製品で厚さが数ミリ程度の物やネジなどは測定が困難です。場合によっては、弊社の設備のバンドソーを使用して製品を切断して測定を行います。製品の内部と外部の硬さを測定する場合にも切断して測定をします。ただ、切断してしまうと製品として使用できなくなってしまいます。また、製品に測定痕がついては困るお客様もいらっしゃいます。その場合は、製品と同じ材質のテストピースを一緒に熱処理をして、測定を行います。テストピースを測定した場合、製品を測定するのと同じような測定結果になっております。測定場所や測定方法など、事前にお客様に確認をし、お客様からの指定で決めております。お客様のご希望によっては、熱処理前後にて硬さ測定を行う事も可能です。

硬さ測定の方法などで、何かございましたらいつでもご連絡いただければ幸いです。宜しくお願い致します。

皆様の身の回りで、温度設定をする機械があると思います。

オーブンレンジの温度設定、給湯器の温度設定、湯沸かしポットも温度設定出来るものがあります。

デジタル目盛で、たとえば「４１℃」と設定すると、その通りになります。

その感覚で熱処理設備の機械を例えば「５０５℃」と設定したとき、実際はどのようになると思いますか。

温度計で測定して、それに合わせて機械が温度調節を制御しますので、炉の中は「５０５℃」になります。

それなので、品物をそのまま炉の中に入れれば、その温度になると思われるかもしれませんが、実際はもう少し複雑です。

炉の中に何も入っていない、「空炉」と呼ばれる状態でも、実は炉内の温度を別の温度計で１０個所ぐらい測ってみると、温度分布にはバラツキがあります。

弊社の炉は±３℃以内の分布になっています。

そして、そこに品物を入れた場合、小さなものが１～２個の場合には炉内の空気には影響が無いのですが、例えば１個１ｋｇぐらいのものを５００個で合計５００ｋｇぐらいの製品を炉内に入れた場合、炉の上下や真ん中と端で温度が違ってきます。

炉内は熱風循環ファンと呼ばれる特殊な形状のファンで空気を撹拌（かくはん）しています。５００℃ぐらいになると空気の質量が半分程になるため特殊な形状のファンを使って圧をかけていきます。

その空気が製品の間を抜けていくときに温度を上げることができますので、炉内の品物の詰め方を工夫する必要があります。

また、設備の設定温度が５００℃に達したとしても製品の温度はもっと低いため、保持しておく時間の長さもロットによって変わってきます。

製品を炉の中に入れるときに、それらのことを考慮しなから作業を行っています。

炉の中でどのようなことが起こっているかを想像しながら、製品ごとに工夫をして熱処理をしています。

何かご質問等がございましたら、いつでもお気軽にお問い合わせをいただければと思います。

よろしくお願いいたします。

矯正のタイミングについての動画を投稿しました。

矯正は、熱処理を行う前や後に製品を叩いて修正する作業です。
通常は熱処理を行ってから矯正をしますが、まれに矯正を行ってから熱処理を行うものもあります。

矯正のタイミングについては、お客様と相談しながら行わせていただいております。

何かご不明な点などございましたら、お気軽にご相談いただけますと幸いです。
よろしくお願いいたします。

アルミニウムの熱処理のご依頼をうけての、お客様からのご要望で、「実際に熱処理するところを見てみたい」・「矯正作業に立ち会いたい」等の希望がございます。

その場合には熱処理を行う日程について打合せを行い、日時・時間を決めて作業いたしております。

また矯正作業の場合には溶体化処理の直後に行うため、お客様の来社される時間に合わせて炉から出る様に予定を立てます。

治具への詰替え作業や硬さ測定などに関しても、作業を行う時間を予め決めて行います。

製品の反りやダコンの確認や、実体温度測定の時などにも、実際に立ち会っていただき温度の確認をすることが可能です。

立ち合いについては、初物の時のご希望が多いですが、実際の熱処理作業、矯正作業を見てみたい場合等でもお気軽にご連絡いただければ幸いです。

よろしくお願いいたします。

 

人工時効硬化処理、焼戻し、焼きなましの違いについてですが、熱処理に関しては温度と時間が異なっていて、その目的に応じたものになります。

アルミニウムの熱処理は鉄などの熱処理と内容が少し異なるのですが、目的が同じ場合には用語も同様になっています。

まず、人工時効硬化処理は、その名の通りで人工的に硬化させる処理です。これは、溶体化処理で５００℃付近で保持してから急冷した製品を２００℃付近で再度加熱することで過飽和に溶け込んだ元素を人工的に析出させます。

これによってアルミニウム合金の硬さを増すことが出来ます。

次は焼戻しです。

鋳造したアルミ製品は、組織的には不安定になっています。それを２００℃あたりまで加熱して保持することで内部の状態を安定させるようにします。

鋳造したものや加工を行ったものには残留応力があり、その応力を開放させる熱処理です。

「ひずみ取り」とも言われるように、応力が無くなり組織が安定するときには製品の寸法が変化します。熱処理をしないまま加工すると時間が経過したり熱が加わったときに変形してしうので、先に変形させてから切削などの加工を行うことで、その後の寸法変化を抑えます。

基本的には硬さは熱処理前と同じです。

そして焼きなましです。

焼きなましは３００℃以上の熱を加えることにより硬さを柔らかくします。鍛造する前や、パイプの曲げ加工の前に行ったりします。

結果的にはひずみも取れますので「ひずみ取り」と呼ぶ場合もあります。

この場合には熱処理後に硬さは柔らかくなります。

この３種類の熱処理は、結果として硬さが違ってきます。そのため、それぞれの目的によって選択します。

また、合金に含まれている成分によって出来るものとできないものがあったり、温度条件が異なったりします。

アルミ合金の種類と熱処理の目的によって色々なやり方がありますので、詳細についてはお問い合わせをいただければご相談させていただきます。

よろしくお願いいたします。