Do tính đàn hồi đặc biệt, tính dẫn điện và khả năng chống mỏi, hợp kim đồng berili được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn điện khác nhau. Tuy nhiên, điều mà nhiều người không biết là tiềm năng thực sự của đồng berili thường chỉ được phát huy thông qua một quá trình quan trọng: làm cứng tuổi tác. Nếu áp dụng không đúng cách, quy trình này không những không mang lại những cải thiện hiệu suất đáng kể mà còn có thể dẫn đến biến dạng bộ phận, oxy hóa bề mặt hoặc thậm chí làm suy giảm các tính chất cơ học. Tập trung vào các vật liệu hợp kim đồng berili điển hình, bài viết này trình bày chi tiết một cách có hệ thống các thông số quy trình, môi trường xử lý nhiệt, kiểu thay đổi kích thước và phương pháp kiểm soát biến dạng liên quan đến quá trình đông cứng do lão hóa, từ đó hỗ trợ các kỹ sư ứng dụng chính xác vật liệu đồng berili trong môi trường sản xuất thực tế.
Điều kiện cơ bản để làm cứng tuổi
Đối với việc dập đồng berili, bản chất của quá trình làm cứng theo tuổi nằm ở việc kết tủa các nguyên tử berili từ dung dịch rắn siêu bão hòa ở dạng pha riêng biệt, từ đó tăng cường đáng kể độ bền và độ cứng của vật liệu. Lấy Hợp kim 25 làm ví dụ, các điều kiện tiêu chuẩn để làm cứng theo tuổi là nhiệt độ 315 độ và thời gian giữ từ 2 đến 3 giờ. Điều quan trọng cần nhấn mạnh ở đây là việc tính toán thời gian giữ bắt đầu từ thời điểm vật liệu đạt đến nhiệt độ quy định-chứ không phải thời điểm buồng lò đạt đến nhiệt độ đã đặt.
Trong thực tế sản xuất, nếu số lượng hoặc trọng lượng của lô được gia công vượt quá công suất hiệu dụng của lò xử lý nhiệt thì phải đặt cặp nhiệt điện tiếp xúc trực tiếp với bề mặt các bộ phận để theo dõi chính xác thời gian thực tế cần thiết để các bộ phận được gia nhiệt đạt được nhiệt độ mục tiêu. Một lỗi phổ biến mà nhiều cơ sở chế biến mắc phải là bắt đầu tính thời gian lưu giữ vào thời điểm màn hình lò ghi 315 độ; tuy nhiên, khi nhiều lô tiếp điểm lò xo đồng berili được xếp chồng lên nhau, các bộ phận bên trong có thể không thực sự đạt tới nhiệt độ 315 độ cho đến nửa giờ sau. Trong những trường hợp như vậy, thời gian giữ hiệu quả là không đủ, quá trình kết tủa của giai đoạn tăng cường không đầy đủ và kết quả là các tính chất cơ học sẽ không đáp ứng được các tiêu chuẩn yêu cầu. Ngược lại,-mặc dù các đặc tính của vật liệu vẫn tương đối ổn định trong thời gian giữ tiêu chuẩn,-các lỗi vận hành dẫn đến thời gian giữ quá lâu hoặc nhiệt độ lò tăng cao đáng kể có thể dẫn đến "lão hóa quá mức", khiến độ bền của vật liệu thực sự giảm sút. Do đó, kiểm soát nhiệt độ chính xác và tính đồng nhất về nhiệt độ là yêu cầu cốt lõi của quá trình làm cứng tuổi.
Lựa chọn môi trường xử lý nhiệt và chất lượng bề mặt
Các phương pháp xử lý làm cứng tuổi thường được khuyến nghị tiến hành trong môi trường khí trơ; các loại khí bảo vệ thường được sử dụng bao gồm nitơ, carbon dioxide hoặc argon. Khi lò xo tiếp xúc điện BeCu được xử lý trong điều kiện bảo vệ bằng khí trơ, bề mặt của chúng vẫn giữ được độ sáng bóng kim loại tự nhiên, khiến chúng phù hợp để sử dụng trực tiếp trong các linh kiện điện tử hoặc đầu nối chính xác trong đó chất lượng bề mặt cao là yêu cầu quan trọng.
Để giảm chi phí, một số nhà sản xuất lựa chọn thực hiện các phương pháp xử lý làm cứng tuổi trong môi trường không khí. Mặc dù phương pháp này đơn giản nhưng nó có một nhược điểm đáng kể: ở nhiệt độ cao, một màng oxit đen hình thành trên bề mặt đồng berili. Đối với các thành phần kết cấu tiêu chuẩn, màng oxit này có thể được chấp nhận; tuy nhiên, đối với các ứng dụng lò xo phẳng bằng đồng berili hoặc lò xo tiếp điểm rơle-yêu cầu điện trở tiếp xúc thấp-lớp oxit đen này làm tăng đáng kể điện trở tiếp xúc và làm giảm hiệu suất điện. Nếu không thể tránh khỏi việc xử lý trong không khí thì việc tẩy hoặc đánh bóng bằng axit tiếp theo thường được yêu cầu để loại bỏ lớp oxit; điều này không chỉ bổ sung thêm các bước xử lý mà còn có thể ảnh hưởng xấu đến độ chính xác về kích thước.
Hơn nữa, việc sử dụng khí tuần hoàn trong lò mang lại lợi thế khác biệt là đảm bảo sưởi ấm đồng đều. Để đảm bảo phân bổ nhiệt độ đồng đều khắp buồng lò, nên sử dụng lò xử lý nhiệt được trang bị quạt tuần hoàn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với-các bộ phận được đóng dấu có độ chính xác cao-chẳng hạn như các bộ dập bằng đồng berili NGK-trong đó nhiệt độ không-đồng đều có thể dẫn đến sự khác biệt về hiệu suất quá mức giữa các bộ phận trong cùng một lô, gây khó khăn cho việc đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về tính nhất quán.
Hiện tượng co ngót nhiệt và nguyên nhân
Sau quá trình xử lý-làm cứng theo tuổi tác của Hợp kim 25, trong khi độ bền của nó tăng lên đáng kể thì độ co ngót khoảng 0,15% xảy ra dọc theo trục dọc của nó. Nguyên nhân cơ bản của hiện tượng này là trong quá trình lão hóa, các nguyên tử berili trong dung dịch rắn siêu bão hòa dần dần kết tủa tạo thành một pha riêng biệt; điều này làm thay đổi hằng số mạng tinh thể, biểu hiện về mặt vĩ mô là sự giảm kích thước vật lý.
Đối với các lò xo đồng berili đơn giản-chẳng hạn như dải lò xo thẳng-độ co ngót 0,15% này có thể không gây ra vấn đề gì đáng kể. Tuy nhiên, đối với các bộ phận có hình dạng-phức tạp được sản xuất thông qua quá trình dập khuôn nặng-chẳng hạn như các tiếp điểm lò xo chuyển động có hình dạng phức tạp trong rơle ô tô-sự co rút nhỏ này có thể dẫn đến sai lệch tiếp điểm, sai lệch về lực lò xo hoặc đăng ký sai các lỗ lắp. Sự biến dạng của các bộ phận được đóng dấu sau quá trình xử lý làm cứng-theo tuổi tác vẫn là một thách thức dai dẳng đối với nhiều nhà sản xuất rơle và đầu nối.
Giải pháp và kiểm soát biến dạng
Phương pháp 1: Với điều kiện các điều kiện tạo hình cho phép, hãy chọn vật liệu có độ cứng ban đầu cao hơn. Ví dụ: nếu ban đầu vật liệu có độ cứng 1/4-được sử dụng, hãy chuyển sang vật liệu có độ cứng một nửa-; nếu tính khí-cứng rắn một nửa được sử dụng, hãy chuyển sang tính khí nóng nảy hoàn toàn. Các điểm tiếp xúc bằng lò xo đồng berili có nhiệt độ cao hơn có mật độ trật khớp vốn đã cao hơn trong quá trình dập; do đó, các động lực chi phối lượng mưa trong quá trình lão hóa có độ lớn khác nhau, dẫn đến mức giảm độ co ngót có thể đo được. Tuy nhiên, phương pháp này có một hạn chế là vật liệu càng cứng thì quá trình dập càng khó khăn và yêu cầu đối với khuôn mẫu và thiết bị càng khắt khe.
Phương pháp 2: Sử dụng đồ gá để hạn chế biến dạng. Đặt các lò xo berili-dùng để sử dụng trong rơle-vào các thiết bị cố định bằng kim loại chuyên dụng trước khi lão hóa. Những đồ gá này được thiết kế để phù hợp với kích thước cuối cùng của các bộ phận, do đó hạn chế sự co ngót tự do của chúng trong quá trình lão hóa. Đối với các bộ phận có hình dạng phức tạp, có một giải pháp toàn diện hơn: nhúng các bộ phận vào bột đồng trước khi lão hóa. Hoạt động như một chất trung gian, bột đồng tạo ra lực ép đồng đều lên các bộ phận từ mọi hướng, ngăn ngừa cong vênh một cách hiệu quả. Phương pháp này phù hợp với các bộ phận có độ chính xác-có giá trị cao,-có khối lượng thấp.
Phương pháp 3: Giảm nhiệt độ lão hóa một cách thích hợp. Điều chỉnh các thông số quy trình tiêu chuẩn-thường là 315 độ trong 2 giờ-thành 280 độ trong 2 giờ. Mặc dù việc giảm nhiệt độ làm giảm phần thể tích của pha kết tủa-dẫn đến giảm độ bền cơ học nhất định của các tiếp điểm lò xo đồng berili (ví dụ: độ bền kéo có thể giảm từ 1350 MPa xuống khoảng 1200 MPa)-nhưng độ lớn của biến dạng co rút được giảm thiểu tương ứng. Phương pháp này có thể áp dụng trong các tình huống có giới hạn dung sai cường độ đáng kể nhưng yêu cầu cao về độ ổn định kích thước.
Phương pháp 4: Sử dụng các vật liệu đã được xử lý bằng dung dịch (-làm cứng tại nhà) để dập. Những cái-được gọi là vật liệu làm cứng nội bộ{4}}này đề cập đến các dải đồng berili đã trải qua quá trình xử lý bằng dung dịch nhưng vẫn chưa già đi. Quá trình dập được hoàn thành bằng cách sử dụng vật liệu này trước tiên, sau đó các bộ phận được dập sẽ được xử lý lão hóa và làm cứng theo tiêu chuẩn như một lô. Ưu điểm của phương pháp này là vào thời điểm lão hóa xảy ra, các bộ phận đã có dạng hình học cuối cùng; do đó, quá trình co ngót diễn ra đồng đều và biến dạng vẫn có thể kiểm soát được. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là đồng berili chưa được ủ lâu đời khá mềm; do đó, trong quá trình dập, việc kiểm soát các gờ và duy trì độ chính xác về kích thước khác với những điều liên quan đến vật liệu đã được ủ, cứng{10}}sau lão hóa, đòi hỏi phải có những điều chỉnh cụ thể đối với thiết kế khuôn.
Mô tả sản phẩm
1. Làm thế nào để xác định xem các Bộ phận dập bằng đồng Beryllium của Terminal đã được lão hóa đúng cách hay chưa?
Các bộ phận dập bằng đồng Beryllium được ủ đúng cách thường có độ cứng cao hơn, lực lò xo lớn hơn, khả năng chống mỏi vượt trội và các đặc tính cơ học ổn định hơn. Điều này có thể được xác minh thông qua kiểm tra độ cứng, kiểm tra độ bền kéo, đo lực lò xo hoặc phân tích kim loại.
2.Hợp kim đồng berili nào phù hợp nhất cho các tiếp điểm lò xo?
Hợp kim 25 (C17200) là loại hợp kim được sử dụng phổ biến nhất cho các điểm tiếp xúc lò xo vì nó thể hiện độ bền, độ đàn hồi, độ dẫn điện và khả năng chống mỏi tuyệt vời sau khi đông cứng theo tuổi. Nó được sử dụng rộng rãi trong rơle, công tắc, đầu nối và các bộ phận tiếp xúc điện.
3. Độ dày của Bộ phận dập Beryllium bằng đồng cuối cùng có ảnh hưởng đến quá trình lão hóa không?
Đúng. Các bộ phận dày hơn thường đòi hỏi thời gian dài hơn để đạt được nhiệt độ lão hóa mục tiêu. Khi gia công các bộ phận có tem lớn hoặc nặng, nhà sản xuất nên theo dõi nhiệt độ thực tế của bộ phận thay vì chỉ dựa vào số liệu nhiệt độ của lò để đảm bảo quá trình lão hóa hoàn toàn và đồng đều.
liên hệ với chúng tôi
Bạn có cần xác định các vật liệu đồng berili đáng tin cậy và quy trình xử lý nhiệt cho sản phẩm của mình không?tem hợp kim berili? Chúng tôi mời bạn liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi. Chỉ cần cung cấp bản vẽ bộ phận, thông số kỹ thuật hiệu suất và yêu cầu về khối lượng sản xuất, chúng tôi sẽ đề xuất các loại đồng berili phù hợp nhất và giải pháp xử lý cho nhu cầu của bạn.
