Spanningsarm gloeien

Spanningsarm gloeien vermindert interne spanningen in de metalen structuur. Dit voorkomt dat interne spanningen in het metaal door gebruiksspanningen worden overbelast door verdere bewerkingen of het gebruik van het werkstuk. Dit beschermt het werkstuk tegen vervorming en breuk.

Interne spanningen ontstaan in het metaal onder andere als gevolg van de volgende processen:

• Verspanende bewerkingen, zoals draaien of frezen
• Lassen
• Koudvormen zoals dieptrekken of buigen
• Onregelmatige afkoeling, bijvoorbeeld door onvoldoende krimp tijdens het gieten
• Microstructurele transformatie

Als spanningsarm gloeien vakkundig wordt uitgevoerd, kan over het algemeen meer dan 90 % van de spanningen worden afgebouwd. Spanningsarm gloeien kan in een oven met luchtcirculatie worden uitgevoerd.

Om het werkstukoppervlak tegen oxidatie te beschermen, wordt het werkstuk in een oven met beschermgas gegloeid. Als er hoge eisen aan het oppervlak van het onderdeel worden gesteld, is de behandeling in een vacuümoven ook een optie.

Afzonderlijke fasen

Spanningsarm gloeien kan in drie fasen worden onderverdeeld: opwarmen, op temperatuur houden en afkoelen. Tijdens de opwarmtijd wordt het materiaal verwarmd. Daarna volgt een houdtijd van vier tot zes uur bij een constante temperatuur.

De gloeitemperatuur en gloeiduur zijn essentieel voor een succesvol proces. Ten slotte wordt het werkstuk tijdens de afkoelperiode langzaam aan de lucht of in een oven gekoeld om te voorkomen dat er opnieuw spanningen en scheuren optreden.

Zowel de opwarmfase als de afkoelfase moeten langzaam worden uitgevoerd en worden gecontroleerd op basis van de thermische geleidbaarheid in het materiaal. Dit zorgt voor een lage temperatuurgradiënt tussen het oppervlak en de kern van het werkstuk. Een te snelle opwarm- of afkoelsnelheid kan nieuwe spanningen veroorzaken. Dit is vooral belangrijk voor werkstukken met grote verschillen in vorm en dikte.

De voordelen in één oogopslag

Spanningsarm gloeien biedt onder andere de volgende voordelen voor een onderdeel:

• Reductie van spanningen met meer dan 90 %
• Betere verspaanbaarheid van het materiaal waardoor gereedschappen langer meegaan
• Vervormingsarme verdere bewerking mogelijk
• Minimaal risico op scheurvorming
• Geen harden van het onderdeeloppervlak
• Grotere precisie
• Korte bewerkingstijden door minder metingen

Spanningsarm gloeien is zinvol nadat werkstukken ruw zijn bewerkt. Zo kunnen bijvoorbeeld de spanningen van gelaste constructies worden verminderd.

Deze methode is ook geschikt voor het voorbereiden van werkstukken voor fijnbewerking. Zo moeten bijvoorbeeld onderdelen met kleine maattoleranties voor nitrocarboneren een lage spanning hebben.

De juiste gloeitemperatuur is essentieel voor het gewenste resultaat. Deze hangt onder andere af van het soort materiaal en de voorbehandeling. Gehard staal wordt bijvoorbeeld minstens 30 °C onder de laatste ontlaattemperatuur gegloeid. Gehard gietijzer kan helemaal niet spanningsarm worden gegloeid omdat de gloeitemperatuur een ontlaateffect zou kunnen veroorzaken.

Ongehard gietijzer kan worden gegloeid. De juiste temperatuur is afhankelijk van de samenstelling van de legering. Voor ongelegeerd gietijzer is dit 500 °C tot 550°C, voor laaggelegeerd 550 °C tot 600 °C en voor hooggelegeerd 600 °C tot 650 °C.

Fijnkorrelige staalsoorten worden gegloeid bij temperaturen onder 580 °C omdat anders de microstructuur grover kan worden. Roestvast staal wordt meestal behandeld met oplosgloeien.

Koperen en messing onderdelen kunnen ook met spanningsarm gloeien worden behandeld. Afhankelijk van de samenstelling van de legering ligt de gloeitemperatuur tussen 250 °C en 500 °C voor messing onderdelen en tussen 150 °C en 275 °C voor koperen werkstukken.