Avkjølingsvæsker

Oppvarmings- og kjøleprosessen er med på å endre metalleigenskapar som styrke, hardleik og seigleik. For å kjøle ned eit varmt arbeidsstykke så raskt som herdeprosessen krev, må vi bruke ei væske. Nedkjøling i luft er ikkje effektivt nok fordi luft ikkje har god nok termisk leieevne. Ho transporterer ikkje bort varme frå arbeidsemnet raskt nok.

Vatn som avkjølingsvæske

Det enklaste er å avkjøle i vatn. Ulempa med vatn er at vanleg vatn har eit kokepunkt på berre
100 °C. Når ein nedkjøler eit arbeidsstykke i vatn, kan vatnet begynne å koke og bli til vassdamp. Vassdamp rundt arbeidsstykket kan føre til ei ukontrollert nedkjøling der ulike stader på arbeidsstykket blir kjølte ned i ulik hastigheit.

Skal du nytte vatn som avkjølingsvæske, bør du ikkje bruke friskt vatn direkte frå springen, men gjerne vatn som har stått lenge og blitt "dødt". Då har vatnet blitt oksygenfattig slik at det er mindre fare for at det går over i dampform.

Vi kan også tilsette salt i vatnet for å auke den termiske leieevna til væska. Då får vi ei meir kontrollert nedkjøling. Det er likevel viktig å tenke på risikoen for korrosjon når stål blir dyppa i salthaldig væske.

Herdeolje som avkjølingsvæske

Herdeolje er ein oljetype som er spesiallaga for brånedkjøling av metall. Herdeolje har eit høgt kokepunkt og inneheld minimalt med oksygen. Det går derfor ikkje over i gassform like raskt som vatn, og heller ikkje på same måten. Ved å avkjøle stålet i herdeolje oppnår vi ei meir stabil og kontrollert nedkjøling.

I databladet for stålet finn vi nødvendig informasjon om temperaturen og avkjølingsmetoden som skal brukast under herdeprosessen. Enkelte ståltypar kan bråkjølast i både vatn og olje, og då må vi gjere eit val. Begge væskene har fordelar og ulemper, sjølv om olje ofte er den føretrekte løysinga.

Kjølehastigheit

Vatn har generelt betre termisk leieevne og dermed høgare kjølehastigheit enn olje. Derfor blir stålet herda raskare. Dette kan vere ein fordel om vi treng eit ekstremt hardt og sterkt stål. Olje har lågare termisk leieevne og gir langsamare avkjøling.

Viskositet

Viskositet (flytegrad) er motstanden ei væske har mot rørsle. Viskositetsgraden påverkar nedkjølingshastigheita, og han påverkar kor fort herdeoljen flyt inn i ulike formasjonar når vi herdar arbeidsemne med kompliserte former.

Låg viskositet i væska aukar nedkjølingshastigheita fordi ny væske enkelt kan flyte inn mot det varme arbeidsstykket og leie varmen bort frå arbeidsstykket. Ei væske med høg viskositet er tungtflytande, og væska som er nærast arbeidsstykket, vil derfor skiftast ut langsamare. Då får vi langsamare nedkjøling.

Ein olje med rett viskositet vil gi ei jamnare og meir kontrollert avkjøling. Det vil igjen redusere faren for sprekkar og andre defektar på arbeidsstykket.

Overflatespenning

Overflatespenninga er ei måleining for væskespreiing. Olje har vanlegvis lågare overflatespenning enn vatn.

Ei låg overflatespenning kan minske risikoen for sprekkar eller andre feil i stålet under herdeprosessen. Ho tillet raskare og jamnare spreiing av olje og gir dermed raskare avkjøling, raskare herding og eit hardare sluttprodukt.

Brannfare

Vatn blir vanlegvis sett på som sikrare enn olje med tanke på brannfare, spesielt viss vatnet er riktig handtert for å unngå dampspenningseksplosjonar. Likevel kan begge væskene utgjere ein brannrisiko under visse forhold, og det er viktig å overhalde alle tryggingstiltaka anten vi bruker olje eller vatn som herdevæske.

Viss du nyttar vatn som har stått på verkstaden lenge, må du òg sjekke om det har komme brannfarlege stoff i vatnet som kan begynne å brenne når dei kjem i kontakt med det varme arbeidsemnet.

Olje er ei brennbar væske, og flammepunktet til oljen avgjer kor brannfarleg oljen er. Flammepunktet er temperaturen der herdeoljen går over i dampform og produserer den mengda damp som trengst for å danne ei antenneleg blanding saman med luft. Er flammepunktet lågt, treng oljen lågare varme for å utvikle denne gassen, er flammepunktet høgt, treng oljen høgare temperatur for å utvikle så mykje gass at han kan ta fyr.

Når vi skal herde, må vi sjekke at det ikkje er brennbare objekt i nærleiken. Vi må òg bruke godkjent verneutstyr og brannsikre behaldarar, og vi må passe på rett ventilasjon og avstand frå tennkjelder.

Kostnad

Vatn er til vanleg billigare og lettare tilgjengeleg enn spesielle herdeoljar. Derfor kan vatn vere meir kostnadseffektivt for nokre bedrifter eller skular.

Herdeolje kan nyttast fleire gonger, men ho bør ikkje bli ståande lenge, for då kan ho bli forureina. Å bruke eit kar med herdeolje for éi enkelt herding er heller ikkje noko godt val fordi det er verken lønnsamt eller miljøvennleg.

Kontroll over herdeprosessen

Olje gir oss vanlegvis betre kontroll over herdeprosessen fordi nedkjølingshastigheita er langsamare. Kontroll kan vere viktig for å oppnå ønskte eigenskapar og unngå sprekkdanning.

Herdeoljar inneheld ulike tilsettingsstoff som gir dei spesifikke eigenskapar. Tilsettingsstoffa kan påverke korleis oljen fungerer under herdeprosessen, kor tjukk eller tynn oljen er (viskositet), kor brannsikker ho er osv. Når vi skal velje herdeolje, må vi derfor vurdere kva slags materiale vi skal behandle, og kva for krav herdeprosessen stiller.

Ureinheiter i ein herdeolje kan gi feil og defektar i metallet, til dømes mjuke flekker, ujamn hardleik osv. Også vatn kan skape problem, for vatn blandar seg ikkje med herdeolje og kan forårsake reaksjonar under herdeprosessen. Herdeolje skal derfor ha eit vassinnhald på maksimalt 0,1 %.

Slammet som blir produsert under herdeprosessen, kan føre til ujamn varmeoverføring, sprekk og andre defektar og overdriven skumdanning. Skum i for store mengder kan forårsake overoppheting og til og med brann.

Kvar oljetype har eit nedbørstall som beskriv mengda slam oljen produserer. Dette talet bruker vi til å estimere gjenverande levetid for brukt olje.

Oversikt over oljetypar

Oversikt over tilsettingsstoff

Herdeoljar får ulike eigenskapar når dei blir formulerte (blanda) med ulike tilsettingsstoff.