O endurecemento do aluminio é unha tecnoloxía clave para mellorar o valor das súas aplicacións industriais, que abarca o principio, o proceso, as probas e outros aspectos fundamentais. Este artigo céntrase no núcleo do endurecemento, desmonta os puntos clave da operación práctica e axuda a dominar con precisión as habilidades de fortalecemento dos perfís de aluminio.
Que significa "endurecer aluminio"?
O endurecemento do aluminio, tamén coñecido como endurecemento por idade ou endurecemento por precipitación, é un proceso básico para mellorar a resistencia e dureza do aluminio e as aliaxes de aluminio mediante o tratamento térmico. O principio fundamental é que o aluminio quéntase a unha temperatura específica para que os elementos da aliaxe se disolvan completamente e despois se arrefríen rapidamente para formar unha solución sólida sobresaturada. Esta microestrutura inestable leva á lenta precipitación de pequenas partículas de fase precipitada, que impiden efectivamente o movemento de dislocación dentro do metal, mellorando así significativamente as propiedades mecánicas do perfil sen cambiar a súa forma. Este proceso é moi utilizado na industria moderna, especialmente en escenarios que requiren un equilibrio entre resistencia e lixeireza. A diferenza doutros métodos de endurecemento, o endurecemento por idade pode regular con precisión as propiedades do aluminio e ten unha alta estabilidade dimensional durante o proceso, o que o converte nun soporte tecnolóxico clave para a industria aeroespacial, a automoción e outros campos de alta gama.
Principais beneficios do aluminio endurecido pola idade
O endurecemento da idade trae unha serie de saltos de rendemento aos perfís de aluminio, dándolles vantaxes insubstituíbles nunha ampla gama de escenarios de aplicación. En primeiro lugar, oforza e durezade perfís de aluminio melloran significativamente. A través do efecto de reforzo das partículas de fase precipitada, a resistencia á tracción e a dureza dos perfís de aluminio poden alcanzar varias veces a do estado non tratado, mantendo unha baixa densidade, realizando así a demanda básica de "lixeiro e forte". A estrutura do gran optimizada é outro punto destacado, o control estrito dos parámetros do proceso pode formar unha distribución uniforme da fase precipitada fina, de xeito queas propiedades mecánicas do aluminio son máis estables, para evitar fallos causados por puntos débiles locais. En canto aresistencia ao desgaste e á corrosión, a dureza da superficie de aluminio endurecido mellora para resistir mellor a perda de fricción, e algunhas das aliaxes son tratadas para mellorar a resistencia á corrosión, o que é especialmente axeitado para ambientes duros como o mariño e o exterior. Estabilidade dimensional Tamén é unha vantaxe destacada do endurecemento da idade, a deformación do proceso de tratamento térmico é moi pequena, pode cumprir os requisitos de precisión dimensional das pezas de precisión. Ademais, ao axustar a temperatura e o tempo de envellecemento, as propiedades mecánicas do aluminio pódense personalizar de forma flexible para atopar o mellor equilibrio entre resistencia, dureza, ductilidade e, en comparación con outros procesos de reforzo, o endurecemento por idade é máis rendible e axeitado para a produción industrial a gran escala.
Diferentes tipos de calor de aluminioTratamento
Recocido
O recocido é un dos procesos máis básicos no tratamento térmico do aluminio, e úsase para eliminar o endurecemento que se produce durante o traballo en frío, a forxa e outros procesos. O proceso consiste en quentar o aluminio a un rango de temperatura de 570 °F a 770 °F, mantendo durante 30 minutos a 3 horas dependendo do tamaño do perfil e da composición da aliaxe, e despois arrefriar lentamente ata temperatura ambiente. Este proceso restaura as superficies de deslizamento dentro do aluminio, libera os esforzos internos acumulados e reestabiliza a estrutura do gran. A ductilidade do aluminio recocido increméntase significativamente, o que facilita a realización de procesos posteriores de dobrado, estampación e outros procesos de conformación, así como corrixindo as distorsións de deformación que se producen durante a fundición e evitando a rachadura durante o uso. Tanto as aliaxes tratables térmicamente como non tratables térmicamente pódense recocer para mellorar a procesabilidade.
Solución de calorTtratamentoPproceso
SO tratamento térmico de disolución é un paso crítico antes do endurecemento, e o seu obxectivo principal é disolver completamente os elementos de aliaxe no aluminio para formar unha solución sólida monofásica homoxénea. O proceso implica quentar o aluminio a 825 °F-1050 °F (lixeiramente por debaixo do punto de fusión da aliaxe), cun tempo de retención axustado segundo o tamaño da peza, que varía duns 10 minutos para pezas pequenas ata 12 horas para pezas grandes. Despois do quecemento, o aluminio enfágase rapidamente, normalmente en auga ou nunha solución de polímero. O enfriamento da auga é rápido e evita na máxima medida posible a precipitación temperá dos elementos de aleación, garantindo unha solución sólida sobresaturada;mentres que o enfriamento de polímeros é máis axeitado para formas complexas ou perfís de paredes finas, reducindo as tensións internas xeradas durante o proceso de arrefriamento e diminuíndo o risco de rachaduras e deformacións. Despois do tratamento con solución sólida, o aluminio atópase nun estado brando, o que facilita o posterior mecanizado e prepárao para o endurecemento final.
Homoxeneizantes
A homoxeneización utilízase principalmente para a fundición de perfís de aluminio para resolver o problema da segregación compositiva que se produce durante o proceso de fundición. Durante o arrefriamento da fundición, a capa exterior de aluminio solidifícase primeiro para formar grans de aluminio puro, mentres que os elementos de aliaxe con puntos de fusión máis altos reúnense no centro, o que resulta en propiedades desiguais internas e externas do perfil e afectan ao procesamento e uso posterior. O tratamento de homoxeneización realízase quentando o aluminio fundido a 900 °F-1000 °F, mantendo durante un período de tempo para permitir que os elementos de aliaxe se difundan completamente e logren unha distribución uniforme dos compoñentes, e despois arrefríeo lentamente para fixar este estado. Despois do tratamento, as propiedades mecánicas xerais do aluminio fundido tenden a ser consistentes, o que fai que sexa menos difícil de procesar e prevén eficazmente os fallos de moldaxe ou os fallos estruturais durante o uso debido ás diferenzas de composición locais.
Envellecemento
O tratamento de envellecemento é o vínculo principal do endurecemento do aluminio, dividido en envellecemento natural e envellecemento artificial de dúas formas, a esencia é deixar que a solución sólida supersaturada despois do tratamento con solución sólida precipite partículas uniformes da fase de precipitación fina. O envellecemento natural non require calefacción adicional, o aluminio apagado pódese colocar nun ambiente a temperatura ambiente, a maior parte do efecto de endurecemento complétase en 24 horas, a estabilización total pode mellorar significativamente a resistencia e dureza. Este método é adecuado para escenarios que non requiren un ciclo de produción alto e requisitos de rendemento relativamente leves, pero hai que ter en conta que o proceso de moldeado debe levarse a cabo o antes posible despois de que se complete o proceso de envellecemento para evitar unha dureza excesiva que afecte á operación. O envellecemento artificial (tamén coñecido como endurecemento por precipitación) acelera a precipitación da fase precipitada mediante o quecemento activo, quentando o aluminio a 240 °F-460 °F, mantendo durante 6-24 horas e despois arrefriando. Este método é máis eficiente e preciso para controlar as propiedades, o que permite que o aluminio alcance niveis de resistencia máis altos para aplicacións de gama alta onde a dureza é crítica. Os parámetros do envellecemento artificial varíanconsiderablemente de aliaxe en aliaxe e requiren perfís estritos de temperatura e tempo en función do material específico.
Comprender as designacións de tempero de aluminio e os tipos comúns
As extrusións de aluminio teñen un código de estado con guión unido ao número de aliaxe base, por exemplo, "-T73" en 7075-T73 é o código de estado. As aliaxes de aluminio teñen catro designacións de condicións básicas, -F (mecanizado), -O (recocido), -H (endurecido por deformación) e -T (tratado térmicamente). Unha quinta designación, - W, úsase para describir a condición de extinción despois do tratamento térmico da solución e antes do envellecemento artificial ou do envellecemento a temperatura ambiente. As seguintes son as definicións específicas para cada tipo de condición: H111: Aplícase a produtos con endurecemento por deformación inferior aos requisitos da normativacondición H11 controlada. H112: Aplícase a produtos que adquiriron de forma natural unha determinada condición durante o moldeado (sen control especial de endurecemento por deformación ou tratamento térmico), pero que teñan límites de propiedades mecánicas definidos. Os seguintes códigos de condición da serie H úsanse exclusivamente para aliaxes de aluminio deformadas cun contido nominal de magnesio superior ao 4 %: H311: Para produtos con endurecemento por deformación inferior aos requisitos da condición H31 controlada. T1: Envellecemento natural ata un estado basicamente estable despois do arrefriamento mediante un proceso de formación a alta temperatura. T2: Estado recocido (aplicable só aos produtos fundidos). T3: Traballo en frío despois do tratamento térmico da solución, aplicable a produtos nos que a resistencia se vexa reforzada polo traballo en frío ou nos que se incluíu o papel do traballo en frío no proceso de nivelación e endereitamento na consideración dos límites de propiedades mecánicas. T4: tratamento térmico de solución sólida despois do envellecemento natural a un estado basicamente estable, aplicable ao tratamento térmico de solución sólida sen traballo en frío, ou traballo en frío no proceso de nivelación, endereitamento, o papel do traballo en frío non está incluído no valor límite das propiedades mecánicas da consideración do produto. T5: despois do arrefriamento mediante proceso de moldaxe a alta temperatura, tratamento de envellecemento artificial. T6: tratamento térmico da solución seguido de envellecemento artificial, os límites de propiedades mecánicas non se ven afectados polo traballo en frío, a maioría das aliaxes no estado - W e - estado T4 poden chegar ao estado T6 despois do envellecemento artificial. T7: Tratamento térmico en solución seguido de estabilización, axeitado para produtos que foron estabilizados máis aló do punto de máxima resistencia para conseguir o control do crecemento dimensional e o control do esforzo residual. T8: Tratamento térmico en solución sólida seguido de traballo en frío e despois envellecemento artificial, para produtos nos que se incrementou a resistencia mediante o traballo en frío ou nos que se tivo en conta a función do traballo en frío no proceso de nivelación e endereitamento na consideración dos límites de propiedades mecánicas.
Factores que afectan a dureza do aluminio
Contido de elementos de aliaxe
Os elementos de aliaxe son os factores básicos que determinan a dureza dos perfís de aluminio, e a proporción de diferentes elementos afecta directamente ao efecto de endurecemento. Por exemplo, a aliaxe de aluminio 7075 contén un 5,1% -6,1% de zinc, un 1,2% -2,0% de cobre e un 2,1% -2,9% de magnesio, a dureza é significativamente superior á da aliaxe de aluminio 6061, mentres que a aliaxe de aluminio 6061 con magnesio (1,0% -0,8%) e silicio (1,0% -0,8%), unindo os elementos principais. dureza é relativamente baixa, pero con mellor soldabilidade e procesabilidade. O zinc, o cobre e o magnesio son os elementos fundamentais para mellorar a dureza do aluminio, e o seu contido debe ser regulado con precisión segundo os requisitos da aplicación: un alto contido de elementos de aliaxe é adecuado para conseguir a resistencia máxima do escenario, mentres que unha relación equilibrada pode ter en conta tanto a resistencia como o rendemento de procesamento, para satisfacer as necesidades da industria en xeral.
CalorTtratamentoParámetros
O proceso de tratamento térmico é o principal medio para regular a dureza dos perfís de aluminio, e a desviación de cada parámetro afectará directamente á dureza final. A temperatura e o tempo de retención do tratamento con solución sólida deben garantir que os elementos de aliaxe estean completamente disoltos, a temperatura insuficiente ou o tempo de retención é demasiado curto levará a unha disolución insuficiente, o efecto de endurecemento posterior do envellecemento reducido moito; A velocidade de enfriamento determina a estabilidade da solución sólida sobresaturada, o arrefriamento lento fará que os elementos de aliaxe precipiten con antelación, reducindo o potencial de endurecemento. O envellecemento artificial á temperatura é demasiado alta ou demasiado longa reducirá a dureza; a temperatura é demasiado baixa ou o tempo non é suficiente a dureza non está á altura. A temperatura e a humidade do ambiente natural de envellecemento tamén afectarán a taxa de endurecemento e a dureza final e o almacenamento.O ambiente debe ser controlado.
Fabricación e estado acabado
O proceso de fabricación e o estado final do aluminio afectan á dureza. O aluminio producido por prensado en quente ou fundición adoita ter unha dureza máis baixa; O aluminio traballado en frío é máis duro polo endurecemento por traballo. O estado da superficie do produto acabado afecta os resultados das probas de dureza, p. As capas oxidadas, os arañazos e o aceite poden causar distorsións na proba, mentres que unha superficie lisa reflicte máis a verdadeira dureza. Tamén é fundamental a secuencia do mecanizado posterior. Un mecanizado extensivo despois do endurecemento pode producir unha perda de dureza debido á liberación de tensión interna.
Erros comúns ao endurecer o aluminio
Problemas de fisuración de deformación e endurecemento
O endurecemento dos perfís de aluminio adoita producir distorsións e rachadurasarrefriamento irregular e tensións internas. As esquinas internas afiadas, as variacións de espesor da sección transversal, as paredes delgadas e as formas asimétricas son propensas a concentracións de tensión e aumentan o risco de rachaduras. Pódese resolver dende os aspectos de deseño e proceso. O deseño debe ser esquinas redondeadas para evitar esquinas afiadas e cambios bruscos de grosor; proceso debe ser seleccionado de acordo co medio de extinción do perfil, pezas complexas ou de paredes delgadas poden ser seleccionadas solución de polímero en lugar de auga pura. Ao mesmo tempo, o uso de jigs e accesorios para controlar o a colocación e a dirección de arrefriamento poden reducir a deformación.
O subendurecemento débese ao subenvellecemento, que pode resultar dunha temperatura de envellecemento demasiado baixa, un tempo de retención insuficiente ou un tratamento inadecuado da solución, o que resulta en poucos elementos de aliaxe precipitables. Ademais, se a extinción se deixa moito tempo antes do envellecemento artificial, o envellecemento natural ocorrerá antes, debilitando o efecto de fortalecemento, o que tamén pode producir unha dureza inferior. O exceso de envellecemento débese a que a temperatura é demasiado alta ou o tempo é demasiado longo, o que provoca que as partículas de fase precipitada medren, o espazamento aumenta, o efecto de fortalecemento debilita, polo que a dureza do material de aluminio diminúe, a dureza aumenta. A clave para determinar o baixo ou o exceso de envellecemento na consistencia de dureza: todo o lote de baixa dureza é un problema de parámetros, a irregularidade local é a distribución desigual da temperatura do forno ou das pezas debido á densidade excesiva. Para evitar tales problemas, é necesario calibrar estrictamente o equipo de tratamento térmico para garantir que a precisión do control de temperatura dentro do rango de ± 5-10 ° C; segundo o grao de aliaxe e o tamaño das pezas para desenvolver unha curva de envellecemento precisa, para evitar axustar cegamente os parámetros; partes apagadas deben ser trasladados ao proceso de envellecemento artificial o antes posible, xeralmente non debe ser máis de 4 horas, para evitar o exceso de envellecemento natural.
Precaucións paraSsecundariaHcomerTtratamento
Cando o efecto de endurecemento do aluminio non está á altura, nalgúns casos pódese remediar mediante un tratamento térmico secundario, pero hai que seguir especificacións estritas. O tratamento térmico secundario xeralmente require un tratamento de resolución e envellecemento, pero se o aluminio pasou por varios tratamentos térmicos, pode producir un tamaño de gran groso, o que afecta o rendemento xeral. A temperatura da solución sólida secundaria debe ser lixeiramente máis baixa que a primeira vez, para evitar que o sobrequecemento conduza ao crecemento do gran ou á fusión do límite do gran; quenching necesidade de prestar máis atención á uniformidade de arrefriamento, porque o endurecemento inicial do estrés interno é complexo e fácil de rachar secundario. Despois do segundo tratamento térmico, a dureza e o rendemento deben ser probados de novo para garantir o cumprimento dos requisitos.
Como probar a dureza do aluminio
Proba de dureza Rockwell
A proba de dureza Rockwell é fácil de operar e eficiente nas probas de dureza de aluminio, adecuada para o control de calidade do lote. A dureza determínase pola profundidade de penetración do penetrador baixo carga e o valor de dureza calcúlase calculando a diferenza de profundidade despois da precarga e da carga principal. A proba de dureza do perfil de aluminio adopta principalmente a escala HRB, usando unha carga de 100 kgf e un penetrador de bola de aceiro, axeitado para aluminio de baixa dureza; maior dureza de aluminio reforzado pode escoller outra escala Rockwell. Este método é rápido, de lectura directa, pequena sangría e pouco dano ao perfil.
BrinellHardorTest
A proba de dureza Brinell adopta bola de aceiro de gran diámetro e gran carga, adecuada para detectar perfís de aluminio de fundición de gran groso ou pezas de aluminio grandes. Forma unha gran sangría na superficie, promedia as diferenzas na composición do material e o tamaño do gran e obtén un valor de dureza representativo. A proba debe medir o diámetro da sangría e calcular o valor HB, o que pode evitar a valoración errónea dos puntos duros e brandos locais e reflectir a dureza global, pero a sangría é grande e non é adecuada para produtos acabados de precisión.
VickersHardorTest
A proba de dureza de Vickers é versátil e pode medir varias durezas de perfís de aluminio. Utiliza un penetrador tetragonal de diamante, aplica unha carga variable e calcula a dureza segundo a diagonal da sangría. Amplio rango de carga, probas microscópicas e macroscópicas, capaz de medir revestimentos, áreas pequenas e dureza xeral, alta precisión, axeitado para investigacións científicas e outros escenarios esixentes, pero require persoal especializado para operar e analizar.
Proba de dureza Knoop
As probas de dureza de Knoop usan un indentador en forma de diamante para formar unha indentación fina e calcula a dureza medindo a diagonal longa. A súa carga de 10-1000 gf é adecuada para probar materiais fráxiles, aluminio fino, revestimentos e áreas próximas ao bordo. A indentación longa e pouco profunda impide a rachadura da mostra e é especialmente adecuada para aluminio fino ou tratado superficialmente. Para o aluminio anisótropo, o axuste da dirección da proba reflicte as diferenzas de dureza e proporciona datos de rendemento máis completos.
Proba de dureza Richter
A proba de dureza Richter é un método de inspección portátil e in situ que avalía a dureza do aluminio impactando unha bola de carburo de tungsteno contra a superficie emedindo a taxa de rebote, con taxas de rebote máis altas que resultan nunha maior dureza. A proba de dureza Richter é flexible, rápida e non limitada por mostras, polo que é adecuada para a mostraxe de pezas grandes. Non obstante, a precisión é baixa e susceptible ás condicións da superficie, polo que adoita utilizarse para a selección inicial, mentres que as pezas críticas aínda deben combinarse con outros métodos precisos.
CostaHardorTest
As probas de dureza Shore úsanse principalmente para probar elastómeros e plásticos brandos, e úsanse menos nas probas de perfís de aluminio, pero pódense usar para avaliar a dureza superficial dealuminioaliaxes ou compostos de matriz de aluminio. O principio consiste en medir a profundidade da sangría mediante un penetrador de resorte, con diferentes escalas correspondentes a diferentes rangos de dureza, p. Shore A para gomas brandas e Shore D para plásticos duros. Nas probas de aluminio, a proba de dureza Shore só é aplicable a escenarios específicos. Se precisa avaliar a dureza dos revestimentos brandos na superficie do aluminio ou probar perfís de aluminio puro cunha dureza moi baixa, debe prestar atención á elección da escala correcta para evitar a distorsión dos resultados da proba.
Conclusión
O endurecemento dos perfís de aluminio require un equilibrio entre os parámetros do proceso, as propiedades da aliaxe e os estándares de proba para evitar erros comúns. O uso científico de métodos de proba e tratamento térmico pode maximizar o rendemento do aluminio e satisfacer as necesidades de gama alta de moitos campos.
Henan Retop Industrial Co., Ltd. estará alí sempre que sexa o que necesites
Benvido a: chamada telefónica, mensaxe, Wechat, correo electrónico e buscarnos, etc.
Correo electrónico: sales@retop-industry.com Whatsapp/Teléfono: 0086-15537183797
Envellecemento
