Aliuminio grūdinimas yra pagrindinė technologija, siekiant padidinti jo pramoninių pritaikymų vertę, apimančią principą, procesą, bandymus ir kitus pagrindinius aspektus. Šiame straipsnyje dėmesys sutelkiamas į senatvinio grūdinimo šerdį, išardomi pagrindiniai praktinio veikimo taškai ir padedama tiksliai įsisavinti aliuminio profilių tvirtinimo įgūdžius.
Ką Reiškia Žodis „Kietėjantis aliuminis“?
Aliuminio grūdinimas, taip pat žinomas kaip grūdinimas senėjimu arba grūdinimas krituliais, yra pagrindinis procesas, skirtas padidinti aliuminio ir aliuminio lydinių stiprumą ir kietumą termiškai apdorojant. Pagrindinis principas yra tas, kad aliuminis kaitinamas iki tam tikros temperatūros, kad legiravimo elementai visiškai ištirptų, o po to greitai atšaldomas, kad susidarytų persotintas kietas tirpalas. Dėl šios nestabilios mikrostruktūros lėtai nusodinamos mažytės nusodintos fazės dalelės, kurios efektyviai trukdo dislokacijos judėjimui metalo viduje, taip žymiai pagerindamos mechanines profilio savybes, nekeičiant jo formos. Šis procesas plačiai naudojamas šiuolaikinėje pramonėje, ypač scenarijuose, kuriuose reikalinga pusiausvyra tarp stiprumo ir lengvumo. Skirtingai nuo kitų grūdinimo metodų, kietinimas senstant gali tiksliai reguliuoti aliuminio savybes ir proceso metu turi didelį matmenų stabilumą, todėl tai yra pagrindinė technologija aviacijos, automobilių ir kitose aukščiausios klasės srityse.
Pagrindiniai senėjimui kietėjančio aliuminio pranašumai
Grūdinimas dėl senėjimo suteikia aliuminio profilių našumo šuolių, suteikiant jiems nepakeičiamų pranašumų įvairiuose panaudojimo scenarijuose. Pirma,stiprumas ir kietumasaliuminio profiliai yra žymiai patobulinti. Dėl nusodintų fazių dalelių sustiprinančio poveikio aliuminio profilių tempiamasis stipris ir kietumas gali kelis kartus viršyti neapdorotus, išlaikant mažą tankį, taip įgyvendinant pagrindinį „lengvo ir stipraus“ poreikį. Optimizuota grūdelių struktūra yra dar vienas akcentas, griežta proceso parametrų kontrolė gali sudaryti vienodą smulkių nusodintų fazių pasiskirstymą, kadaliuminio mechaninės savybės yra stabilesnės, kad būtų išvengta gedimų dėl vietinių silpnųjų vietų. Kalbant apieatsparumas dilimui ir atsparumas korozijai, grūdinto aliuminio paviršiaus kietumas yra padidintas, kad būtų geriau atsparus trinties praradimui, o kai kurie lydiniai yra apdoroti, kad padidintų atsparumą korozijai, o tai ypač tinka atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, jūroje ir lauke. Matmenų stabilumas Taip pat yra ryškus kietėjimo su amžiumi pranašumas, terminio apdorojimo proceso deformacija yra labai maža, gali atitikti tikslumo dalių matmenų tikslumo reikalavimus. Be to, koreguojant senėjimo temperatūrą ir laiką, aliuminio mechanines savybes galima lanksčiai pritaikyti, kad būtų galima rasti geriausią stiprumo, kietumo, plastiškumo pusiausvyrą, o lyginant su kitais stiprinimo procesais, senėjimo grūdinimas yra ekonomiškesnis ir tinkamas didelio masto pramoninei gamybai.
Įvairūs aliuminio šilumos tipaiGydymas
Atkaitinimas
Atkaitinimas yra vienas iš pagrindinių aliuminio terminio apdorojimo procesų ir yra naudojamas pašalinti kietėjimą, atsirandantį šalto apdirbimo, kalimo ir kitų procesų metu. Procesą sudaro aliuminio kaitinimas iki temperatūros diapazono nuo 570 °F iki 770 °F, palaikymas nuo 30 minučių iki 3 valandų, atsižvelgiant į profilio dydį ir lydinio sudėtį, o po to lėtai atšaldomas iki kambario temperatūros. Šis procesas atkuria slystančius aliuminio paviršius, atpalaiduoja susikaupusius vidinius įtempius ir vėl stabilizuoja grūdelių struktūrą. Atkaitinto aliuminio plastiškumas žymiai padidėja, todėl lengviau atlikti vėlesnius lenkimo, štampavimo ir kitus formavimo procesus, taip pat ištaisyti deformacijos iškraipymus, atsirandančius liejant, ir išvengti įtrūkimų naudojimo metu. Tiek termiškai apdorojami, tiek termiškai neapdorojami lydiniai gali būti atkaitinami, siekiant pagerinti apdirbamumą.
Tirpalas ŠilumaTgydymasProcess
STirpalo terminis apdorojimas yra svarbus žingsnis prieš sukietėjimą senstant, o jo pagrindinis tikslas yra visiškai ištirpinti legiravimo elementus aliuminyje, kad susidarytų vienalytis vienfazis kietas tirpalas. Procesas apima aliuminio kaitinimą iki 825 °F–1050 °F (šiek tiek žemiau lydinio lydymosi temperatūros), o laikymo laikas reguliuojamas pagal detalės dydį – nuo maždaug 10 minučių mažoms dalims iki 12 valandų didelėms dalims. Po kaitinimo aliuminis greitai gesinamas, dažniausiai vandenyje arba polimero tirpale. Vandens gesinimas yra greitas ir maksimaliai apsaugo nuo ankstyvo legiravimo elementų nusodinimo, užtikrinant persotintą kietą tirpalą;o polimerinis gesinimas labiau tinka sudėtingoms formoms arba plonasieniams profiliams, sumažinant vidinius įtempius, atsirandančius aušinimo proceso metu, ir sumažinant įtrūkimų bei deformacijų riziką. Po apdorojimo kietu tirpalu aliuminis yra minkštas, o tai palengvina tolesnį apdirbimą ir paruošia jį galutiniam grūdinimui senstant.
Homogenizavimas
Homogenizavimas daugiausia naudojamas liejant aliuminio profilius, kad būtų išspręstos kompozicinės segregacijos, atsirandančios liejimo proceso metu, problema. Liejimo aušinimo metu išorinis aliuminio sluoksnis pirmiausia sukietėja ir susidaro gryni aliuminio grūdeliai, o lydinio elementai, kurių lydymosi temperatūra yra aukštesnė, susikaups centre, todėl profilio vidinės ir išorinės savybės bus nevienodos ir turės įtakos tolesniam apdorojimui ir naudojimui. Homogenizavimo apdorojimas atliekamas kaitinant lietinį aliuminį iki 900 °F–1000 °F, palaikius jį tam tikrą laiką, kad legiravimo elementai visiškai išsisklaidytų ir būtų vienodai pasiskirstę komponentai, o po to lėtai aušinant, kad ši būsena fiksuotų. Po apdorojimo bendros liejo aliuminio mechaninės savybės yra vienodos, todėl jį lengviau apdoroti ir veiksmingai užkertamas kelias formavimo gedimams arba konstrukciniams gedimams dėl vietinių sudėties skirtumų.
Senėjimas
Senėjimo apdorojimas yra pagrindinė aliuminio grūdinimo grandis, skirstoma į natūralų senėjimą ir dirbtinį sendinimą dviem būdais, esmė yra leisti persotintam kietajam tirpalui po apdorojimo kietu tirpalu nusodinti vienodas smulkių kritulių fazės daleles. Natūralus senėjimas nereikalauja papildomo kaitinimo, gesintas aliuminis gali būti patalpintas į kambario temperatūros aplinką, didžioji dalis kietėjimo efekto baigiasi per 24 valandas, visiškai stabilizuotas gali žymiai pagerinti stiprumą ir kietumą. Šis metodas tinka scenarijams, kuriems nereikia didelio gamybos ciklo ir palyginti švelnių eksploatacinių savybių, tačiau reikia pažymėti, kad formavimo procesas turėtų būti atliktas kuo greičiau pasibaigus sendinimo procesui, kad būtų išvengta per didelio kietumo, kuris paveiktų veikimą. Dirbtinis sendinimas (taip pat žinomas kaip grūdinimas krituliais) pagreitina nusodintų fazių nusodinimą aktyviu kaitinimu, kaitinant aliuminį iki 240°F-460°F, išlaikant 6-24 valandas, o po to aušinant. Šis metodas yra veiksmingesnis ir tikslesnis valdant savybes, todėl aliuminis gali pasiekti aukštesnį stiprumo lygį aukščiausios klasės reikmėms, kai kietumas yra labai svarbus. Dirbtinio senėjimo parametrai skiriasilabai skiriasi nuo lydinio iki lydinio ir reikalauja griežtų temperatūros ir laiko profilių, pagrįstų konkrečia medžiaga.
Aliuminio temperatūrinių pavadinimų ir bendrų tipų supratimas
Aliuminio ekstruzijos turi brūkšninį būsenos kodą, pridėtą prie pagrindinio lydinio numerio, pvz., „-T73“ 7075-T73 yra būsenos kodas. Aliuminio lydiniai turi keturis pagrindinių sąlygų pavadinimus: -F (apdorotas), -O (atkaitintas), -H (su grūdintas įtempimas) ir -T (termiškai apdorotas). Penktasis pavadinimas – W – naudojamas apibūdinti gesinimo būseną po terminio apdorojimo tirpalu ir prieš dirbtinį sendinimą arba sendinimą kambario temperatūroje. Toliau pateikiami konkretūs kiekvieno būklės tipo apibrėžimai: H111: Taikoma gaminiams, kurių sukietėjimas tempiant yra mažesnis nei nustatytaskontroliuojama H11 būklė. H112: taikoma gaminiams, kurie liejimo metu natūraliai įgijo tam tikrą būklę (nėra specialios sukietėjimo įtempimo ar terminio apdorojimo kontrolės), tačiau turi apibrėžtas mechaninių savybių ribas. Šie H serijos sąlygų kodai naudojami tik deformuotiems aliuminio lydiniams, kurių vardinis magnio kiekis yra didesnis nei 4 %: H311: Produktams, kurių kietėjimo tempimas mažesnis už kontroliuojamos H31 sąlygos reikalavimus. T1: natūraliai brandinamas iki iš esmės stabilios būsenos po aušinimo aukštoje temperatūroje formavimo procesu. T2: Atkaitinta būklė (taikoma tik liejiniams gaminiams). T3: Šaltasis apdirbimas po terminio apdorojimo tirpalu, taikomas gaminiams, kurių stiprumą padidina šaltas apdirbimas arba kai šalto apdirbimo vaidmuo išlyginimo ir tiesinimo procese buvo įtrauktas į mechaninių savybių ribas. T4: terminis apdorojimas kietu tirpalu po natūralaus senėjimo iki iš esmės stabilios būsenos, taikomas terminiam apdorojimui kietu tirpalu be šalto apdirbimo arba šaltam apdirbimui išlyginimo, tiesinimo procese, šalto apdirbimo vaidmuo nėra įtrauktas į produkto įvertinimo mechaninių savybių ribinę vertę. T5: po aušinimo aukštos temperatūros formavimo procesu, dirbtinio senėjimo apdorojimas. T6: Tirpalo terminis apdorojimas, po kurio atliekamas dirbtinis sendinimas, mechaninių savybių ribos neturi įtakos šaltam apdirbimui, dauguma lydinių, kurių būsena - W ir - T4, po dirbtinio sendinimo gali pasiekti - T6 būseną. T7: terminis apdorojimas tirpalu ir stabilizavimas, tinka gaminiams, kurie buvo stabilizuoti viršijant maksimalaus stiprumo tašką, kad būtų galima kontroliuoti matmenų augimą ir liekamąjį įtempį. T8: terminis apdorojimas kietu tirpalu, po kurio atliekamas šaltas apdorojimas ir dirbtinis sendinimas, produktams, kurių stiprumas buvo padidintas apdirbant šaltu būdu arba kai į šalto apdirbimo vaidmenį išlyginimo ir tiesinimo procese buvo atsižvelgta atsižvelgiant į mechaninių savybių ribas.
Veiksniai, turintys įtakos aliuminio kietumui
Legiruotojo elemento turinys
Legiravimo elementai yra pagrindiniai veiksniai, lemiantys aliuminio profilių kietumą, o skirtingų elementų santykis tiesiogiai įtakoja kietėjimo efektą. Pavyzdžiui, 7075 aliuminio lydinyje yra 5,1% -6,1% cinko, 1,2% -2,0% vario ir 2,1% -2,9% magnio, kietumas yra žymiai didesnis nei 6061 aliuminio lydinio, o 6061 aliuminio lydinys su magniu (1,0% -1,5%) ir siliciu yra santykinai 0,4% kietumo (0,4%). žemas, bet geresnis suvirinamumas ir apdirbamumas. Cinkas, varis ir magnis yra pagrindiniai aliuminio kietumą didinantys elementai, o jų kiekis turi būti tiksliai reguliuojamas pagal taikymo reikalavimus: didelis legiruojamųjų elementų kiekis yra tinkamas siekiant didžiausio scenarijaus stiprumo, o subalansuotas santykis gali atsižvelgti ir į stiprumą, ir į apdorojimo efektyvumą, kad būtų patenkinti bendros pramonės poreikiai.
ŠilumaTgydymasParametrai
Terminis apdorojimas yra pagrindinė aliuminio profilių kietumo reguliavimo priemonė, o kiekvieno parametro nuokrypis tiesiogiai paveiks galutinį kietumą. Kieto tirpalo apdorojimo temperatūra ir laikymo laikas turi užtikrinti, kad legiravimo elementai būtų visiškai ištirpę, nepakankama temperatūra arba per trumpas laikymo laikas lems nepakankamą tirpimą, o vėlesnis senėjimo kietėjimo poveikis labai sumažės; gesinimo greitis lemia persotinto kietojo tirpalo stabilumą, o lėtas aušinimas iš anksto nusodins legiravimo elementus ir sumažins kietėjimo potencialą. Dirbtinis senėjimas per aukštoje arba per ilgai temperatūroje sumažins kietumą; temperatūra per žema arba laiko nepakanka kietumas neatitinka standarto. Natūralios senėjimo aplinkos temperatūra ir drėgmė taip pat turės įtakos kietėjimo greičiui ir galutiniam kietumui bei saugojimui.reikia kontroliuoti aplinką.
Gamybos ir gatavo būklė
Gamybos procesas ir galutinė aliuminio būsena turi įtakos kietumui. Aliuminis, pagamintas karšto presavimo arba liejimo būdu, paprastai yra mažesnio kietumo; šaltai apdorotas aliuminis yra kietesnis dėl darbo grūdinimo. Gatavo produkto paviršiaus būklė turi įtakos kietumo bandymo rezultatams, pvz. Oksiduoti sluoksniai, įbrėžimai ir alyva gali iškraipyti bandymą, o lygus paviršius labiau atspindi tikrąjį kietumą. Vėlesnio apdirbimo seka taip pat yra labai svarbi. Išsamus apdirbimas po grūdinimo senstant gali sukelti kietumo praradimą dėl vidinio įtempio išsiskyrimo.
Dažnos klaidos kietinant aliuminį
Deformacijos ir kietėjimo įtrūkimų problemos
Aliuminio profilių sukietėjimas dažnai sukelia iškraipymus ir įtrūkimus dėlnetolygus aušinimas ir vidiniai įtempiai. Aštrūs vidiniai kampai, skerspjūvio storio svyravimai, plonos sienos ir asimetrinės formos yra linkę į įtempių koncentraciją ir padidina gesinimo įtrūkimų riziką. Tai galima išspręsti projektavimo ir proceso aspektais. Dizainas turi būti suapvalintais kampais, kad būtų išvengta aštrių kampų ir aštrių storio pokyčių; procesą reikia parinkti pagal profilį gesinimo terpę, sudėtingas arba plonasienes dalis galima pasirinkti polimerinį tirpalą, o ne gryną vandenį. Tuo pačiu metu valdymui naudojami strėlės ir armatūra išdėstymas ir aušinimo kryptis gali sumažinti deformaciją.
Nepakankamas sukietėjimas atsiranda dėl nepakankamo senėjimo, kuris gali atsirasti dėl per žemos sendinimo temperatūros, nepakankamo laikymo laiko arba netinkamo apdorojimo tirpalu, dėl kurio susidaro per mažai nusodinamų legiravimo elementų. Be to, jei gesinimas paliekamas per ilgai prieš dirbtinį senėjimą, natūralus senėjimas įvyks anksčiau, susilpnindamas stiprinamąjį poveikį, o tai taip pat gali sukelti nestandartinį kietumą. Per didelis senėjimas atsiranda dėl per aukštos temperatūros arba per ilgo laiko, todėl išauga nusodintų fazių dalelės, didėja atstumas, susilpnėja stiprinamasis poveikis, todėl aliuminio medžiagos kietumas mažėja, kietumas didėja. Raktas nustatant kietumo konsistencijos nepakankamą ar per didelį senėjimą: visa mažo kietumo partija yra parametrų problema, vietinis netolygumas yra netolygus krosnies temperatūros arba dalių pasiskirstymas dėl per tankumo. Norint išvengti tokių problemų, reikia griežtai sukalibruoti terminio apdorojimo įrangą, kad temperatūros reguliavimo tikslumas būtų ±5-10 °C; pagal lydinio klasę ir dalių dydį sukurti tikslią senėjimo kreivę, kad būtų išvengta aklo parametrų koregavimo; užgesintos dalys turėtų būti kuo greičiau perkeltos į dirbtinio senėjimo procesą, paprastai ne ilgiau kaip 4 valandas, kad būtų išvengta natūralaus senėjimo pertekliaus.
Kai aliuminio kietėjimo efektas neatitinka standarto, kai kuriais atvejais jį galima ištaisyti antriniu terminiu apdorojimu, tačiau reikia laikytis griežtų specifikacijų. Antriniam terminiam apdorojimui paprastai reikalingas pakartotinis apdorojimas tirpalu ir senėjimas, tačiau jei aliuminis buvo kelis kartus termiškai apdorotas, gali atsirasti stambių grūdelių, o tai turi įtakos bendram veikimui. Antrinio kieto tirpalo temperatūra turi būti šiek tiek žemesnė nei pirmą kartą, kad perkaitimas nesukeltų grūdų augimo arba grūdų ribos tirpimo; gesinant reikia daugiau dėmesio skirti aušinimo vienodumui, nes pradinis vidinio įtempio sukietėjimas yra sudėtingas ir lengvai sukeliamas antrinis įtrūkimas. Po antrojo terminio apdorojimo reikia pakartotinai patikrinti kietumą ir eksploatacines savybes, kad būtų užtikrintas atitikimas reikalavimams.
Kaip patikrinti aliuminio kietumą
Rokvelo kietumo testas
Rockwell kietumo testas yra lengvai valdomas ir efektyvus atliekant aliuminio kietumo bandymus, tinkamas partijos kokybės kontrolei. Kietumas nustatomas pagal įpjovos įdubimo gylį veikiant apkrovai, o kietumo vertė apskaičiuojama apskaičiuojant gylio skirtumą po išankstinės apkrovos ir pagrindinės apkrovos. Aliuminio profilio kietumo bandymas dažniausiai taikomas HRB skalėje, naudojant 100 kgf apkrovą ir plieninį rutulinį įpjovą, tinka mažo kietumo aliuminiui; didesnio kietumo sustiprintas aliuminis gali rinktis kitą Rockwell skalę. Šis metodas yra greitas, tiesioginis skaitymas, nedidelis įdubimas ir nedidelis profilio pažeidimas.
BrinelisHužsidegimasTest
Brinelio kietumo bandymas yra skirtas didelio skersmens plieniniam rutuliui ir didelei apkrovai, tinkamas stambiagrūdžių aliuminio profilių arba didelių aliuminio dalių aptikimui. Ant paviršiaus susidaro didelė įduba, suvidurkinami medžiagos sudėties ir grūdelių dydžio skirtumai ir gaunama reprezentatyvi kietumo vertė. Atliekant bandymą reikia išmatuoti įdubos skersmenį ir apskaičiuoti HB vertę, kad būtų išvengta klaidingo vietinių kietų ir minkštų dėmių įvertinimo ir atspindėtas bendras kietumas, tačiau įdubimas yra didelis ir netinka tiksliai paruoštiems gaminiams.
VickersHužsidegimasTest
Vickers kietumo testas yra universalus ir gali išmatuoti įvairų aliuminio profilių kietumą. Jis naudoja deimantinį keturkampį įdubą, taiko kintamą apkrovą ir apskaičiuoja kietumą pagal įdubos įstrižainę. Platus apkrovos diapazonas, mikroskopinis ir makroskopinis bandymas, galintis išmatuoti dangas, mažus plotus ir bendrą kietumą, didelis tikslumas, tinka moksliniams tyrimams ir kitiems sudėtingiems scenarijums, tačiau norint valdyti ir analizuoti reikalingas specializuotas personalas.
Knoop kietumo testas
Knoop kietumo bandymas naudoja rombo formos įdubą, kad suformuotų ploną įdubą, o kietumas apskaičiuojamas išmatuojant ilgą įstrižainę. Jo 10-1000 gf apkrova tinka trapioms medžiagoms, plonam aliuminiui, dangoms ir šalia krašto esantiems plotams tirti. Negilus, ilgas įdubimas neleidžia bandiniui įtrūkti ir ypač tinka plonam arba paviršiniam aliuminiui. Anizotropinio aliuminio bandymo krypties reguliavimas atspindi kietumo skirtumus ir pateikia išsamesnius veikimo duomenis.
Richterio kietumo testas
Richterio kietumo testas yra nešiojamas patikrinimo vietoje metodas, kuriuo įvertinamas aliuminio kietumas, smūgiuojant volframo karbido rutulį į paviršių irmatuojant atšokimo greitį, kai didesnis atšokimo greitis lemia didesnį kietumą. Richterio kietumo testas yra lankstus, greitas ir neribojamas bandiniais, todėl tinka didelių ruošinių mėginiams imti. Tačiau tikslumas yra mažas ir jautrus paviršiaus sąlygoms, todėl dažniausiai naudojamas pirminiam patikrinimui, o svarbiausias dalis vis tiek reikia derinti su kitais tiksliais metodais.
krantasHužsidegimasTest
Šoro kietumo bandymas dažniausiai naudojamas elastomerų ir minkštųjų plastikų bandymams, rečiau naudojamas aliuminio profilių bandymams, tačiau gali būti naudojamas minkšto paviršiaus kietumui įvertinti.aliuminiolydiniai arba aliuminio matricos kompozitai. Principas yra išmatuoti įdubimo gylį naudojant spyruoklinį įlenkimą su skirtingomis skalėmis, atitinkančiomis skirtingus kietumo diapazonus, pvz. Shore A skirta minkštoms gumoms ir Shore D kietam plastikui. Atliekant aliuminio bandymus Šoro kietumo testas taikomas tik tam tikriems scenarijams. Jei reikia įvertinti minkštų aliuminio paviršiaus dangų kietumą arba išbandyti labai mažo kietumo gryno aliuminio profilius, reikia atkreipti dėmesį į tinkamos skalės pasirinkimą, kad būtų išvengta bandymo rezultatų iškraipymo.
Išvada
Aliuminio profilių grūdinimas reikalauja pusiausvyros tarp proceso parametrų, lydinio savybių ir bandymo standartų, kad būtų išvengta paplitusių klaidingų nuomonių. Mokslinis terminio apdorojimo ir bandymo metodų naudojimas gali maksimaliai padidinti aliuminio našumą ir patenkinti daugelio sričių aukščiausios klasės poreikius.
„Henan Retop Industrial Co., Ltd.“ bus ten, kur tik jums reikia
Sveiki atvykę į: telefono skambutį, žinutes, „Wechat“, el. paštą ir ieškokite mūsų ir kt.
El. paštas: sales@retop-industry.com Whatsapp/Telefonas: 0086-15537183797
Senėjimas
