Стврднувањето на алуминиум е клучна технологија за подобрување на вредноста на неговите индустриски апликации, покривајќи го принципот, процесот, тестирањето и другите основни аспекти. Оваа статија се фокусира на јадрото на зацврстувањето на возраста, ги расклопува клучните точки на практичното работење и помага точно да се совладаат вештините за зајакнување на алуминиумските профили.
Што значи „стврднување на алуминиум“?
Стврднувањето на алуминиум, исто така познато како старечко стврднување или стврднување со врнежи, е основен процес за подобрување на јачината и цврстината на алуминиум и алуминиумски легури преку термичка обработка. Основниот принцип е дека алуминиумот се загрева до одредена температура, така што легираните елементи се целосно растворени и потоа брзо се ладат за да формираат презаситен цврст раствор. Оваа нестабилна микроструктура доведува до бавно таложење на ситни таложени фазни честички, кои ефикасно го попречуваат движењето на дислокацијата во металот, со што значително ги подобруваат механичките својства на профилот без промена на неговата форма. Овој процес е широко користен во модерната индустрија, особено во сценарија кои бараат рамнотежа помеѓу силата и леснотијата. За разлика од другите методи на стврднување, старечкото стврднување може прецизно да ги регулира својствата на алуминиумот и има висока димензионална стабилност во текот на процесот, што го прави клучна технолошка поддршка за воздушната, автомобилската и другите полиња со висока класа.
Главните предности на алуминиумот за стврднување на возраста
Стврднувањето на возраста носи голем број на скокови во перформансите на алуминиумските профили, давајќи им незаменливи предности во широк опсег на сценарија за примена. Прво, насила и цврстинана алуминиумските профили се значително подобрени. Преку зајакнувачкиот ефект на таложените фазни честички, цврстината на истегнување и цврстината на алуминиумските профили може да достигне неколку пати поголема од онаа на необработената состојба, притоа одржувајќи мала густина, со што се реализира основната побарувачка на „лесни и силни“. Оптимизираната структура на зрната е уште еден белег, строгата контрола на параметрите на процесот може да формира униформа дистрибуција на фино преципитираната фаза, така штомеханичките својства на алуминиумот е постабилен, за да се избегне неуспех предизвикан од локални слаби точки. Во однос наотпорност на абење и отпорност на корозија, тврдоста на површината на зацврстениот алуминиум е зголемена за подобро да се спротивстави на губењето на триење, а некои од легурите се обработуваат за да ја подобрат отпорноста на корозија, што е особено погодно за сурови средини како што се морски и надворешни. Стабилност на димензиите е исто така истакната предност на возраст стврднување, термичка обработка процес деформација е многу мал, може да ги исполни барањата за димензионална точност на прецизните делови. Дополнително, со прилагодување на температурата и времето на стареење, механичките својства на алуминиумот можат флексибилно да се прилагодат за да се најде најдобрата рамнотежа помеѓу цврстината, цврстината, еластичноста и во споредба со другите процеси на зајакнување, стврднувањето на возраст е поисплатливо и погодно за индустриско производство од големи размери.
Различни видови на алуминиумска топлинаТретман
Греење
Греењето е еден од најосновните процеси во термичка обработка на алуминиум и се користи за елиминирање на стврднувањето кое се јавува при ладно работење, ковање и други процеси. Процесот се состои од загревање на алуминиумот до температурен опсег од 570°F до 770°F, задржување од 30 минути до 3 часа во зависност од големината на профилот и составот на легура, а потоа полека се лади до собна температура. Овој процес ги обновува лизгачките површини во алуминиумот, ги ослободува акумулираните внатрешни напрегања и повторно ја стабилизира структурата на зрната. Пластичноста на жарениот алуминиум е значително зголемена, што го олеснува извршувањето на последователните процеси на свиткување, печат и други процеси на формирање, како и коригирање на изобличувањата на искривувањето што се јавуваат при лиење и спречување на пукање при употреба. И легурите што се обработуваат со топлина и легурите што не се обработуваат со топлина може да се варат за да се подобри обработливоста.
Топлина на растворотТтретманПроцес
СТермичката обработка на растворот е критичен чекор пред старечкото стврднување, а нејзината основна цел е целосно да ги раствори легираните елементи во алуминиумот за да формира хомоген еднофазен цврст раствор. Процесот вклучува загревање на алуминиумот на 825°F-1050°F (малку под точката на топење на легурата), со време на задржување приспособено според големината на делот, кое се движи од околу 10 минути за мали делови до до 12 часа за големи делови. По загревањето, алуминиумот брзо се гаси, обично во вода или полимерен раствор. Гаснењето со вода е брзо и го спречува раното таложење на легираните елементи до максимален можен степен, обезбедувајќи презаситен цврст раствор;додека гаснењето со полимер е посоодветно за сложени форми или профили со тенкоѕидни ѕидови, со што се намалуваат внатрешните напрегања што се создаваат при процесот на ладење и се намалува ризикот од пукање и деформација. По обработката со цврст раствор, алуминиумот е во мека состојба, што ја олеснува последователната обработка и го подготвува за конечното стареење на стврднување.
Хомогенизирање
Хомогенизирањето главно се користи за лиење на алуминиумски профили за да се реши проблемот на сегрегација на составот што се јавува за време на процесот на лиење. За време на ладењето со лиење, надворешниот слој на алуминиум прво се зацврстува за да формира чисти алуминиумски зрна, додека легираните елементи со повисоки точки на топење ќе се соберат во центарот, што резултира со нерамномерни внатрешни и надворешни својства на профилот и влијае на последователната обработка и употреба. Третманот за хомогенизација се изведува со загревање на лиениот алуминиум на 900°F-1000°F, држејќи го одреден временски период за да се овозможи целосно дифузија на легираните елементи и постигнување рамномерна распределба на компонентите, а потоа полека се лади за да се поправи оваа состојба. По третманот, севкупните механички својства на лиениот алуминиум имаат тенденција да бидат конзистентни, што го прави помалку тешко да се обработи и ефикасно ги спречува дефектите на обликувањето или структурните дефекти за време на употребата поради локални разлики во составот.
Стареење
Стареење третман е јадрото на врската на алуминиум стврднување, поделени на природно стареење и вештачко стареење на два начина, суштината е да ги споделите со презаситени цврст раствор по цврст раствор третман врнежи од униформа фини врнежи фаза честички. Природното стареење не бара дополнително загревање, изгасениот алуминиум може да се стави во средина на собна температура, поголемиот дел од ефектот на стврднување е завршен во рок од 24 часа, целосно стабилизиран може значително да ја подобри јачината и цврстината. Овој метод е погоден за сценарија кои не бараат висок производствен циклус и релативно благи барања за изведба, но треба да се забележи дека процесот на обликување треба да се изврши што е можно поскоро по завршувањето на процесот на стареење за да се избегне прекумерната цврстина да влијае на работата. Вештачкото стареење (исто така познато како стврднување со врнежи) го забрзува таложеното таложење на фазата со активно загревање, загревање на алуминиумот на 240°F-460°F, задржување 6-24 часа, а потоа ладење. Овој метод е поефикасен и попрецизен во контролирањето на својствата, овозможувајќи му на алуминиумот да постигне повисоки нивоа на јачина за апликации од високата класа каде тврдоста е критична. Параметрите за вештачко стареење варираатзначително од легура до легура и бараат строги температурни и временски профили врз основа на конкретниот материјал.
Разбирање на ознаките на алуминиумски темперамент и вообичаени типови
Алуминиумските екструзии имаат шифра за статус прикачен на бројот на основната легура, на пр., „-T73“ во 7075-T73 е статусната шифра. Алуминиумските легури имаат четири ознаки за основните услови, -F (обработена со машинска обработка), -O (загреана), -H (зацврстена со напрегање) и -T (термички обработена). Петтата ознака, - W, се користи за опишување на изгасната состојба по термичка обработка со раствор и пред вештачко стареење или стареење на собна температура. Следниве се специфични дефиниции за секој тип на состојба: H111: Се применува на производи со стврднување на напрегање под барањата наконтролирана состојба H11. H112: Се однесува на производи кои природно стекнале одредена состојба за време на обликувањето (нема посебна контрола на стврднувањето на напрегањето или термичка обработка), но имаат дефинирани ограничувања на механичките својства. Следниве шифри за состојба од серијата H се користат исклучиво за деформирани алуминиумски легури со номинална содржина на магнезиум од повеќе од 4%: H311: За производи со стврднување на напрегање под барањата на контролираната состојба H31. Т1: Природно старее до во основа стабилна состојба по ладењето со процес на формирање на висока температура. T2: Анилирана состојба (применливо само за лиени производи). Т3: Ладно работење по термичка обработка на растворот, применливо за производи каде што цврстината е зголемена со ладна работа или каде што улогата на ладна работа во процесот на израмнување и исправување е вклучена во разгледувањето на ограничувањата на механичките својства. Т4: термичка обработка со цврст раствор по природно стареење во основа стабилна состојба, применлива за термичка обработка со цврст раствор без ладна работа, или ладна работа во процесот на израмнување, исправување, улогата на ладно работење не е вклучена во граничната вредност на механичките својства на разгледување на производот. Т5: По ладењето со процес на калапи со висока температура, третман на вештачко стареење. Т6: Термичка обработка на растворот проследена со вештачко стареење, ограничувањата на механичките својства не се засегнати со ладна работа, повеќето од легурите во состојба - W и - T4 состојба можат да достигнат - состојба T6 по вештачко стареење. Т7: Термичка обработка на растворот проследена со стабилизација, погодна за производи кои се стабилизирани над точката на максимална јачина за да се постигне контрола на димензионалниот раст и контрола на преостанатиот стрес. Т8: Термичка обработка со цврст раствор проследена со ладна работа, а потоа вештачко стареење, за производи каде што цврстината е зголемена со ладна работа или каде што улогата на ладна работа во процесот на израмнување и исправување е земена предвид при разгледувањето на ограничувањата на механичките својства.
Фактори кои влијаат на цврстината на алуминиумот
Содржина на легирани елементи
Легурните елементи се основните фактори кои ја одредуваат тврдоста на алуминиумските профили, а односот на различните елементи директно влијае на ефектот на стврднување. На пример, 7075 алуминиумска легура содржи 5,1%-6,1% цинк, 1,2%-2,0% бакар и 2,1%-2,9% магнезиум, цврстината е значително повисока од онаа на 6061 алуминиумска легура, додека 6061 алуминиумска легура со магнезиум. и како 4%-0.0% главна легура на 5%. елементи, цврстината е релативно мала, но со подобра заварливост и обработливост. Цинкот, бакарот и магнезиумот се основните елементи за подобрување на цврстината на алуминиумот, а нивната содржина треба прецизно да се регулира во согласност со барањата за примена: високата содржина на легирани елементи е погодна за постигнување на крајната јачина на сценариото, додека избалансиран сооднос може да ги земе предвид и силата и преработувачките перформанси на општите потреби на индустријата.
ТоплинаТтретманПараметри
Процесот на термичка обработка е основно средство за регулирање на тврдоста на алуминиумските профили, а отстапувањето на секој параметар директно ќе влијае на конечната цврстина. Температурата и времето на одржување на третманот со цврст раствор треба да се осигура дека легираните елементи се целосно растворени, недоволната температура или времето на задржување е прекратко ќе доведе до недоволно растворање, последователниот ефект на стврднување на стареењето значително се намалува; брзината на гаснење ја одредува стабилноста на презаситениот цврст раствор, бавното ладење ќе направи легираните елементи однапред да се таложат, намалувајќи го потенцијалот на стврднување. Вештачкото стареење во температурата е премногу висока или предолго ќе ја намали цврстината; температурата е премногу ниска или времето не е доволно цврстина не е до стандард. Температурата и влажноста на природната средина за стареење, исто така, ќе влијаат на стапката на стврднување и крајната цврстина, а складирањетоОколината треба да се контролира.
Производство и готова состојба
Процесот на производство и крајната состојба на алуминиумот влијаат на цврстината. Алуминиумот произведен со топло пресување или леење обично е со помала цврстина; ладно обработен алуминиум е потежок преку работно стврднување. Состојбата на површината на готовиот производ влијае на резултатите од тестот за цврстина, на пр. оксидираните слоеви, гребнатини и масло може да предизвикаат искривување на тестот, додека мазната површина повеќе ја рефлектира вистинската цврстина. Редоследот на последователна обработка е исто така критичен. Обемната обработка по стареењето може да резултира со губење на цврстината поради ослободување од внатрешен стрес.
Вообичаени грешки при стврднување на алуминиум
Проблеми со пукање со деформација и стврднување
Стврднувањето на алуминиумските профили често резултира со изобличување и пукање порадинерамномерно ладење и внатрешни напрегања. Остри внатрешни агли, варијации во дебелината на напречниот пресек, тенки ѕидови и асиметрични форми се склони кон концентрации на стрес и го зголемуваат ризикот од пукање. Може да се реши од аспекти на дизајнот и процесот. Дизајнот треба да биде заоблен агли за да се избегнат остри агли и остри промени во дебелината; процес треба да бидат избрани во согласност со профилот калење медиум, сложени или тенкоѕидните делови може да се избере полимерен раствор наместо чиста вода. Во исто време, употребата на сложувалки и тела за контрола на поставувањето и насоката на ладење може да ја намалат деформацијата.
Недоволното стврднување се должи на недоволно стареење, што може да резултира од премногу ниска температура на стареење, недоволно време на задржување или несоодветен третман со раствор, што резултира со премалку легирани елементи што можат да таложат. Дополнително, ако гасењето се остави премногу долго пред вештачкото стареење, природното стареење ќе се случи порано, слабеејќи го ефектот на зајакнување, што исто така може да резултира со супстандардна цврстина. Прекумерното стареење се должи на превисоката температура или времето е предолго, што резултира со растат честичките од преципитираната фаза, се зголемува растојанието, ефектот на зајакнување е ослабен, така што цврстината на алуминиумскиот материјал се намалува, цврстината се зголемува. Клучот за одредување на под или над-стареењето во конзистентноста на цврстината: целата серија на ниска цврстина е проблем со параметарот, локалната нерамномерност е нерамномерна распределба на температурата на печката или делови поради премногу густа. За да се избегнат ваквите проблеми треба строго да се калибрира опремата за термичка обработка за да се осигура дека точноста на контролата на температурата е во опсег од ± 5-10 ° C; според степенот на легура и големината на деловите за да се развие прецизна крива на стареење, за да се избегне слепо прилагодување на параметрите; изгасените делови треба да се пренесат на вештачки процес на стареење што е можно поскоро, генерално не треба да биде повеќе од 4 часа, за да се спречи природното стареење вишок.
Мерки на претпазливост заСспореднаХјадетеТтретман
Кога ефектот на стврднување на алуминиумот не е на ниво на стандард, во некои случаи може да се поправи со секундарна термичка обработка, но треба да се следат строгите спецификации. Секундарната термичка обработка обично бара третман со повторно раствор и стареење, но ако алуминиумот поминал низ неколку термички третмани, тоа може да доведе до груба големина на зрното, што влијае на севкупните перформанси. Температурата на секундарниот цврст раствор треба да биде малку пониска од првиот пат, за да се избегне прегревање да доведе до раст на зрната или до топење на границата на зрното; калење треба да се обрне поголемо внимание на ладење униформност, бидејќи првичното стврднување на внатрешниот стрес е сложено и лесно до секундарно пукање. По втората термичка обработка, цврстината и перформансите треба повторно да се тестираат за да се обезбеди усогласеност со барањата.
Како да се тестира цврстината на алуминиум
Тестирање на цврстина на Роквел
Тестот за цврстина на Роквел е лесен за ракување и ефикасен при тестирање на цврстина на алуминиум, погоден за контрола на квалитетот на серијата. Тврдоста се одредува според длабочината на вдлабнување на вовлекувачот под оптоварување, а вредноста на тврдоста се пресметува со пресметување на длабинската разлика по претходното оптоварување и главното оптоварување. Тестот за цврстина на алуминиумскиот профил најчесто ја прифаќа скалата HRB, користејќи оптоварување од 100kgf и челична топка вовлекувач, погодна за алуминиум со мала цврстина; армиран алуминиум со поголема цврстина може да избере друга Rockwell скала. Овој метод е брз, директно читање, мало вдлабнување и мало оштетување на профилот.
БринелХгорчинаТest
Бринел тестот за цврстина прифаќа челична топка со голем дијаметар и големо оптоварување, погодни за откривање на алуминиумски профили за леење груби зрна или големи алуминиумски делови. Формира голема вдлабнатина на површината, ги просекува разликите во составот на материјалот и големината на зрната и добива репрезентативна вредност на тврдоста. Тестот треба да го измери дијаметарот на вдлабнувањето и да ја пресмета вредноста на HB, што може да избегне погрешно проценување на локалните тврди и меки точки и да ја одрази целокупната цврстина, но вдлабнувањето е големо и не е погодно за прецизни готови производи.
ВикерсХгорчинаТest
Тестот за цврстина на Викерс е разновиден и може да мери различни цврстина на алуминиумски профили. Користи дијамантски тетрагонален вовлекувач, применува променливо оптоварување и ја пресметува тврдоста според дијагоналата на вдлабнувањето. Широк опсег на оптоварување, микроскопско и макроскопско тестирање, способно да се измери премази, мали површини и целокупна цврстина, висока прецизност, погоден за научни истражувања и други тешки сценарија, но бара специјализиран персонал за работа и анализа.
Кнуп Тест за цврстина
Тестирањето на тврдоста на Кнуп користи вовлекувач во облик на дијамант за да формира тенко вдлабнување и ја пресметува цврстината со мерење на долгата дијагонала. Нејзиното оптоварување од 10-1000 gf е погодно за тестирање на кршливи материјали, тенок алуминиум, премази и блиски области. Плиткото, долго вдлабнување спречува пукање на примерокот и е особено погоден за тенок или површински обработен алуминиум. За анизотропен алуминиум, прилагодувањето на насоката на тестот ги одразува разликите во цврстината и обезбедува посеопфатни податоци за перформансите.
Рихтер тест за цврстина
Рихтеровиот тест за цврстина е пренослив метод за инспекција на лице место што ја проценува тврдоста на алуминиумот со удар на топката од волфрам карбид на површината имерење на стапката на враќање, со повисоки стапки на враќање што резултира со поголема цврстина. Рихтеровиот тест за цврстина е флексибилен, брз и не е ограничен со примероци, што го прави погоден за земање примероци од големи работни парчиња. Сепак, точноста е мала и подложна на површинските услови, така што обично се користи за почетен скрининг, додека критичните делови сè уште треба да се комбинираат со други точни методи.
БреготХгорчинаТest
Тестирањето на цврстина на брегот најчесто се користи за тестирање на еластомери и мека пластика, а поретко се користи при тестирање на алуминиумски профили, но може да се користи за проценка на површинската цврстина на мекитеалуминиумлегури или композити од алуминиумска матрица. Принципот е да се измери длабочината на вдлабнување со помош на вовлекувач со пружини, со различни скали што одговараат на различни опсези на цврстина, на пр. Shore A за мека гума и Shore D за тврда пластика. При тестирање на алуминиум, тестот за тврдост Shore е применлив само за специфични сценарија. Ако треба да ја процените цврстината на меките облоги на површината на алуминиум или да тестирате чист алуминиумски профили со многу мала цврстина, треба да обрнете внимание на изборот на вистинската скала за да избегнете искривување на резултатите од тестот.
Заклучок
Стврднувањето на алуминиумските профили бара рамнотежа помеѓу параметрите на процесот, својствата на легура и стандардите за тестирање за да се избегнат вообичаените заблуди. Научната употреба на методите за термичка обработка и тестирање може да ги максимизира перформансите на алуминиумот и да ги задоволи врвните потреби на многу области.
Henan Retop Industrial Co., Ltd. Ќе биде таму секогаш каде и да ви треба
Стареење
