ما هي درجة حرارة تلدين الألومنيوم للألومنيوم 6061؟

يكافح معظم المهندسين للحصول على ظروف التلدين الصحيحة للألومنيوم 6061. تؤدي درجات الحرارة الخاطئة إلى عدم اتساق الخواص الميكانيكية أو التشقق أو إهدار المواد.

تبلغ درجة حرارة التلدين المثالية للألومنيوم 6061 حوالي 775 درجة فهرنهايت (415 درجة مئوية)، ويتم الاحتفاظ بها لمدة 2-3 ساعات، يليها تبريد الفرن المتحكم فيه.

لا يدرك الكثيرون مدى أهمية وقت النقع ومعدل التبريد. سأشرح في هذه المقالة كل متغير لمساعدتك على تجنب التجربة والخطأ.

ما نطاق درجة الحرارة الذي يحقق التلدين الكامل في سبيكة 6061؟

تتعامل معظم الشركات المصنعة بتوصيات مربكة للمعالجة الحرارية. فبعض المصادر تدرج نطاقات درجات حرارة واسعة أو تفتقر إلى فترات زمنية محددة.

لصلب الألومنيوم 6061 بالكامل، قم بتسخينه إلى حوالي 775 درجة فهرنهايت (415 درجة مئوية). تسمح درجة الحرارة هذه بإعادة التبلور دون الاقتراب من نقطة الانصهار.

تبدأ عملية إعادة التبلور مع ارتفاع درجة الحرارة إلى أكثر من 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية)، ولكن التلدين الكامل يتطلب درجة حرارة أعلى وثابتة. والهدف من ذلك هو تخفيف الضغوط الداخلية وإعادة ضبط البنية المجهرية للمعدن. عند درجة حرارة 775 درجة فهرنهايت، تصبح المادة لينة بما يكفي للتشكيل العميق أو لمزيد من التصنيع الآلي.

فهم شروط التلدين الكامل

6061 عبارة عن سبيكة ألومنيوم قابلة للتصلب بالترسيب، مما يعني أن صلابتها تعتمد على تاريخ معالجتها الحرارية. يزيل التلدين الكامل جميع تأثيرات التصلب السابقة. ينتج عن ذلك قاعدة لينة قابلة للسحب - تسمى حالة "O".

فيما يلي تفصيل لنطاقات درجة حرارة التلدين والنتائج المتوقعة:

إن أي درجة حرارة تزيد عن 800 درجة فهرنهايت تخاطر بتخشين الحبيبات وتشويهها وتلف المظهر الميكانيكي. لذلك من الضروري تجنب السخونة الزائدة أثناء التلدين.

كيف يؤثر التلدين على الصلابة والبنية المجهرية في 6061؟

قد تتوقع أن التلدين يجعل الألومنيوم أكثر ليونة. لكنه يفعل أكثر من ذلك بكثير. فهو يغير بنية المعدن ذاتها.

يقلل التلدين من الصلابة إلى حد كبير ويستبدل الحبيبات المتوترة بحبيبات دقيقة متساوية الشكل، مما يجعل السبيكة أكثر قابلية للسحب والتشغيل.

أثناء التشكيل أو البثق، تنشأ 6061 حبيبات ممدودة وكثافة خلع عالية أثناء التشكيل أو البثق. هذا الإجهاد الداخلي يشبه التلف غير المرئي. يعالجه التلدين. وتعيد الذرات تنظيمها في بنية جديدة خالية من الإجهاد.

التغييرات في البنية المجهرية

مع ارتفاع درجة الحرارة، تحدث التغيرات التالية:

1. مرحلة الاسترداد (250-350 درجة مئوية): تنخفض كثافة الخلع. يحدث تليين طفيف.
2. إعادة التبلور (350-415 درجة مئوية): تتكوّن حبيبات جديدة. يصبح المعدن أكثر ليونة.
3. نمو الحبوب (>415 درجة مئوية): إذا تم الاحتفاظ بها لفترة طويلة، تنمو الحبوب بشكل كبير، مما يقلل من صلابتها.

فيما يلي جدول ملخص للتغيرات أثناء التلدين:

هذه التغييرات مفيدة قبل التشكيل العميق أو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. ولكن إذا كنت تخطط لإعادة معالجة السبيكة بالحرارة (على سبيل المثال، إلى T6)، فتجنب النمو المفرط للحبيبات أثناء التلدين.

ما هو وقت النقع الأمثل عند درجة حرارة التلدين؟

تستخدم العديد من المتاجر التجربة والخطأ لتحديد وقت النقع. ولكن النتائج غير المتسقة تؤدي إلى سوء جودة المنتج وإهدار الطاقة.

للتلدين الكامل للألومنيوم 6061، انقع السبيكة في درجة حرارة 775 درجة فهرنهايت (415 درجة مئوية) لمدة 2-3 ساعات لضمان إعادة التبلور الكامل.

وقت النقع هو الوقت الذي يبقى فيه المعدن في درجة الحرارة المستهدفة - وليس الوقت الذي يكون فيه الفرن قيد التشغيل. يبدأ عندما يصل قلب المعدن إلى 775 درجة فهرنهايت. تحتاج المقاطع الأكبر حجمًا إلى مزيد من الوقت لمعادلة درجة الحرارة داخليًا.

الوقت مقابل السُمك

كقاعدة عامة، يزداد وقت النقع مع زيادة سُمك المعدن:

وتساعد عملية التسخين البطيئة هذه أيضًا على منع الالتواء أو التشقق أثناء التلدين. قد تصل الصفائح الرقيقة إلى درجة الحرارة المستهدفة بسرعة، ولكن تحتاج القضبان أو القضبان إلى مزيد من الصبر.

قد تؤدي الأوقات الأقصر (ساعة واحدة أو أقل) إلى بدء التعافي فقط - وليس التلدين الكامل. هذا مفيد لتخفيف الضغط فقط، وليس لإعادة ضبط الخاصية بالكامل.

إذا كان استخدام الطاقة مصدر قلق، ففكر في المعالجة على دفعات لتحسين الكفاءة. ولكن تحقق دائمًا من أوقات النقع استنادًا إلى حجم الجزء والتجانس.

ما طريقة التبريد التي تتبع عملية التلدين 6061؟

من المغري سحب الجزء من الفرن وتركه يبرد في الهواء. ولكن يمكن أن يؤدي ذلك إلى إبطال فوائد التلدين.

بعد عملية التلدين، يجب أن يبرد الألومنيوم 6061 ببطء في الفرن - حوالي 50 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) في الساعة إلى 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية) - ثم يبرد في الهواء.

يسمح هذا التبريد البطيء للحبيبات الجديدة بالاستقرار دون تشكيل إجهاد داخلي. وإذا تم تبريده بسرعة كبيرة، فقد يتشوه المعدن أو يتشقق أو تتطور خواصه إلى خواص غير منتظمة.

استراتيجية التبريد

إليك عملية التبريد بعد التذويب الموصى بها:

1. الانتظار عند درجة حرارة 775 درجة فهرنهايت (2-3 ساعات): نقع كامل الصلب.
2. تبريد حتى 500 درجة فهرنهايت: عند 50 درجة فهرنهايت/ساعة (حوالي 10 درجات مئوية/ساعة).
3. تبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة: مرة واحدة تحت 500 درجة فهرنهايت

تجنّب التبريد بالهواء القسري أو التبريد بالماء بعد التلدين إلا إذا كنت ستستخدم المعالجة بالمحلول. التبريد السريع يعطل بنية الحبيبات التي تكونت للتو.

جدول التبريد الموجز

في ممارستي، أدى تخطي التبريد المتحكم فيه إلى رفض الأجزاء. تفاوتت الصلابة بين الدفعات. وبمجرد أن بدأنا تبريد الفرن بشكل صحيح، استقرت جودة المنتج.

الخاتمة

لتلدين الألومنيوم 6061 بشكل صحيح، قم بتسخينه إلى 775 درجة فهرنهايت (415 درجة مئوية)، وانقعه لمدة 2-3 ساعات، ثم قم بتبريده ببطء في الفرن قبل تبريده بالهواء. يضمن ذلك مادة لينة ومطيلة وجاهزة للتشكيل أو التشغيل الآلي.