Изисквания за термична обработка на алуминиеви екструзии?

Много от повредите при екструдирането на алуминий се дължат на неправилна термична обработка. Частите се огъват, напукват или губят здравина при експлоатация. Купувачите често се фокусират върху сплавта и формата. Топлинната обработка се обсъжда твърде късно.

Топлинната обработка на алуминия при екструдиране контролира здравината, твърдостта и стабилността чрез управление на температурата, времето и охлаждането по време и след екструдиране.

В реалното производство термичната обработка не е задължителна. Тя определя крайната производителност. В тази статия се обяснява кои термични обработки се прилагат, как стареенето променя свойствата, кои сплави реагират на термична обработка и по какво се различават Т5 и Т6 на практика.

Какви термични обработки се прилагат за алуминиеви профили?

Термичната обработка звучи сложно, но целта е проста. Тя променя вътрешната структура на алуминия, за да се постигне използваема якост. Не всички обработки вършат една и съща работа.

При алуминиевите екструдирани изделия обикновено се използват термична обработка с разтвор, закаляване и стареене, за да се постигнат необходимите механични свойства.

Защо е необходима термична обработка

След екструдиране алуминият е мек. Металната структура не е стабилна. Без термична обработка повечето профили не могат да отговорят на изискванията за натоварване или толеранс.

Термичната обработка спомага за:

• Увеличаване на силата
• Подобряване на твърдостта
• Контрол на стабилността на размерите
• Намаляване на остатъчното напрежение

Това е от решаващо значение за структурните и промишлените профили.

Основни етапи на топлинна обработка

Топлинната обработка на екструдирани изделия обикновено включва няколко етапа.

Топлинна обработка с разтвор

Екструдирането се нагрява до висока температура. По този начин легиращите елементи се разтварят в алуминиевата матрица. Температурата зависи от вида на сплавта.

Потушаване

След нагряването профилът се охлажда бързо. Използва се вода или въздух. Бързото охлаждане фиксира легиращите елементи на място.

Стареене

Профилът се съхранява при стайна или повишена температура. Това позволява контролирано утаяване. Здравината се увеличава по време на този етап.

Общи начини на лечение

Не при всяко екструдиране се използват всички стъпки. Маршрутът зависи от сплавта и крайната употреба.

Производствена реалност

В реалните фабрики скоростта на екструдиране и температурата на пресата вече добавят топлина. Някои сплави използват тази топлина директно. Други се нуждаят от отделни пещи.

Купувачите трябва да попитат:

• Естествено или изкуствено е стареенето
• Контролира ли се гасенето
• Записват ли се температурите

Тези детайли влияят върху съгласуваността на партидите.

Как процесът на стареене влияе върху механичните свойства?

Стареенето често се разбира погрешно. То звучи пасивно, но определя крайната сила. Грешките при стареенето водят до меки или крехки части.

Процесът на стареене контролира здравината, твърдостта и еластичността чрез управление на начина, по който легиращите елементи се утаяват в алуминия.

Какво наистина прави стареенето

По време на стареенето в метала се образуват малки частици. Тези частици блокират движението на дислокациите. Това увеличава якостта.

Съществуват два основни типа стареене:

• Естествено стареене при стайна температура
• Изкуствено стареене при повишена температура

И двете променят свойствата си с течение на времето.

Естествени ефекти на стареене

Естественото стареене настъпва след охлаждането. То може да отнеме дни или седмици.

Ефектите включват:

• Постепенно увеличаване на силата
• Промяна на собствеността с течение на времето
• По-ниска крайна якост в сравнение с изкуственото стареене

Това е обичайно за прости профили с ниски изисквания за якост.

Ефекти на изкуственото стареене

При изкуственото стареене се използват фурни. Времето и температурата се контролират.

Ползите включват:

• По-бързо разработване на имоти
• По-висока и по-стабилна якост
• По-добра последователност на партидите

Това е предпочитано за промишлени и структурни екструдирани изделия.

Промени в свойствата по време на стареене

Прекаленото стареене може да намали здравината. Недостатъчното стареене оставя частта твърде мека.

Често срещани проблеми, свързани със стареенето

На практика проблемите със стареенето често са свързани с:

• Неправилна температура на фурната
• Неравномерна дебелина на профила
• Лоша циркулация на въздуха

Тези проблеми водят до разлики в якостта в рамките на един профил.

Монитор за добри доставчици:

• Време при температура
• Разстояние на натоварване във фурните
• Охлаждане след стареене

Така свойствата се запазват в рамките на спецификацията.

Могат ли всички сплави за екструдиране да се обработват термично?

Много купувачи предполагат, че всички алуминиеви сплави могат да се обработват термично. Това е погрешно. Фамилията сплави определя реакцията.

Само някои алуминиеви сплави за екструдиране подлежат на термична обработка, главно тези, които съдържат магнезий и силиций или цинк.

Сплави, които могат да се обработват термично, в сравнение със сплави, които не могат да се обработват термично

Алуминиевите сплави се разделят на две големи групи.

Сплавите, които могат да се обработват термично, придобиват якост чрез стареене. Сплавите, които не подлежат на термична обработка, разчитат на студена обработка и състав.

Общи семейства сплави за екструдиране

Тази таблица показва защо 6xxx доминира на пазарите за екструдиране.

Защо серията 6xxx е популярна

Сплавите 6xxx балансират лекотата на екструдиране и реакцията при термична обработка.

Те предлагат:

• Добро качество на повърхността
• Средна до висока якост
• Добра устойчивост на корозия
• Гъвкави възможности за топлинна обработка

Това ги прави подходящи за много индустрии.

Последици от проектирането

Използването на сплав, която не подлежи на топлинна обработка, ограничава възможностите за якост. Конструкторите трябва да използват по-дебели профили. Това увеличава теглото и разходите.

Сплавите, които могат да се обработват термично, позволяват:

• По-тънки стени
• По-голям капацитет на натоварване
• По-добър контрол на размерите

Ранното разбиране на този проблем предотвратява последващо препроектиране.

Каква е разликата между процедурите T5 и T6?

T5 и T6 са често срещани термини в чертежите. Много купувачи ги използват като взаимозаменяеми. Те не са едни и същи.

Основната разлика между обработките T5 и T6 е дали преди стареенето се прилага термична обработка с разтвор.

Определение за лечение с T5

T5 означава, че екструдирането се охлажда от температурата на екструдиране и след това се подлага на изкуствено стареене.

Ключови моменти:

• Без отделна термична обработка на разтвора
• Използва топлина от екструдиране
• По-ниски разходи за енергия
• Малко по-ниска якост

Това е обичайно за простите профили.

Определение за лечение с T6

T6 включва пълна термична обработка на разтвора, закаляване и изкуствено стареене.

Ключови моменти:

• Отделен етап на нагряване
• Контролирано охлаждане
• По-висока якост
• По-добра съгласуваност на собствеността

Той се използва за приложения с високи изисквания.

Сравнение на силата

Разликата е от значение за натоварването и безопасността.

Съображения за подбор

Изборът между T5 и T6 зависи от:

• Необходима якост
• Дебелина на профила
• Изисквания за допустими отклонения
• Целеви разходи

T6 струва повече, но намалява риска. Т5 пести енергия, но ограничава производителността.

Реални производствени уроци

На практика някои профили не могат да достигнат равномерно Т6 поради дебелината си. Други не се нуждаят от пълна якост T6.

Ясната комуникация на етапа на RFQ помага на доставчиците да изберат правилния маршрут. Късните промени в темпото често изискват преквалификация.

Заключение

Топлинната обработка на алуминия при екструдиране определя крайната производителност. Правилният избор на обработка зависи от сплавта, контрола на стареенето и избора на темперамент. Ясните изисквания за термична обработка предотвратяват загубата на якост, изкривяването и скъпоструващата преработка.