Каква е температурата на отгряване на алуминий за алуминий 6061?

Повечето инженери се затрудняват да определят правилните условия за отгряване на алуминий 6061. Неправилните температури водят до непостоянни механични свойства, напукване или загуба на материал.

Идеалната температура на отгряване за алуминий 6061 е около 415°C (775°F), поддържана в продължение на 2-3 часа, последвана от контролирано охлаждане в пещта.

Мнозина не осъзнават колко важни са времето за накисване и скоростта на охлаждане. В тази статия ще обясня всяка променлива, за да ви помогна да избегнете пробите и грешките.

В какъв температурен диапазон се постига пълно отгряване на сплавта 6061?

Повечето производители се занимават с объркващи препоръки за термична обработка. В някои източници са посочени широки температурни диапазони или липсва конкретна продължителност на времето.

За пълно отгряване на алуминий 6061 го загрейте до около 415°C (775°F). Тази температура позволява рекристализация, без да се доближава до точката на топене.

Рекристализацията започва при повишаване на температурата над 260°C (500°F), но пълното отгряване изисква по-висока и постоянна температура. Целта е да се намалят вътрешните напрежения и да се възстанови микроструктурата на метала. При 775°F материалът става достатъчно мек за дълбоко формоване или допълнителна обработка.

Разбиране на условията за пълно отгряване

6061 е алуминиева сплав, която се закалява чрез утаяване, което означава, че нейната твърдост зависи от историята на термичната ѝ обработка. Пълното отгряване премахва всички предишни ефекти на втвърдяване. Това създава мека, пластична основа, наречена състояние "О".

Тук е представена разбивка на температурните диапазони на отгряване и очакваните резултати:

Всяка температура над 800 °F крие риск от загрубяване на зърното, изкривяване и увреждане на механичния профил. Затова е важно да се избягва прегряване по време на отгряването.

Как отгряването влияе върху твърдостта и микроструктурата на 6061?

Може би очаквате, че отгряването просто прави алуминия по-мек. Но то прави много повече. То променя самата структура на метала.

Отгряването значително намалява твърдостта и заменя напрегнатите зърна с фини, равномерни, което прави сплавта по-еластична и обработваема.

По време на формоване или екструдиране 6061 развива удължени зърна и висока плътност на дислокациите. Това вътрешно напрежение е като невидима повреда. Отгряването го лекува. Атомите се реорганизират в нова, свободна от напрежение структура.

Промени в микроструктурата

С повишаването на температурата настъпват следните промени:

1. Фаза на възстановяване (250-350°C): Дислокационната плътност намалява. Настъпва незначително омекване.
2. Рекристализация (350-415°C): Създават се нови зърна. Металът става много по-мек.
3. Растеж на зърната (>415°C): Ако се държи твърде дълго, зърната се уголемяват, което намалява здравината.

Ето една обобщена таблица на промените по време на отгряването:

Тези промени са полезни преди дълбоко формоване или CNC обработка. Но ако планирате да обработите сплавта повторно (например до Т6), избягвайте прекомерното нарастване на зърната по време на отгряването.

Какво е оптималното време за накисване при температура на отгряване?

Много магазини използват метода на пробата и грешката, за да определят времето за накисване. Непостоянните резултати обаче водят до лошо качество на продукта и загуба на енергия.

За пълно отгряване на алуминий 6061 накиснете сплавта при 415°C (775°F) за 2-3 часа, за да осигурите пълна рекристализация.

Времето за накисване е времето, през което металът остава на целевата температура, а не времето, през което пещта е включена. То започва, когато сърцевината на метала достигне 775°F. По-големите участъци се нуждаят от повече време, за да се изравнят вътрешно.

Време спрямо дебелината

Като общо правило времето за потапяне се увеличава с дебелината на метала:

Този бавен процес на нагряване също така помага да се предотврати изкривяване или напукване по време на отгряването. Тънките листове могат да достигнат целевата температура бързо, но заготовките или прътите се нуждаят от повече търпение.

По-краткото време (1 час или по-малко) може само да инициира възстановяване, но не и пълно отгряване. Това е полезно само за намаляване на напрежението, а не за пълно възстановяване на свойствата.

Ако потреблението на енергия е проблем, помислете за пакетна обработка, за да подобрите ефективността. Но винаги проверявайте времето за накисване в зависимост от размера на детайла и неговата равномерност.

Какъв метод на охлаждане следва отгряването на 6061?

Изкушаващо е да извадите частта от пещта и да я оставите да се охлади на въздуха. Но това може да отмени ползите от отгряването.

След отгряването алуминият 6061 трябва да се охлади бавно в пещта - с около 50°F (10°C) на час до 500°F (260°C), след което да се охлади на въздух.

Това бавно охлаждане позволява на новите зърна да се стабилизират, без да се образува вътрешно напрежение. Ако се охлажда твърде бързо, металът може да се деформира, напука или да придобие нееднородни свойства.

Стратегия за охлаждане

Ето препоръчителния процес на охлаждане след отгряване:

1. Задържане при 775°F (2-3 часа): Пълно отгряване.
2. Охлаждане до 500°F: При 50°F/час (около 10°C/час).
3. Охлаждане на въздуха до стайна температура: Веднъж под 500°F.

Избягвайте охлаждане с принудителен въздух или охлаждане с вода след отгряване, освен ако не искате да третирате с разтвор. Бързото охлаждане нарушава току-що образуваната зърнена структура.

Обобщена таблица за охлаждане

В моята практика пропускането на контролираното охлаждане водеше до отхвърляне на части. Твърдостта варираше между отделните партиди. След като започнахме да охлаждаме пещта правилно, качеството на продукта се стабилизира.

Заключение

За да отгреете правилно алуминий 6061, загрейте го до 415°C (775°F), накиснете го за 2-3 часа и го охладете бавно в пещта, преди да го охладите на въздух. Това осигурява мек, пластичен материал, готов за формоване или механична обработка.