Požadavky na tepelné zpracování hliníkových výlisků?

Mnoho poruch hliníkových výlisků je způsobeno nesprávným tepelným zpracováním. Díly se ohýbají, praskají nebo ztrácejí pevnost při provozu. Kupující se často zaměřují na slitinu a tvar. Tepelné zpracování je diskutováno příliš pozdě.

Tepelné zpracování hliníku řídí pevnost, tvrdost a stabilitu řízením teploty, času a chlazení během a po vytlačování.

V reálné výrobě není tepelné zpracování volitelné. Určuje konečný výkon. Tento článek vysvětluje, které tepelné zpracování se uplatňuje, jak stárnutí mění vlastnosti, které slitiny reagují na tepelné zpracování a jak se v praxi liší T5 a T6.

Jaké tepelné úpravy se používají na hliníkové výlisky?

Tepelné zpracování zní složitě, ale jeho cíl je jednoduchý. Mění vnitřní strukturu hliníku, aby se dosáhlo použitelné pevnosti. Ne všechny úpravy mají stejný účinek.

U hliníkových výlisků se k dosažení požadovaných mechanických vlastností běžně používá tepelné zpracování roztokem, kalení a stárnutí.

Proč je nutné tepelné zpracování

Po vytlačení je hliník měkký. Struktura kovu není stabilní. Bez tepelného zpracování nemůže většina profilů splnit požadavky na zatížení nebo toleranci.

Tepelné zpracování pomáhá:

• Zvýšení síly
• Zlepšení tvrdosti
• Kontrola rozměrové stability
• Snížení zbytkového napětí

To má zásadní význam pro konstrukční a průmyslové profily.

Hlavní kroky tepelného zpracování

Tepelné zpracování výlisků obvykle zahrnuje několik kroků.

Tepelné zpracování roztoku

Vytlačování se zahřívá na vysokou teplotu. Tím se do hliníkové matrice rozpustí legující prvky. Teplota závisí na typu slitiny.

Hašení

Po zahřátí se profil rychle ochladí. Používá se voda nebo vzduch. Rychlé ochlazení fixuje legující prvky na místě.

Stárnutí

Profil se udržuje při pokojové nebo zvýšené teplotě. To umožňuje řízené srážení. Pevnost se během tohoto kroku zvyšuje.

Běžné způsoby léčby

Krok tepelného zpracování	Účel
Řešení ohřevu	Rozpouštění prvků slitin
Hašení	Uchovávejte pevný roztok
Umělé stárnutí	Zvýšení síly
Přirozené stárnutí	Stabilizace vlastností

Ne každé vytlačování využívá všechny kroky. Způsob závisí na slitině a konečném použití.

Realita výroby

Ve skutečných továrnách již rychlost vytlačování a teplota lisu přidávají teplo. Některé slitiny toto teplo přímo využívají. Jiné potřebují samostatné pece.

Kupující by se měli ptát:

• Je stárnutí přirozené nebo umělé
• Je ochlazování řízeno
• Jsou zaznamenávány teploty

Tyto údaje ovlivňují konzistenci jednotlivých dávek.

Jak proces stárnutí ovlivňuje mechanické vlastnosti?

Stárnutí je často špatně chápáno. Zní to pasivně, ale určuje konečnou sílu. Chyby při stárnutí způsobují měkké nebo křehké díly.

Proces stárnutí řídí pevnost, tvrdost a tažnost tím, jak se v hliníku srážejí legující prvky.

Co stárnutí skutečně způsobuje

Během stárnutí se uvnitř kovu tvoří malé částice. Tyto částice blokují pohyb dislokací. Tím se zvyšuje pevnost.

Existují dva hlavní typy stárnutí:

• Přirozené stárnutí při pokojové teplotě
• Umělé stárnutí při zvýšené teplotě

Obě vlastnosti se v průběhu času mění.

Přirozené účinky stárnutí

Po kalení dochází k přirozenému stárnutí. Může trvat několik dní nebo týdnů.

Účinky zahrnují:

• Postupné zvyšování síly
• Změna vlastnictví v čase
• Nižší konečná pevnost než při umělém stárnutí

To je běžné u jednoduchých profilů s nízkými nároky na pevnost.

Účinky umělého stárnutí

Umělé stárnutí probíhá v pecích. Čas a teplota jsou řízeny.

Mezi výhody patří:

• Rychlejší rozvoj nemovitostí
• Vyšší a stabilnější pevnost
• Lepší konzistence šarží

To je výhodné pro průmyslové a konstrukční výlisky.

Změny vlastností během stárnutí

Majetek	Před stárnutím	Po správném zestárnutí
Pevnost v tahu	Nízká	Vysoká
Tvrdost	Nízká	Střední až vysoká
Tažnost	Vysoká	Snížený, ale kontrolovaný

Nadměrné stárnutí může snížit pevnost. Při nedostatečném stárnutí je díl příliš měkký.

Běžné problémy se stárnutím

V praxi se problémy se stárnutím často projevují:

• Nesprávná teplota trouby
• Nerovnoměrná tloušťka profilu
• Špatná cirkulace vzduchu

Tyto problémy způsobují kolísání pevnosti v rámci jednoho profilu.

Dobrý dodavatel monitoruje:

• Čas při teplotě
• Rozteč zatížení v pecích
• Chlazení po stárnutí

Tím se vlastnosti udržují v rámci specifikace.

Jsou všechny vytlačovací slitiny tepelně zpracovatelné?

Mnoho kupujících předpokládá, že všechny hliníkové slitiny lze tepelně zpracovat. To není pravda. Odezva závisí na rodině slitin.

Tepelně zpracovatelné jsou pouze některé hliníkové slitiny, především ty, které obsahují hořčík a křemík nebo zinek.

Tepelně zpracovatelné a tepelně nezpracovatelné slitiny

Slitiny hliníku se dělí do dvou velkých skupin.

Tepelně zpracovatelné slitiny získávají stárnutím pevnost. Slitiny, které nejsou tepelně zpracovatelné, jsou závislé na zpracování za studena a na složení.

Běžné skupiny slitin pro vytlačování

Série Alloy	Tepelně zpracovatelné	Typické použití
1xxx	Ne	Elektrické, dekorativní
3xxx	Ne	Profily s nízkou pevností
5xxx	Ne	Odolné proti korozi
6xxx	Ano	Stavební, průmyslové
7xxx	Ano	Aplikace s vysokou pevností

Tato tabulka ukazuje, proč 6xxx dominuje trhům s vytlačovacími výrobky.

Proč je řada 6xxx oblíbená

Slitiny 6xxx vyvažují snadnost vytlačování a odezvu na tepelné zpracování.

Nabízejí:

• Dobrá povrchová úprava
• Střední až vysoká pevnost
• Dobrá odolnost proti korozi
• Flexibilní možnosti tepelného zpracování

Díky tomu jsou vhodné pro mnoho průmyslových odvětví.

Důsledky návrhu

Použití slitiny, která není tepelně zpracovatelná, omezuje možnosti pevnosti. Konstruktéři musí použít silnější profily. To zvyšuje hmotnost a náklady.

Tepelně zpracovatelné slitiny umožňují:

• Tenčí stěny
• Vyšší nosnost
• Lepší kontrola rozměrů

Včasné pochopení tohoto problému zabrání pozdějšímu přepracování.

Jaký je rozdíl mezi ošetřením T5 a T6?

T5 a T6 jsou běžné termíny na výkresech. Mnoho kupujících je používá zaměnitelně. Nejsou však totožné.

Hlavní rozdíl mezi úpravami T5 a T6 spočívá v tom, zda se před stárnutím použije tepelné zpracování roztokem.

Definice léčby T5

T5 znamená, že se výlisek ochladí z teploty vytlačování a poté se uměle zestárne.

Klíčové body:

• Žádné samostatné tepelné zpracování roztoku
• Využívá teplo z vytlačování
• Nižší náklady na energii
• Mírně nižší pevnost

To je běžné u jednoduchých profilů.

Definice léčby T6

T6 zahrnuje úplné tepelné zpracování, kalení a umělé stárnutí.

Klíčové body:

• Samostatný krok ohřevu
• Řízené kalení
• Vyšší pevnost
• Lepší konzistence majetku

Používá se pro náročné aplikace.

Srovnání síly

Temperament	Relativní síla	Složitost procesu
T5	Střední	Nízká
T6	Vysoká	Vysoká

Rozdíl má význam pro zatížení a bezpečnost.

Úvahy o výběru

Volba mezi T5 a T6 závisí na:

• Požadovaná pevnost
• Tloušťka profilu
• Požadavky na toleranci
• Cílové náklady

T6 stojí více, ale snižuje riziko. T5 šetří energii, ale omezuje výkon.

Skutečné výrobní lekce

V praxi není možné u některých profilů dosáhnout rovnoměrně T6 z důvodu tloušťky. Jiné zase nepotřebují plnou pevnost T6.

Jasná komunikace ve fázi RFQ pomáhá dodavatelům zvolit správnou cestu. Pozdější změny temperamentu často vyžadují rekvalifikaci.

Závěr

Tepelné zpracování hliníku při vytlačování určuje konečný výkon. Správná volba zpracování závisí na slitině, kontrole stárnutí a volbě temperace. Jasné požadavky na tepelné zpracování zabraňují ztrátě pevnosti, deformaci a nákladnému přepracování.