Hvad er aluminiumsglødningstemperaturen for aluminium 6061?

De fleste ingeniører kæmper med at finde de rigtige udglødningsbetingelser for 6061 aluminium. Forkerte temperaturer fører til inkonsekvente mekaniske egenskaber, revner eller spildt materiale.

Den ideelle udglødningstemperatur for 6061-aluminium er omkring 415 °C (775 °F), som holdes i 2-3 timer, efterfulgt af kontrolleret afkøling i ovnen.

Mange er ikke klar over, hvor afgørende udblødningstiden og afkølingshastigheden er. I denne artikel forklarer jeg hver enkelt variabel, så du kan undgå at prøve dig frem.

Hvilket temperaturområde opnår fuld udglødning i 6061-legering?

De fleste producenter har forvirrende anbefalinger til varmebehandling. Nogle kilder angiver brede temperaturintervaller eller mangler specifikke tidsperioder.

For at udgløde 6061 aluminium helt skal det opvarmes til omkring 415 °C (775 °F). Denne temperatur tillader omkrystallisering uden at nærme sig smeltepunktet.

Rekrystalliseringen begynder, når temperaturen stiger til over 260 °C, men fuld udglødning kræver en højere og mere konstant temperatur. Målet er at aflaste indre spændinger og nulstille metallets mikrostruktur. Ved 775°F bliver materialet blødt nok til dybdeformning eller yderligere bearbejdning.

Forståelse af fuldglødningsbetingelser

6061 er en udskillelseshærdelig aluminiumslegering, hvilket betyder, at dens hårdhed afhænger af dens varmebehandlingshistorie. En fuld udglødning fjerner alle tidligere hærdningseffekter. Dette skaber en blød, duktil base - kaldet "O"-tilstanden.

Her er en oversigt over udglødningstemperaturer og forventede resultater:

Enhver temperatur over 800°F medfører risiko for grovkornethed, forvrængning og beskadigelse af den mekaniske profil. Så det er vigtigt at undgå overophedning under udglødning.

Hvordan påvirker udglødning hårdheden og mikrostrukturen i 6061?

Man skulle tro, at udglødning bare gør aluminium blødere. Men det gør meget mere. Det ændrer selve strukturen i metallet.

Glødning reducerer i høj grad hårdheden og erstatter spændte korn med fine, lige store korn, hvilket gør legeringen mere duktil og bearbejdelig.

Under formning eller ekstrudering udvikler 6061 langstrakte korn og høj dislokationstæthed. Denne indre spænding er som en usynlig skade. Udglødning heler den. Atomerne reorganiseres til en ny, spændingsfri struktur.

Ændringer i mikrostrukturen

Når temperaturen stiger, sker der følgende ændringer:

1. Genopretningsfase (250-350°C): Dislokationstætheden falder. Mindre blødgøring forekommer.
2. Omkrystallisering (350-415°C): Nye korn dannes. Metallet bliver meget blødere.
3. Kornvækst (>415°C): Hvis det holdes for længe, bliver kornene store, hvilket reducerer sejheden.

Her er en oversigtstabel over ændringer under udglødning:

Disse ændringer er gavnlige før dybformning eller CNC-bearbejdning. Men hvis du planlægger at varmebehandle legeringen igen (f.eks. til T6), skal du undgå overdreven kornvækst under udglødningen.

Hvad er den optimale udblødningstid ved udglødningstemperaturen?

Mange værksteder prøver sig frem for at bestemme udblødningstiden. Men inkonsekvente resultater fører til dårlig produktkvalitet og spild af energi.

Ved fuld udglødning af 6061-aluminium skal legeringen lægges i blød ved 415 °C (775 °F) i 2-3 timer for at sikre fuldstændig omkrystallisering.

Udblødningstiden er den tid, metallet forbliver ved måltemperaturen - ikke den tid, ovnen er tændt. Den starter, når kernen i metallet når 775°F. Større sektioner har brug for mere tid til at udligne sig internt.

Tid vs. tykkelse

Som en generel regel øges gennemblødningstiden med metaltykkelsen:

Denne langsomme opvarmningsproces hjælper også med at forhindre vridning eller revnedannelse under udglødningen. Tynde plader kan nå måltemperaturen hurtigt, men billets eller stænger har brug for mere tålmodighed.

Kortere tider (1 time eller mindre) kan kun starte genopretning - ikke fuld udglødning. Dette er kun nyttigt til stressaflastning, ikke til fuld nulstilling af egenskaber.

Hvis energiforbruget er et problem, kan man overveje batchbehandling for at forbedre effektiviteten. Men kontrollér altid iblødsætningstiderne ud fra emnets størrelse og ensartethed.

Hvilken kølemetode følger efter udglødning af 6061?

Det er fristende at tage emnet ud af ovnen og lade det luftkøle. Men det kan ødelægge fordelene ved udglødning.

Efter udglødning skal 6061-aluminium afkøles langsomt i ovnen - med ca. 10 °C (50 °F) i timen ned til 260 °C (500 °F) - og derefter luftafkøles.

Denne langsomme afkøling gør det muligt for de nye korn at stabilisere sig uden at danne indre spændinger. Hvis metallet afkøles for hurtigt, kan det blive skævt, revne eller udvikle uensartede egenskaber.

Strategi for afkøling

Her er en anbefalet afkølingsproces efter udglødning:

1. Hold ved 775°F (2-3 timer): Fuld udglødning i blød.
2. Køl ned til 500°F: Ved 50°F/time (ca. 10°C/time).
3. Luftkøling til rumtemperatur: En gang under 500°F.

Undgå tvungen luftkøling eller vandkøling efter udglødning, medmindre du skal have en opløsningsbehandling. Hurtig afkøling forstyrrer den netop dannede kornstruktur.

Oversigt over køletabeller

I min praksis førte manglende kontrolleret afkøling til kasserede dele. Hårdheden varierede fra parti til parti. Da vi begyndte at køle ovnen ordentligt, blev produktkvaliteten stabiliseret.

Konklusion

For at udgløde 6061-aluminium korrekt skal det opvarmes til 415 °C (775 °F), ligge i blød i 2-3 timer og afkøles langsomt i ovnen, før det luftafkøles. Det giver et blødt, duktilt materiale, der er klar til formning eller bearbejdning.