Was ist die Glühtemperatur für Aluminium 6061?

Den meisten Ingenieuren fällt es schwer, die richtigen Glühbedingungen für Aluminium 6061 zu finden. Falsche Temperaturen führen zu uneinheitlichen mechanischen Eigenschaften, Rissbildung oder Materialverschwendung.

Die ideale Glühtemperatur für Aluminium 6061 liegt bei ca. 415°C (775°F), die 2-3 Stunden gehalten wird, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung im Ofen.

Vielen ist nicht klar, wie entscheidend die Einweichzeit und die Abkühlgeschwindigkeit sind. In diesem Artikel erkläre ich die einzelnen Variablen, damit Sie keine Fehler machen.

In welchem Temperaturbereich wird die Legierung 6061 vollständig geglüht?

Die meisten Hersteller geben verwirrende Empfehlungen für die Wärmebehandlung ab. In einigen Quellen werden weite Temperaturbereiche angegeben oder es fehlen spezifische Zeitspannen.

Um 6061 Aluminium vollständig zu glühen, muss es auf ca. 415°C (775°F) erhitzt werden. Bei dieser Temperatur kann es rekristallisieren, ohne sich dem Schmelzpunkt zu nähern.

Die Rekristallisation beginnt, wenn die Temperatur über 260 °C (500 °F) steigt, aber für das vollständige Glühen ist eine höhere und konstante Temperatur erforderlich. Ziel ist es, innere Spannungen abzubauen und das Gefüge des Metalls wiederherzustellen. Bei 775°F wird das Material weich genug, um tiefgezogen oder weiter bearbeitet zu werden.

Verständnis der Vollglühbedingungen

6061 ist eine ausscheidungshärtbare Aluminiumlegierung, d. h. ihre Härte hängt von ihrer Wärmebehandlung ab. Durch ein vollständiges Glühen werden alle vorherigen Härtungseffekte beseitigt. Dadurch entsteht eine weiche, duktile Basis, der sogenannte "O"-Zustand.

Im Folgenden finden Sie eine Aufschlüsselung der Glühtemperaturbereiche und der erwarteten Ergebnisse:

Bei Temperaturen über 800°F besteht die Gefahr der Vergröberung des Korns, der Verformung und der Beschädigung des mechanischen Profils. Eine Überhitzung während des Glühens ist daher unbedingt zu vermeiden.

Wie wirkt sich das Glühen auf die Härte und das Gefüge von 6061 aus?

Man könnte meinen, dass das Glühen Aluminium nur weicher macht. Aber es bewirkt viel mehr. Es verändert die Struktur des Metalls selbst.

Durch das Glühen wird die Härte stark verringert und die verformten Körner werden durch feine, gleichachsige Körner ersetzt, wodurch die Legierung duktiler und verformbarer wird.

Beim Umformen oder Strangpressen entwickelt 6061 längliche Körner und eine hohe Versetzungsdichte. Diese inneren Spannungen sind wie unsichtbare Schäden. Das Glühen heilt sie. Die Atome reorganisieren sich zu einer neuen, spannungsfreien Struktur.

Veränderungen in der Mikrostruktur

Mit steigender Temperatur kommt es zu folgenden Veränderungen:

1. Erholungsphase (250-350°C): Die Versetzungsdichte nimmt ab. Leichte Erweichung tritt auf.
2. Umkristallisierung (350-415°C): Neue Körner keimen auf. Das Metall wird viel weicher.
3. Wachstum der Körner (>415°C): Wenn sie zu lange gehalten werden, werden die Körner groß, was die Zähigkeit verringert.

Hier ist eine zusammenfassende Tabelle der Veränderungen während des Glühens:

Diese Änderungen sind vor dem Tiefziehen oder der CNC-Bearbeitung von Vorteil. Wenn Sie jedoch planen, die Legierung erneut wärmezubehandeln (z. B. auf T6), vermeiden Sie übermäßiges Kornwachstum während des Glühens.

Was ist die optimale Einwirkzeit bei der Glühtemperatur?

In vielen Geschäften wird die Einweichzeit durch Ausprobieren ermittelt. Uneinheitliche Ergebnisse führen jedoch zu schlechter Produktqualität und Energieverschwendung.

Zum vollständigen Glühen von Aluminium 6061 muss die Legierung 2-3 Stunden lang bei 415°C (775°F) geglüht werden, um eine vollständige Rekristallisation zu gewährleisten.

Die Durchwärmzeit ist die Zeit, in der das Metall auf der Zieltemperatur bleibt - nicht die Zeit, in der der Ofen eingeschaltet ist. Sie beginnt, wenn der Kern des Metalls 775°F erreicht. Größere Abschnitte benötigen mehr Zeit, um sich innerlich auszugleichen.

Zeit vs. Dicke

In der Regel nimmt die Einweichzeit mit der Metalldicke zu:

Dieser langsame Erwärmungsprozess trägt auch dazu bei, Verformungen oder Risse während des Glühens zu vermeiden. Dünne Bleche können die Zieltemperatur schnell erreichen, aber Knüppel oder Stangen brauchen mehr Geduld.

Kürzere Zeiten (1 Stunde oder weniger) können nur eine Erholung, aber kein vollständiges Ausglühen bewirken. Dies ist nur zum Spannungsabbau nützlich, nicht zur vollständigen Rückstellung der Eigenschaften.

Wenn der Energieverbrauch ein Problem darstellt, sollten Sie eine Stapelverarbeitung in Betracht ziehen, um die Effizienz zu verbessern. Überprüfen Sie jedoch stets die Einweichzeiten je nach Größe und Gleichmäßigkeit der Teile.

Welches Kühlverfahren folgt auf das Glühen von 6061?

Es ist verlockend, das Teil aus dem Ofen zu nehmen und es an der Luft abkühlen zu lassen. Aber das kann die Vorteile des Glühens zunichte machen.

Nach dem Glühen muss 6061-Aluminium langsam im Ofen abkühlen - mit etwa 10°C (50°F) pro Stunde bis auf 260°C (500°F) - und dann an der Luft abkühlen.

Diese langsame Abkühlung ermöglicht es den neuen Körnern, sich zu stabilisieren, ohne innere Spannungen zu bilden. Wird das Metall zu schnell abgekühlt, kann es sich verziehen, reißen oder ungleichmäßige Eigenschaften entwickeln.

Strategie zur Kühlung

Hier ist ein empfohlenes Verfahren zum Abkühlen nach dem Glühen:

1. Halten bei 775°F (2-3 h): Vollständig ausglühen lassen.
2. Abkühlen auf 500°F: Bei 50°F/Stunde (etwa 10°C/Stunde).
3. Luftkühlung auf Raumtemperatur: Einmal unter 500°F.

Vermeiden Sie nach dem Glühen eine forcierte Luft- oder Wasserkühlung, es sei denn, Sie wollen eine Lösungsbehandlung durchführen. Durch schnelles Abkühlen wird das gerade gebildete Korngefüge gestört.

Zusammenfassung der Kühltabelle

In meiner Praxis führte das Auslassen der kontrollierten Abkühlung zu Ausschussware. Die Härte variierte von Charge zu Charge. Sobald wir die Ofenkühlung richtig einsetzten, stabilisierte sich die Produktqualität.

Schlussfolgerung

Um 6061 Aluminium richtig zu glühen, erhitzen Sie es auf 415°C (775°F), lassen es 2-3 Stunden lang einwirken und kühlen es dann langsam im Ofen ab, bevor es an der Luft abkühlt. Dies gewährleistet ein weiches, dehnbares Material, das sich gut formen oder bearbeiten lässt.