Mis on alumiiniumi lõõmutamistemperatuur alumiiniumi 6061 jaoks?

Enamik insenere võitleb 6061 alumiiniumi õigete lõõmutamistingimuste leidmisega. Väärad temperatuurid põhjustavad vastuolulisi mehaanilisi omadusi, pragunemist või materjali raiskamist.

6061 alumiiniumi ideaalne lõõmutamistemperatuur on umbes 775°F (415°C), mida hoitakse 2-3 tundi, millele järgneb kontrollitud ahju jahutamine.

Paljud ei mõista, kui oluline on leotusaeg ja jahutuskiirus. Selles artiklis selgitan iga muutujat, et aidata teil vältida katsetamist ja eksimusi.

Millises temperatuurivahemikus saavutatakse 6061 sulami täielik lõõmutamine?

Enamik tootjaid tegeleb segaste soovitustega kuumtöötlemise kohta. Mõnedes allikates on loetletud laiad temperatuurivahemikud või puuduvad konkreetsed ajaperioodid.

6061 alumiiniumi täielikuks lõõmutamiseks kuumutage seda umbes 415 °C (775 °F). See temperatuur võimaldab ümberkristalliseerumist, ilma et see läheneks sulamistemperatuurile.

Rekristalliseerumine algab, kui temperatuur tõuseb üle 260 °C (500 °F), kuid täielik lõõmutamine nõuab kõrgemat ja ühtlast temperatuuri. Eesmärk on vähendada sisepingeid ja taastada metalli mikrostruktuur. Temperatuuril 775°F muutub materjal piisavalt pehmeks, et seda saaks sügavvormida või edasi töödelda.

Täieliku lõõmutamise tingimuste mõistmine

6061 on sadestuskarastatav alumiiniumisulam, mis tähendab, et selle kõvadus sõltub selle kuumtöötlemise ajaloost. Täielik lõõmutamine eemaldab kõik varasemad karastusefektid. See tekitab pehme, plastilise aluse, mida nimetatakse "O"-seisundiks.

Siin on esitatud lõõmutamistemperatuuri vahemikud ja oodatavad tulemused:

Iga temperatuur üle 800°F võib põhjustada terade karmistumist, moonutamist ja mehaanilise profiili kahjustumist. Seega on oluline vältida ülekuumenemist lõõmutamise ajal.

Kuidas mõjutab lõõmutamine 6061 kõvadust ja mikrostruktuuri?

Võiksite arvata, et lõõmutamine muudab alumiiniumi lihtsalt pehmemaks. Kuid see teeb palju enamat. See muudab metalli struktuuri.

Lõõmutamine vähendab oluliselt kõvadust ja asendab pingestatud terad peente, võrdsete teradega, mis muudab sulami plastilisemaks ja paremini töödeldavaks.

Vormimise või ekstrusiooni käigus tekivad 6061-l piklikud terad ja suur dislokatsioonitihedus. See sisepinge on nagu nähtamatu kahjustus. Lõõmutamine parandab selle. Aatomid reorganiseeruvad uueks, pingevabaks struktuuriks.

Mikrostruktuuri muutused

Temperatuuri tõustes toimuvad järgmised muutused:

1. Taastumisfaas (250-350°C): Dislokatsioonide tihedus väheneb. Tekib väike pehmenemine.
2. Ümberkristallisatsioon (350-415°C): Uued terad tekivad. Metall muutub palju pehmemaks.
3. Terade kasv (>415°C): Kui seda hoitakse liiga kaua, kasvavad terad suureks, vähendades sitkust.

Siin on kokkuvõtlik tabel muutuste kohta lõõmutamise ajal:

Need muudatused on kasulikud enne sügavvormimist või CNC-töötlemist. Kui aga kavatsete sulamit uuesti kuumtöödelda (nt T6-ni), vältige lõõmutamise ajal liigset terade kasvu.

Milline on optimaalne leotamise aeg lõõmutamistemperatuuril?

Paljud kauplused kasutavad leotusaja määramiseks katse ja eksituse meetodit. Kuid ebaühtlased tulemused toovad kaasa halva tootekvaliteedi ja energia raiskamise.

Alumiiniumi 6061 täielikuks lõõmutamiseks leotage sulamit 415 °C (775 °F) juures 2-3 tundi, et tagada täielik rekristallisatsioon.

Leotusaeg on aeg, mille jooksul metall püsib sihttemperatuuril, mitte aeg, mil ahi on sisse lülitatud. See algab siis, kui metalli südamik saavutab 775°F. Suuremad lõigud vajavad rohkem aega, et sisemiselt ühtlustuda.

Aeg vs. paksus

Üldreeglina suureneb leotusaeg koos metalli paksusega:

Selline aeglane kuumutamine aitab vältida lõõmutamise ajal tekkivaid väändeid või pragusid. Õhukesed lehed võivad saavutada sihttemperatuuri kiiresti, kuid toorikud või vardad vajavad rohkem kannatust.

Lühemad ajad (1 tund või vähem) võivad algatada ainult taastumise, mitte täieliku lõõmutamise. See on kasulik ainult pingevähendamiseks, mitte aga omaduste täielikuks taastamiseks.

Kui energiakulu on probleemiks, kaaluge partiitöötlust, et suurendada tõhusust. Kuid kontrollige alati leotusaega, mis põhineb detailide suurusel ja ühtlusel.

Milline jahutusmeetod järgneb 6061 lõõmutamisele?

On ahvatlev tõmmata osa ahjust välja ja lasta tal õhu käes jahtuda. Kuid see võib lõõmutamisest saadava kasu tühistada.

Pärast lõõmutamist peab 6061 alumiinium aeglaselt jahtuma ahjus - umbes 10 °C tunnis kuni 260 °C (500 °C) - ja seejärel õhu käes jahtuma.

Selline aeglane jahutamine võimaldab uutel teradel stabiliseeruda ilma sisepingete tekkimiseta. Kui metalli jahutatakse liiga kiiresti, võib see deformeeruda, praguneda või omandada ebaühtlased omadused.

Jahutusstrateegia

Siin on soovitatud lõõmutamisjärgne jahutusprotsess:

1. Hoida temperatuuril 775°F (2-3 h): Täielik lõõmutamine.
2. Jahutada kuni 500°F: 50°F/tunnis (umbes 10°C/tunnis).
3. Õhk jahutatakse toatemperatuurini: Kord alla 500°F.

Vältige pärast lõõmutamist sundjahutamist õhus või vees jahutamist, välja arvatud juhul, kui te kavatsete kasutada lahustöötlust. Kiire jahutamine rikub äsja moodustatud terastruktuuri.

Kokkuvõtlik jahutustabel

Minu praktikas viis kontrollitud jahutamise vahelejätmine osade tagasilükkamiseni. Kõvadus varieerus partiide vahel. Kui me alustasime ahju korralikku jahutamist, stabiliseerus toote kvaliteet.

Kokkuvõte

6061 alumiiniumi korralikuks lõõmutamiseks kuumutage kuni 415 °C (775 °F), leotage 2-3 tundi ja jahutage aeglaselt ahjus enne õhu käes jahutamist. See tagab pehme, plastilise materjali, mis on valmis vormimiseks või mehaaniliseks töötlemiseks.