Mikä on alumiinin hehkutuslämpötila alumiinille 6061?

Useimmat insinöörit kamppailevat saadakseen oikeat hehkutusolosuhteet 6061-alumiinille. Väärät lämpötilat johtavat epäjohdonmukaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin, halkeiluun tai materiaalin tuhlaamiseen.

Ihanteellinen hehkutuslämpötila 6061-alumiinille on noin 415 °C (775 °F), jota pidetään 2-3 tuntia, minkä jälkeen uuni jäähdytetään hallitusti.

Monet eivät ymmärrä, miten ratkaisevia liotusaika ja jäähdytysnopeus ovat. Tässä artikkelissa selitän jokaisen muuttujan, jotta voit välttää kokeiluja ja virheitä.

Millä lämpötila-alueella 6061-seoksen täydellinen hehkutus saavutetaan?

Useimmat valmistajat käsittelevät sekavia suosituksia lämpökäsittelystä. Joissakin lähteissä luetellaan laajoja lämpötila-alueita tai puuttuvat tarkat kestoajat.

Jos haluat hehkuttaa 6061-alumiinin kokonaan, kuumenna se noin 415 °C:seen (775 °F). Tämä lämpötila mahdollistaa uudelleenkiteytymisen ilman, että sulamispistettä lähestytään.

Uudelleenkiteytyminen alkaa, kun lämpötila nousee yli 260 °C:n (500 °F), mutta täydellinen hehkutus vaatii korkeampaa ja tasaisempaa lämpötilaa. Tavoitteena on poistaa sisäiset jännitykset ja palauttaa metallin mikrorakenne. Kun lämpötila on 775°F, materiaalista tulee riittävän pehmeää syvämuovausta tai jatkokäsittelyä varten.

Täydellisten hehkutusolosuhteiden ymmärtäminen

6061 on saostuskarkaistuva alumiiniseos, mikä tarkoittaa, että sen kovuus riippuu sen lämpökäsittelyn historiasta. Täydellinen hehkutus poistaa kaikki aiemmat karkaisuvaikutukset. Tämä luo pehmeän, sitkeän pohjan, jota kutsutaan "O"-tilaksi.

Tässä on erittely hehkutuslämpötilojen ja odotettavissa olevien tulosten välillä:

Yli 800°F:n lämpötiloissa on vaarana jyvän karkeutuminen, vääristyminen ja mekaanisen profiilin vaurioituminen. Siksi on tärkeää välttää ylikuumenemista hehkutuksen aikana.

Miten hehkutus vaikuttaa 6061:n kovuuteen ja mikrorakenteeseen?

Voisi olettaa, että hehkutus vain tekee alumiinista pehmeämpää. Mutta se tekee paljon muutakin. Se muuttaa metallin rakennetta.

Hehkutus vähentää kovuutta huomattavasti ja korvaa kireät rakeet hienoilla, tasakantaisilla rakeilla, jolloin seos on sitkeämpi ja paremmin työstettävissä.

Muovauksen tai suulakepuristuksen aikana 6061:ssä muodostuu pitkänomaisia rakeet ja suuri sijoittelutiheys. Tämä sisäinen jännitys on kuin näkymätön vaurio. Hehkutus parantaa sen. Atomit järjestäytyvät uudelleen uudeksi, jännityksettömäksi rakenteeksi.

Muutokset mikrorakenteessa

Lämpötilan noustessa tapahtuvat seuraavat muutokset:

1. Palautumisvaihe (250-350 °C): Siirtymätiheys pienenee. Vähäinen pehmeneminen tapahtuu.
2. Uudelleenkiteytyminen (350-415 °C): Uusien jyvien ydintyminen. Metallista tulee paljon pehmeämpää.
3. Jyvien kasvu (>415°C): Jos sitä pidetään liian kauan, jyvät kasvavat suuriksi, mikä vähentää sitkeyttä.

Seuraavassa on yhteenvetotaulukko hehkutuksen aikana tapahtuvista muutoksista:

Näistä muutoksista on hyötyä ennen syvämuovausta tai CNC-työstöä. Jos kuitenkin aiot lämpökäsitellä seoksen uudelleen (esim. T6:een), vältä liiallista raekoon kasvua hehkutuksen aikana.

Mikä on optimaalinen liotusaika hehkutuslämpötilassa?

Monet liikkeet käyttävät kokeilua ja erehdystä liotusajan määrittämiseksi. Epäjohdonmukaiset tulokset johtavat kuitenkin huonoon tuotteen laatuun ja energian tuhlaamiseen.

6061-alumiinin täydellistä hehkutusta varten seosta on liotettava 415 °C:ssa (775 °F) 2-3 tuntia täydellisen uudelleenkiteytymisen varmistamiseksi.

Liotusaika on aika, jonka metalli pysyy tavoitelämpötilassa, ei uunin päälläoloaika. Se alkaa, kun metallin ydin saavuttaa 775 °F. Suuremmat osat tarvitsevat enemmän aikaa tasaantuakseen sisäisesti.

Aika vs. paksuus

Yleissääntönä on, että liotusaika kasvaa metallin paksuuden myötä:

Tämä hidas lämmitysprosessi auttaa myös estämään vääntymisen tai halkeilun hehkutuksen aikana. Ohuet levyt voivat saavuttaa tavoitelämpötilan nopeasti, mutta aihiot tai tangot tarvitsevat enemmän kärsivällisyyttä.

Lyhyemmät ajat (1 tunti tai vähemmän) voivat vain käynnistää palautumisen, eivät täydellistä hehkutusta. Tämä on hyödyllistä vain jännityksen lieventämiseen, ei täydelliseen ominaisuuksien palauttamiseen.

Jos energiankulutus on ongelma, harkitse eräkäsittelyä tehokkuuden parantamiseksi. Tarkista kuitenkin aina liotusajat kappaleiden koon ja tasalaatuisuuden perusteella.

Mikä jäähdytysmenetelmä seuraa 6061- hehkutusta?

On houkuttelevaa vetää osa ulos uunista ja antaa sen jäähtyä ilmassa. Se voi kuitenkin tehdä tyhjäksi hehkutuksen edut.

Hehkutuksen jälkeen 6061-alumiinin on jäähdyttävä hitaasti uunissa - noin 10 °C:n tuntivauhtia noin 260 °C:een - ja jäähdytettävä sitten ilmassa.

Tämä hidas jäähdytys antaa uusille jyville mahdollisuuden vakiintua ilman sisäisiä jännityksiä. Jos metallia jäähdytetään liian nopeasti, se saattaa vääntyä, halkeilla tai saada epätasaisia ominaisuuksia.

Jäähdytysstrategia

Tässä on suositeltu hiilloksen jälkeinen jäähdytysprosessi:

1. Pidetään 775°F:ssa (2-3 h).: Täydellinen hehkutus.
2. Jäähdytä 500°F:een: Noin 10 °C/tunti (50 °F/tunti).
3. Air Cool huoneenlämpötilaan: Kerran alle 500°F.

Vältä pakkoilman jäähdytystä tai vesikylmäämistä hehkutuksen jälkeen, ellet aio käyttää liuotuskäsittelyä. Nopea jäähdytys häiritsee juuri muodostunutta raerakennetta.

Yhteenveto jäähdytystaulukko

Käytännössäni valvotun jäähdytyksen ohittaminen johti hylätyille osille. Kovuus vaihteli erien välillä. Kun aloitimme uunin jäähdytyksen kunnolla, tuotteiden laatu vakiintui.

Päätelmä

Jos haluat hehkuttaa 6061-alumiinia kunnolla, kuumenna 415 °C:een (775 °F), anna vaikuttaa 2-3 tuntia ja jäähdytä hitaasti uunissa ennen ilmajäähdytystä. Näin saadaan pehmeää, sitkeää materiaalia, joka on valmis muotoiluun tai työstöön.