Mi az alumínium izzítási hőmérséklete az alumínium 6061 számára?

A legtöbb mérnök küzd a 6061-es alumínium megfelelő lágyítási körülményeinek meghatározásával. A rossz hőmérséklet következetlen mechanikai tulajdonságokhoz, repedésekhez vagy anyagveszteséghez vezet.

A 6061-es alumínium ideális izzítási hőmérséklete körülbelül 775°F (415°C), 2-3 órán át tartva, majd ellenőrzött kemencehűtés következik.

Sokan nem ismerik fel, hogy az áztatási idő és a hűtési sebesség mennyire fontos. Ebben a cikkben elmagyarázom az egyes változókat, hogy segítsek elkerülni a próbálkozást és a hibázást.

Milyen hőmérséklet-tartományban érhető el a 6061-es ötvözet teljes izzítása?

A legtöbb gyártó zavaros ajánlásokkal foglalkozik a hőkezelésre vonatkozóan. Egyes források tág hőmérsékleti tartományokat sorolnak fel, vagy hiányoznak a konkrét időtartamok.

A 6061-es alumíniumot teljesen ki kell hőkezelni, körülbelül 775°F (415°C) hőmérsékletre. Ez a hőmérséklet lehetővé teszi az átkristályosodást anélkül, hogy megközelítené az olvadáspontot.

Az átkristályosodás akkor kezdődik, amikor a hőmérséklet 260 °C (500 °F) fölé emelkedik, de a teljes lágyítás magasabb és állandó hőmérsékletet igényel. A cél a belső feszültségek enyhítése és a fém mikroszerkezetének visszaállítása. 775°F-on az anyag elég lágy lesz a mélyalakításhoz vagy további megmunkáláshoz.

A teljes izzítási feltételek megértése

A 6061 egy csapadékkal edzhető alumíniumötvözet, ami azt jelenti, hogy keménysége a hőkezelési előzményektől függ. A teljes lágyítás minden korábbi edzési hatást eltávolít. Ez egy lágy, képlékeny alapot hoz létre, az úgynevezett "O" állapotot.

Az alábbiakban a lágyítási hőmérséklet-tartományok és a várható eredmények bontása következik:

A 800°F feletti hőmérséklet a szemcsék durvulását, torzulását és a mechanikai profil károsodását kockáztatja. Ezért a lágyítás során mindenképpen el kell kerülni a túlmelegedést.

Hogyan befolyásolja a lágyítás a 6061 keménységét és mikroszerkezetét?

Azt várhatnánk, hogy a lágyítás csak lágyabbá teszi az alumíniumot. De ennél sokkal többet tesz. Megváltoztatja a fém szerkezetét.

Az izzítás nagymértékben csökkenti a keménységet, és a feszes szemcséket finom, egyenlő tengelyű szemcsékkel helyettesíti, ami az ötvözetet képlékenyebbé és megmunkálhatóbbá teszi.

Formázás vagy sajtolás során a 6061 hosszúkás szemcsék és nagy diszlokációsűrűség alakul ki. Ez a belső feszültség olyan, mint egy láthatatlan sérülés. Az izzítás meggyógyítja. Az atomok új, feszültségmentes szerkezetbe rendeződnek.

Változások a mikroszerkezetben

A hőmérséklet emelkedésével a következő változások következnek be:

1. Visszanyerési fázis (250-350°C): A diszlokációs sűrűség csökken. Kisebb lágyulás következik be.
2. Átkristályosítás (350-415°C): Új szemcsék keletkeznek. A fém sokkal lágyabbá válik.
3. Szemcsenövekedés (>415°C): Ha túl sokáig tartják, a szemcsék megnőnek, ami csökkenti a szívósságot.

Íme egy összefoglaló táblázat a lágyítás során bekövetkező változásokról:

Ezek a változtatások előnyösek a mélyalakítás vagy a CNC megmunkálás előtt. Ha azonban az ötvözet újbóli hőkezelését tervezi (pl. T6-ra), kerülje el a túlzott szemcsenövekedést a lágyítás során.

Mennyi az optimális áztatási idő lágyítási hőmérsékleten?

Sok üzlet próbálgatással és tévedéssel határozza meg az áztatási időt. A következetlen eredmények azonban rossz termékminőséghez és energiapazarláshoz vezetnek.

A 6061 alumínium teljes lágyításához az ötvözetet 775°F (415°C) hőmérsékleten áztassa 2-3 órán keresztül, hogy biztosítsa a teljes átkristályosodást.

Az áztatási idő az az idő, amíg a fém a célhőmérsékleten marad - nem pedig az az idő, amíg a kemence be van kapcsolva. Akkor kezdődik, amikor a fém magja eléri a 775°F-ot. A nagyobb szakaszoknak több időre van szükségük a belső kiegyenlítődéshez.

Idő vs. vastagság

Általános szabályként az áztatási idő a fém vastagságával nő:

Ez a lassú melegítési folyamat segít megelőzni a lágyítás során fellépő vetemedést vagy repedést. A vékony lemezek gyorsan elérhetik a célhőmérsékletet, de a tuskók vagy rudak több türelmet igényelnek.

Rövidebb idő (1 óra vagy annál rövidebb) csak a helyreállítást indíthatja el, nem pedig a teljes lágyítást. Ez csak feszültségcsökkentésre hasznos, nem pedig a tulajdonságok teljes visszaállítására.

Ha az energiafelhasználás aggodalomra ad okot, a hatékonyság javítása érdekében fontolja meg a kötegelt feldolgozást. Az áztatási időt azonban mindig ellenőrizze az alkatrészméret és az egyenletesség alapján.

Milyen hűtési módszer követi a 6061 lágyítást?

Nagy a kísértés, hogy kivegye az alkatrészt a kemencéből, és hagyja, hogy a levegőn lehűljön. Ez azonban visszacsinálhatja a lágyítás előnyeit.

Az izzítás után a 6061-es alumíniumnak lassan kell lehűlnie a kemencében - óránként körülbelül 10 °C-ra (500 °C-ra) -, majd levegőn kell lehűlnie.

Ez a lassú lehűlés lehetővé teszi az új szemcsék stabilizálódását belső feszültségek kialakulása nélkül. Ha túl gyorsan hűl, a fém megvetemedhet, megrepedhet, vagy nem egyenletes tulajdonságokat alakíthat ki.

Hűtési stratégia

Íme egy ajánlott, a sütés utáni hűtési folyamat:

1. Tartsa 775°F-on (2-3 óra): Teljes áztatás.
2. 500°F-ra hűtve: 50°F/óra (kb. 10°C/óra).
3. Léghűtés szobahőmérsékletre: Egyszer 500°F alatt.

Kerülje a kényszermeghűtést vagy a vízzel történő oltást a lágyítás után, kivéve, ha oldatkezelésre készül. A gyors hűtés megbontja az éppen kialakult szemcseszerkezetet.

Összefoglaló hűtési táblázat

Az én gyakorlatomban a szabályozott hűtés kihagyása selejtes alkatrészekhez vezetett. A keménység tételenként változott. Amint elkezdtük a kemence megfelelő hűtését, a termékminőség stabilizálódott.

Következtetés

A 6061-es alumínium megfelelő izzításához melegítse 415 °C-ra (775 °F), áztassa 2-3 órán át, majd lassan hűtse le a kemencében, mielőtt levegős hűtést alkalmazna. Ez biztosítja a lágy, képlékeny, alakításra vagy megmunkálásra kész anyagot.