Warmtebehandeling aluminiumlegering?

Aluminium onderdelen bereiken vaak niet hun volledige potentieel in sterkte en prestaties zonder de juiste behandeling. Dat geldt vooral voor structurele toepassingen of toepassingen met een hoge belasting.

Warmtebehandeling van aluminium verbetert de sterkte, spanningsbestendigheid en duurzaamheid, vooral voor legeringen uit de 2xxx, 6xxx en 7xxx series.

Als je met aluminium onderdelen werkt, vraag je je misschien af welke warmtebehandelingen je moet gebruiken en waarom timing, legering en veroudering van belang zijn. Laten we er eens in duiken en het allemaal op een rijtje zetten.

Welke aluminiumlegeringen reageren het best op warmtebehandeling?

Aluminiumlegeringen zijn niet allemaal gelijk. Sommige reageren heel goed op hitte, andere veranderen helemaal niet.

Warmtebehandelbare aluminiumlegeringen zijn onder andere de 2xxx, 6xxx en 7xxx series - deze worden sterker en duurzamer door de juiste thermische processen.

De series aluminiumlegeringen zijn onderverdeeld in twee soorten: warmtebehandelbaar en niet-warmtebehandelbaar. Alleen bepaalde series hebben veel baat bij thermische processen.

Families van warmtebehandelbare aluminiumlegering

Waarom deze legeringen?

Deze legeringen bevatten elementen die bij de juiste verhitting en afkoeling versterkende precipitaten vormen. 6061 is bijvoorbeeld een bekende 6xxx legering die veel sterker wordt na een T6 behandeling.

De 1xxx, 3xxx en 5xxx series zijn daarentegen voornamelijk afhankelijk van koudvervormen voor sterkte. Ze hebben weinig baat bij warmtebehandeling.

Wat zijn de belangrijkste soorten warmtebehandeling voor aluminiumlegeringen?

Warmtebehandeling is niet één proces. Het is een opeenvolging. Elke stap beïnvloedt de uiteindelijke eigenschappen van aluminium onderdelen.

Warmtebehandelingen van aluminium omvatten gloeien, warmtebehandeling in oplossing, afschrikken en veroudering - elk met specifieke verbeteringen van eigenschappen als doel.

Verschillende aluminium producten vereisen verschillende behandelingen, afhankelijk van hoe ze gebruikt zullen worden.

Soorten warmtebehandeling

1. Gloeien
   Verwarmt aluminium om het zachter te maken en het gemakkelijker te buigen of te bewerken. Het is handig om spanning te verwijderen na koud vervormen.

2. Oplossing warmtebehandeling
   Hierbij wordt de legering verhit tot een specifieke temperatuur om legeringselementen op te lossen in een vaste oplossing.

3. Doven
   Snel afkoelen van het metaal (vaak in water of lucht) om de opgeloste elementen "in te sluiten" voordat ze kunnen neerslaan.

4. Natuurlijke veroudering (T4)
   Aluminium onderdelen worden bij kamertemperatuur gelaten. Na verloop van tijd vormen zich versterkende precipitaten.

5. Kunstmatige veroudering (T5/T6/T7)
   Verwarm het metaal bij lage temperaturen (bijv. 175°C) om het precipitatieproces te versnellen.

Tabel van warmtebehandelingsfasen

Elke stap moet zorgvuldig getimed en gecontroleerd worden. Een kleine fout in de timing of temperatuur kan de uiteindelijke sterkte, corrosiebestendigheid of stabiliteit beïnvloeden.

Hoe werken oplossings- en verouderingsbehandelingen op aluminiumlegeringen?

De meeste verbeteringen in de sterkte van aluminium komen van oplossingsbehandeling en veroudering. Samen vormen ze de ruggengraat van warmtebehandeling.

Oplossingsbehandeling lost elementen op in de aluminiummatrix en veroudering bepaalt hoe die elementen versterkende deeltjes vormen.

In dit proces worden onderdelen verhit totdat legeringselementen zoals magnesium, silicium of koper oplossen in het aluminium. Daarna worden ze snel afgekoeld.

Dat voorkomt dat die elementen neerslaan. In plaats daarvan blijven de atomen "gevangen" in een oververzadigde oplossing.

Kunstmatige versus natuurlijke veroudering

Natuurlijke veroudering (T4) gebeurt bij kamertemperatuur. Het is eenvoudig maar duurt langer - meestal enkele dagen.

Bij kunstmatige veroudering (T5, T6, T7) wordt het onderdeel opnieuw verhit tot een lagere temperatuur (ongeveer 175°C). Dit zorgt ervoor dat de opgeloste elementen kleine deeltjes vormen.

Deze deeltjes fungeren als wegversperringen voor dislocaties en versterken zo de sterkte en stijfheid.

Veel voorkomende buien en wat ze betekenen

Deze benadering wordt gebruikt voor producten zoals vliegtuigonderdelen, auto-onderdelen, fietsframes en structurele balken.

Waarom controle over de afschakeltijd bij warmtebehandeling van aluminium?

Veel mensen zien het afschrikken over het hoofd, maar het is een cruciale stap. Slechte afschrikken ruïneert alles wat ervoor is gedaan.

Het afkoelen moet snel genoeg gebeuren om de opgeloste stoffen in oplossing te houden, maar gecontroleerd om vervorming of barsten te voorkomen.

Als de koeling te langzaam gaat, beginnen de elementen voortijdig deeltjes te vormen. Dat vermindert de mate van versterking die tijdens het verouderen kan optreden.

Als het afschrikken te agressief is, vooral bij dunne onderdelen, kunnen kromtrekken of inwendige scheuren ontstaan.

Factoren die de afschakeltijd beïnvloeden

• Type legering: Hoge koper- of zinklegeringen moeten sneller worden afgeschrikt.
• Dikte: Dikkere onderdelen houden hitte langer vast, dus moet het blussen sneller gaan.
• Dovend medium: Water dooft sneller dan olie of lucht.

Goede Praktijken

Door de afschrikmethoden aan te passen, passen we elk proces aan de legering en het producttype aan.

Hoe kan ik stress verlichten en de sterkte verbeteren door een warmtebehandeling?

Warmtebehandeling is niet alleen bedoeld om onderdelen sterker te maken, het helpt ze ook om stabiel te blijven onder spanning.

Kunstmatige veroudering en gecontroleerd afschrikken helpen de interne spanning te verminderen, waardoor de onderdelen sterker en stabieler worden.

Tijdens het bewerken, vormen of lassen wordt interne spanning opgebouwd. Hierdoor kunnen onderdelen onder druk buigen, draaien of barsten.

De belangrijkste stressverlichtingsmethoden

1. Kunstmatige veroudering (T6/T7)
   Dit proces brengt sterkte in evenwicht met verminderde interne spanning. T6 is sterker, T7 is stabieler.

2. Ontspannen ontharden
   De onderdelen worden voorzichtig verhit (150-260°C) en langzaam afgekoeld om de opgebouwde spanning te verminderen.

3. Mechanische stretching of vibrerende stressverlichting
   Na het blussen kunnen de onderdelen mechanisch worden uitgerekt om de interne krachten gelijkmatig te verdelen.

Vergelijkingstabel warmtebehandeling

Zonder deze processen kunnen onderdelen na verloop van tijd kromtrekken of defect raken bij herhaalde belasting.

Conclusie

De warmtebehandeling van aluminium bestaat uit een precieze reeks stappen. Van oplossingsbehandeling tot veroudering en afschrikken, elk onderdeel van het proces verandert de structuur van het metaal. Als het goed wordt gedaan, verhoogt het de sterkte, verlicht het interne spanningen en creëert het een product dat betrouwbaar presteert onder zware omstandigheden.