Warmtebehandelingseisen voor aluminium extrusie?

Veel defecten aan aluminium extrusies zijn het gevolg van een verkeerde warmtebehandeling. Onderdelen buigen, barsten of verliezen hun sterkte tijdens het gebruik. Kopers richten zich vaak op de legering en de vorm. Over warmtebehandeling wordt te laat gesproken.

Aluminium extrusie warmtebehandeling regelt sterkte, hardheid en stabiliteit door het beheren van temperatuur, tijd en koeling tijdens en na extrusie.

In de praktijk is warmtebehandeling geen optie. Het bepaalt de uiteindelijke prestaties. In dit artikel wordt uitgelegd welke warmtebehandelingen van toepassing zijn, hoe veroudering de eigenschappen verandert, welke legeringen reageren op warmtebehandeling en hoe T5 en T6 in de praktijk verschillen.

Welke warmtebehandelingen zijn van toepassing op aluminium extrusies?

Warmtebehandeling klinkt complex, maar het doel is eenvoudig. Het verandert de interne structuur van aluminium om bruikbare sterkte te bereiken. Niet alle behandelingen doen hetzelfde.

Aluminium extrusies maken doorgaans gebruik van oplossingsgloeien, afschrikken en verouderen om de vereiste mechanische eigenschappen te verkrijgen.

Waarom warmtebehandeling nodig is

Na extrusie is aluminium zacht. De metaalstructuur is niet stabiel. Zonder warmtebehandeling voldoen de meeste profielen niet aan de vereisten inzake belasting of tolerantie.

Warmtebehandeling helpt om:

• Kracht vergroten
• Verbeter de hardheid
• Controle van dimensionale stabiliteit
• Restspanning verminderen

Dit is van cruciaal belang voor structurele en industriële profielen.

Belangrijkste stappen van de warmtebehandeling

De warmtebehandeling voor extrusies omvat meestal verschillende stappen.

Oplossing warmtebehandeling

De extrusie wordt tot een hoge temperatuur verwarmd. Hierdoor lossen legeringselementen op in de aluminiummatrix. De temperatuur is afhankelijk van het type legering.

Doven

Na het verwarmen wordt het profiel snel afgekoeld. Hiervoor wordt water of lucht gebruikt. Door snelle afkoeling worden de legeringselementen op hun plaats vastgezet.

Veroudering

Het profiel wordt op kamertemperatuur of een hogere temperatuur gehouden. Hierdoor kan gecontroleerde neerslag plaatsvinden. Tijdens deze stap neemt de sterkte toe.

Veelvoorkomende behandelingsroutes

Niet elke extrusie maakt gebruik van alle stappen. De route hangt af van de legering en het eindgebruik.

Productierealiteit

In echte fabrieken zorgen de extrusiesnelheid en de perstemperatuur al voor extra warmte. Sommige legeringen maken direct gebruik van deze warmte. Andere hebben aparte ovens nodig.

Kopers moeten vragen:

• Is veroudering natuurlijk of kunstmatig?
• Wordt het blussen geregeld?
• Worden temperaturen geregistreerd?

Deze details zijn van invloed op de consistentie tussen batches.

Hoe beïnvloedt het verouderingsproces de mechanische eigenschappen?

Veroudering wordt vaak verkeerd begrepen. Het klinkt passief, maar het bepaalt de uiteindelijke sterkte. Fouten bij het verouderen leiden tot zachte of broze delen.

Het verouderingsproces regelt de sterkte, hardheid en ductiliteit door te bepalen hoe legeringselementen in aluminium neerslaan.

Wat veroudering werkelijk doet

Tijdens het verouderingsproces vormen zich kleine deeltjes in het metaal. Deze deeltjes blokkeren de dislocatiebeweging. Dit verhoogt de sterkte.

Er zijn twee belangrijke soorten veroudering:

• Natuurlijke veroudering bij kamertemperatuur
• Kunstmatige veroudering bij verhoogde temperatuur

Beide eigenschappen veranderen in de loop van de tijd.

Natuurlijke verouderingseffecten

Natuurlijke veroudering vindt plaats na het afkoelen. Dit kan dagen of weken duren.

Effecten zijn onder meer:

• Geleidelijke krachttoename
• Eigenschap verandert in de loop van de tijd
• Lagere eindsterkte dan bij kunstmatige veroudering

Dit is gebruikelijk voor eenvoudige profielen met een lage sterkte-eis.

Kunstmatige verouderingseffecten

Bij kunstmatige veroudering worden ovens gebruikt. De tijd en temperatuur worden geregeld.

Voordelen zijn onder andere:

• Snellere vastgoedontwikkeling
• Hogere en stabielere sterkte
• Betere batchconsistentie

Dit heeft de voorkeur voor industriële en structurele extrusies.

Eigenschappen veranderen tijdens veroudering

Overmatige veroudering kan de sterkte verminderen. Onvoldoende veroudering maakt het onderdeel te zacht.

Veelvoorkomende verouderingsproblemen

In de praktijk komen verouderingsproblemen vaak voort uit:

• Onjuiste oventemperatuur
• Ongelijkmatige profieldikte
• Slechte luchtcirculatie

Deze problemen veroorzaken sterktevariaties binnen één profiel.

Goede leveranciers houden toezicht op:

• Tijd bij temperatuur
• Laadafstand in ovens
• Koeling na rijping

Hierdoor blijven de eigenschappen binnen de specificaties.

Zijn alle extrusielegeringen warmtebehandelbaar?

Veel kopers gaan ervan uit dat alle aluminiumlegeringen met warmte kunnen worden behandeld. Dit is onjuist. De legeringsfamilie bepaalt de reactie.

Alleen bepaalde aluminium extrusielegeringen zijn warmtebehandelbaar, voornamelijk die welke magnesium en silicium of zink bevatten.

Warmtebehandelbare versus niet-warmtebehandelbare legeringen

Aluminiumlegeringen kunnen worden onderverdeeld in twee grote groepen.

Warmtebehandelbare legeringen worden sterker door veroudering. Niet-warmtebehandelbare legeringen zijn afhankelijk van koudvervorming en samenstelling.

Veelvoorkomende extrusielegeringen

Deze tabel laat zien waarom 6xxx de extrusiemarkten domineert.

Waarom de 6xxx-serie populair is

6xxx-legeringen bieden een evenwicht tussen extrusiegemak en warmtebehandelingsrespons.

Ze bieden:

• Goede oppervlakteafwerking
• Gemiddelde tot hoge sterkte
• Goede corrosiebestendigheid
• Flexibele opties voor warmtebehandeling

Dit maakt ze geschikt voor vele industrieën.

Gevolgen voor het ontwerp

Het gebruik van een niet-warmtebehandelbare legering beperkt de sterkteopties. Ontwerpers moeten dikkere secties gebruiken. Dit verhoogt het gewicht en de kosten.

Met warmte behandelbare legeringen maken het volgende mogelijk:

• Dunnere muren
• Hogere laadcapaciteit
• Betere dimensionale controle

Als je dit vroeg begrijpt, voorkom je later herontwerpen.

Wat is het verschil tussen T5- en T6-behandelingen?

T5 en T6 zijn veelgebruikte termen in tekeningen. Veel kopers gebruiken ze door elkaar. Ze zijn niet hetzelfde.

Het belangrijkste verschil tussen T5- en T6-behandelingen is of er vóór het verouderen een warmtebehandeling met een oplossing wordt toegepast.

Definitie van T5-behandeling

T5 betekent dat de extrusie wordt afgekoeld vanaf de extrusietemperatuur en vervolgens kunstmatig wordt verouderd.

Belangrijkste punten:

• Geen afzonderlijke oplossing warmtebehandeling
• Gebruikt warmte van extrusie
• Lagere energiekosten
• Iets lagere sterkte

Dit is gebruikelijk voor eenvoudige profielen.

Definitie van T6-behandeling

T6 omvat volledige oplossing warmtebehandeling, afschrikken en kunstmatige veroudering.

Belangrijkste punten:

• Afzonderlijke verwarmingsstap
• Gecontroleerde afkoeling
• Hogere sterkte
• Betere consistentie van eigenschappen

Dit wordt gebruikt voor veeleisende toepassingen.

Vergelijking van sterkte

Het verschil is van belang voor de belasting en de veiligheid.

Overwegingen bij de selectie

De keuze tussen T5 en T6 hangt af van:

• Vereiste sterkte
• Profiel dikte
• Tolerantie-eisen
• Kosten doelstellingen

T6 kost meer, maar vermindert het risico. T5 bespaart energie, maar beperkt de prestaties.

Echte productielessen

In de praktijk kunnen sommige profielen vanwege hun dikte niet uniform T6 bereiken. Andere hebben geen volledige T6-sterkte nodig.

Duidelijke communicatie in de offertefase helpt leveranciers om de juiste route te kiezen. Late temperatuurveranderingen vereisen vaak herkwalificatie.

Conclusie

De warmtebehandeling van aluminium extrusies bepaalt de uiteindelijke prestaties. De juiste keuze van de behandeling hangt af van de legering, de verouderingscontrole en de keuze van de temperatuur. Duidelijke warmtebehandelingsvereisten voorkomen sterkteverlies, vervorming en kostbare herbewerkingen.