Wärmebehandlung von Aluminiumprofilen

Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen

Die Wärmebehandlung von Aluminiumprofilen wird verwendet, um die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen zu verändern, aus denen sie gemacht sind, durch Veränderung ihrer Mikrostruktur. Die wichtigsten Härtungsmechanismen in Aluminiumlegierungen sind das Härten durch Zulegieren einer Mischkristalle und das Härten durch Ausscheidung von Sekundärphasen.. Allgemein, einer dieser Mechanismen ist in der Legierung dominant.

Mischkristalle von Aluminiumlegierungen

Die feste Lösung wird durch Erhitzen einer Aluminiumlegierung erhalten, in dem sich alle darin enthaltenen Phasen zu einer homogenen Phase auflösen - Aluminium mit darin gelösten Legierungselementen. Mit steigender Temperatur nimmt die Löslichkeit der Elemente zu, mit sinkender Temperatur - nimmt ab. Der Härtungsmechanismus ist, dass bei ausreichend schneller Abkühlung der Aluminiumlegierung die gelösten Elemente im Atomgitter von Aluminium verbleiben und sich verformen, elastisch verformen. Dieses verzerrte Atomgitter erschwert die Bewegung von Versetzungen und, daher, plastische Verformung der Legierung und erhöht dadurch deren mechanische Festigkeit.

Alterung von Aluminiumlegierungen

Aluminiumlegierungen, die durch das Altern gestärkt werden, enthalten einen gewissen Anteil an löslichen Legierungselementen, z.B, einige Kombinationen von Kupfer, Magnesium, Silizium, Mangan und Zink. Bei entsprechender Wärmebehandlung verbinden sich diese gelösten Atome zu sehr kleinen Partikeln., die sich in den Körnern der Aluminiumlegierung abheben. Dieser Vorgang wird Altern genannt., es passiert also "von selbst" bei zimmertemperatur. Um die Härtung einer Aluminiumlegierung zu beschleunigen und effizienter zu machen, wird die Alterung bei erhöhter Temperatur durchgeführt, sagen wir, 200 ° C.

Härten von Aluminiumprofilen auf einer Presse

Das Presshärten ist eine sehr kostengünstige Technologie zur Wärmebehandlung von Aluminiumprofilen im Vergleich zum Abschrecken durch separate Erwärmung.. Beim Abschrecken auf einer Presse erfolgt die Abkühlung von Aluminiumprofilen aus der Temperatur, mit denen sie die Matrix verlassen. Voraussetzung für das Presshärten – der Temperaturbereich der Erwärmung einer Aluminiumlegierung zum Härten muss mit dem Temperaturbereich von Aluminiumprofilen am Ausgang der Presse übereinstimmen. Das, im Prinzip, durchgeführt nur für "weiche" und "halbharte" Aluminiumlegierungen - technisches Aluminium, Aluminiumlegierungen der Serien 3xxx und 6xxx, sowie niedriglegierte Legierungen der 5xxx-Reihe (mit Magnesium bis 3 %) und einige Aluminiumlegierungen der 7xxx-Reihe ohne Kupferlegierung (7020, 7005 (unsere 1915), 7003). Der Härtungseffekt ist bei 3xxx- und 5xxx-Aluminiumlegierungen sehr vernachlässigbar und, allgemein, nicht berücksichtigt. Die endgültigen mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierungen 3xxx und 5xxx werden durch die thermische Härtung nicht angenommen., und mit anschließender Autofrettage, die Wärmebehandlungsvorgänge umfassen können: ein oder mehrere Glühen. UproDie führende Phase für Legierungen der Serie 6xxx ist die Verbindung Mg₂Und. Weitere Details finden Sie unter. Härten von Aluminiumprofilen auf einer Presse

Presshärten von AD31-Legierungen, 6060 und 6063

Alle Aluminiumlegierungen der Serie 6xxx können direkt auf der Presse gehärtet werden. Um die gelösten Phasen in einer festen Aluminiumlösung zu fixieren, ist es erforderlich, die Aluminiumprofile am Ausgang der Presse mit einer Geschwindigkeit nicht unter einer bestimmten kritischen Geschwindigkeit abzukühlen. Diese Geschwindigkeit hängt von der chemischen Zusammensetzung der Aluminiumlegierung ab.. In der Regel reicht für die meisten Aluminiumprofile eine verstärkte Kühlung durch Lüfter aus., manchmal ist es jedoch notwendig, sie mit Wasser oder einem Gemisch aus Luft und Wasser zu kühlen. Erfolgreiches Härten von Aluminiumlegierungen der Serie 6xxx hängt von der Profildicke ab, sowie von der Art der Legierung und ihrer chemischen Zusammensetzung. Bei zu massiven Aluminiumprofilen, z.B, aus der Legierung AD33 (6061) und einer relativ geringen Pressgeschwindigkeit, kann das Material am Austritt aus der Matrize den Temperaturbereich nicht erreichen, zum Aushärten benötigt und ein Teil der Partikel Mg₂Und wird ungelöst bleiben. Daher mit der anschließenden Luft, oder sogar Wasser, Abkühlen der Profile, deren vollständige Aushärtung funktioniert nicht. In solchen Fällen wird zum Härten in speziellen Öfen eine separate Erwärmung verwendet - meist vertikal, gefolgt von einer Abkühlung. in vertikalen Wassertanks. Nach dem Aushärten der Aluminiumprofile werden diese für 1,5 – 3 % zum Richten und Abbauen von Eigenspannungen.

Alterung von Aluminiumprofilen: künstlich und natürlich

Der letzte Vorgang der Wärmebehandlung von Aluminiumprofilen ist die Alterung, natürlich oder künstlich. Natürliches Altern tritt im Laufe der Zeit auf natürliche Weise auf., unterschiedlich für verschiedene Aluminiumlegierungen - von mehreren Wochen bis mehreren Monaten. Die künstliche Alterung erfolgt in speziellen Alterungsöfen. Typische Wärmebehandlungsarten für einige 6xxx-Aluminiumlegierungen sind in der Tabelle aufgeführt 1.

Tabelle 1

Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen Al-Zn-Mg

Aluminiumlegierungen Al-Zn-Mg ohne Kupferlegierung (7020, 7005 (1915), 7003) werden auch als "halbharte" Legierungen bezeichnet. Sie werden erfolgreich im Karosseriebau eingesetzt., Transportunternehmen, einschließlich, geschweißt, Konstruktionen. Diese Aluminiumlegierungen unterliegen einer guten Alterungshärtung, wenn die Temperatur der Profile am Ausgang der Presse mindestens 400 ° C. Meistens werden sie aufgrund ihrer Neigung zur Spannungskorrosion ganz ohne Zwangskühlung eingesetzt.. Gleichzeitig, z.B, Aluminiumlegierung 1915 sorgt selbst heiß gepresst mit natürlicher Alterung von 30 zu 35 Tage Zugfestigkeit mehr 315 MPa.

Härten von Aluminiumprofilen mit separater Erwärmung

Aluminium mitschwimmt Al–Mit–Mg und Al–Zn–Mg–Mit, sowie Legierungen der Serie Al–Mg mit einem Magnesiumgehalt von mehr 3 % als schwer komprimierbar bezeichnet. Aluminium-Magnesium-Legierungen werden nicht warmgehärtet, und der Prozess der thermischen Härtung von Aluminiumlegierungen Al–Mit–Mg und Al–Zn–Mg–Mit(2xxx und 7xxx) unterscheidet sich deutlich von der Wärmebehandlung von 6xxx-Legierungen, die in der Presse immer temperamentvoll sind. Abschrecken dieser Legierungen, z.B, Legierungen 7075 und 2024 (D16), nur aus separater Beheizung hergestellt, am häufigsten in vertikalen Öfen, gefolgt von schnellem Abschrecken in vertikalen Tanks-Tanks mit Wasser. Abschließende Wärmebehandlung – Alterungsbetrieb – entweder bei Raumtemperatur (natürliche Alterung) oder bei einer bestimmten erhöhten Temperatur für die erforderliche Zeit (künstliche Alterung) durchgeführt.

Härten von harten Aluminiumlegierungen

In der Tabelle 2 die Härtungsphasen von thermisch gehärteten Hartlegierungen werden vorgestellt. Wenn sie zum Abschrecken in einem Ofen erhitzt werden, lösen sie sich in einer festen Lösung auf. Beim Erhitzen wird eine vorgegebene Temperatur gehalten, um eine nahezu homogene feste Lösung zu erhalten. Die Abkühlgeschwindigkeit von Aluminiumprofilen von der Härtetemperatur muss eine bestimmte kritische Geschwindigkeit überschreiten, unterschiedlich für verschiedene Aluminiumlegierungen, um die maximalen Festigkeitseigenschaften und Beständigkeit des interkristallinen im gealterten Zustand zu erhalten. beispielsweise, für Legierung 7075 die Abkühlgeschwindigkeit muss mindestens betragen 300 ° С / s im Temperaturbereich von 400 zu 280 ° C. Gehärtete Aluminiumlegierungen, ausgehärtet, sind instabil. Beim Altern von Aluminiumlegierungen entstehen submikroskopische Partikel der Sekundärphase, die eine unregelmäßige Versetzungsstruktur bilden. Durch die Ausbildung dieses Gefüges wird die Legierung gehärtet.. Die Größe und Verteilung dieser Ausscheidungen bestimmt die optimalen mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung.. Typische Wärmebehandlungsarten einiger harter Aluminiumlegierungen sind in der Tabelle aufgeführt 3. Die Aufheizzeit hängt von der Dicke der Aluminiumprofile ab.

Tabelle 2

Tabelle 3

 

 

 

 

 

 

Quellen:
Aluminium-Extrusionstechnologie / Saha P.
Aluminium und Aluminiumlegierungen: ASM, 1993