Ningbo Hersin im Bereich Aluminium undAluminiumBei der W?rmebehandlung ist es wichtig, die aktuellen Probleme zu kennen und Prozessschwankungen und Ger?teabweichungen genau im Auge zu behalten. Um den Kollegen im Bereich der W?rmebehandlung eine Hilfestellung zu geben, hat Ningbo Hersin die am h?ufigsten auftretenden Prozessprobleme zusammengefasst und eine Reihe von gezielten Vorschl?gen zu deren L?sung unterbreitet. Im Folgenden werden diese Themen ausführlicher behandelt.

Fragen zur W?rmebehandlung

Bei der W?rmebehandlung von Aluminium sind die am h?ufigsten gemeldeten Probleme folgende:

1) Falsche Platzierung der Teile

Falsche Platzierung - Bei h?heren Temperaturen w?hrend des Mischvorgangs ist das Produkt weniger steif und wird durch die Schwerkraft leicht zerdrückt und verformt. Durch die richtige Platzierung (Abb. 1) werden diese Probleme vermieden.

suchen.1. Richtige Platzierung der Teile

2) Heizung/Temperaturanstieg zu schnell-Dies kann zu thermischen Verformungen führen und sollte vermieden werden. Die richtige Platzierung der Teile hilft, sie gleichm??ig zu erhitzen.

3) H?here Eigenspannungswerte als erwartet--W?rmebehandlungen ver?ndern nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern wirken sich auch direkt auf das Eigenspannungsniveau aus.

M?gliche Ursachen sind: ein gro?er Unterschied in den Abkühlungsraten zwischen der Oberfl?che und dem Inneren w?hrend des Abschreckens (einschlie?lich der Abkühlung des Gussstücks nach der Erstarrung), eine unangemessene Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs, Temperatur?nderungen in Zwischenschritten usw.

Eigenspannungen h?ngen mit Faktoren wie (gro?en) Unterschieden in der Abkühlgeschwindigkeit, der Querschnittsdicke des Teils, pl?tzlichen ?nderungen der Querschnittsabmessungen und der Festigkeit des Materials zusammen. Es ist zu bedenken, dass die durch das Abschrecken induzierten Spannungen viel gr??er sind als die durch andere Verfahren, einschlie?lich des Gie?ens, induzierten.

4) Schwankung der Zeit/Temperatur/Abschreckparameter-Sie führen zu Abweichungen in den mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften zwischen Teilen und zwischen Chargen.

Zu den Ursachen geh?ren eine zu lange Teiletransferzeit, eine unsachgem??e (zu langsame) Aush?rtung, überhitzung, Unterhitzung oder ?nderungen der Zeit-Temperatur-Parameter w?hrend des Ausscheidungsh?rtungsprozesses. So werden beispielsweise bei zu langer Zeit und zu hoher Temperatur gr??ere Partikel (Ausscheidungen) ausgeschieden.

5) überm??ige Erw?rmung--Dies ist der Fall, wenn ein beginnendes oder eutektisches Schmelzen auftritt. Beispielsweise werden Mischkristall-W?rmebehandlungen bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt vieler Aluminiumlegierungen (insbesondere der 2xxx-Serie, die oft nur wenige Grad unter ihrem Schmelzpunkt liegt) durchgeführt. Geeignete Temperaturen sind erforderlich, um die Aufl?sung der festen Legierungselemente zu f?rdern.

6) Unzureichende Heizung--Dies führt zu einem Verlust der mechanischen Eigenschaften aufgrund einer unzureichenden übers?ttigung. Wenn die Alterungstemperatur zu niedrig und/oder die Alterungszeit zu kurz ist, wird die Bildung der L?sungsatom-Aggregationszone (GP-Zone) nicht leicht erreicht, was zu einer geringen Festigkeit nach der Alterung führt.

7) Unzureichendes Abschrecken verursacht Verformung--Das Problem bzw. die Schwierigkeit in diesem Bereich ist die Bewegung des Werkstücks in das Abschreckmittel, insbesondere wenn manuell abgeschreckt werden muss.

Das Teil muss reibungslos in das Abschreckmittel eintreten. Im Fachjargon der W?rmebehandler hei?t das, dass das Teil nicht gegen das Abschreckmittel "klatschen" darf. Eine gleichm??ige W?rmeübertragung über das gesamte Teil verhindert Abkühlungsunterschiede und Dehnungsunterschiede.

?nderungen des W?rmeübergangs in horizontaler Richtung sind in der Regel ungünstiger als ?nderungen in vertikaler Richtung. Es ist wichtig, das Abschreckmittel auf der richtigen Temperatur zu halten, seine Erw?rmung zu kontrollieren, seinen gleichm??igen Fluss zu gew?hrleisten, das am besten geeignete Abschreckmittel (z. B. Luft, Wasser oder Polymer) zu w?hlen usw.

So kann beispielsweise die Abkühlungsgeschwindigkeit des Polymers für eine bestimmte Anwendung angepasst werden, indem die Konzentration, die Temperatur und die Intensit?t des Rührens variiert werden, um eine gleichm??ige W?rmeübertragung und Abschreckungsgeschwindigkeit w?hrend der Siedephase des Kerns zu gew?hrleisten. Auch die Pflege des Abschreckmittels ist wichtig. Bei Teilen mit komplexen Formen, wie Schmiedestücken, Gussstücken, Flie?pressteilen und Teilen aus dünnen Platten, k?nnen niedrigere Abschreckraten verwendet werden, um das Verformungsverhalten zu verbessern.

8) Oberfl?chensch?lung/Hochtemperaturoxidation-Wir er?rtern dieses Thema ausführlich in "Hochtemperaturoxidation - eine Fallstudie".

9) überm??ige Verschreibung--Dies kann zu einem Verlust der mechanischen Eigenschaften führen. Wenn die Alterungstemperatur zu hoch und/oder die Alterungszeit zu lang ist, erh?ht sich die kritische Keimgr??e der ausgef?llten Phasen im übers?ttigten Mischkristall, was zu einem niedrigeren Festigkeitsindex nach der Alterung führt.

10) Unzureichende Verj?hrungsfrist--Dies kann auch zu einem Verlust der mechanischen Eigenschaften führen.

11) Unzul?ssige natürliche Begrenzung--Die Dauer der natürlichen Alterung schwankt zwischen etwa 5 Tagen für die Legierungen der 2xxx-Serie und etwa 30 Tagen für die anderen Legierungen. Die 6xxx- und 7xxx-Serien sind bei Raumtemperatur weniger stabil, und die Ver?nderungen der mechanischen Eigenschaften k?nnen über viele Jahre anhalten.

Es gibt einige Legierungen, bei denen die natürliche Alterung nach einer Tieftemperaturbehandlung bei oder unter -18 °C mehrere Tage lang gehemmt oder verz?gert wird.

Es ist g?ngige Praxis, dass das Umformen, Richten und Stanzen abgeschlossen wird, bevor die Materialeigenschaften durch Alterung ver?ndert werden. So ist beispielsweise die Tieftemperaturbehandlung eine Ma?nahme, die bei 2014-T4-Nieten h?ufig ergriffen wird, um gute Nieteigenschaften zu erhalten.

12) Unzul?ssige künstliche Begrenzung--Künstliche Alterung (auch bekannt als Ausscheidungsw?rmebehandlung) ist ein l?ngerer Prozess bei niedrigeren Temperaturen. Die Temperaturkontrolle ist von entscheidender Bedeutung und eine Temperaturgleichm??igkeit von ±6?C (±10?F) muss unbedingt gew?hrleistet sein. Das optimale Ziel für die Temperaturgleichm??igkeit sollte ±4?C (±7?F) betragen.

13) Unzureichende Haltezeit- Die Folge ist, dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften nicht erreicht werden. Eine zu kurze Zeit führt zu einer unzureichenden übers?ttigung, w?hrend eine zu lange Zeit zu einer Verformung des Teils führt.

14) Schlechte Temperaturgleichm??igkeit--Dies kann dazu führen, dass die mechanischen Eigenschaften nicht erreicht oder sogar ver?ndert werden. Typische Anforderungen an die Gleichm??igkeit der Prozesstemperatur sind ±6?C (±10?F), w?hrend die meisten Luft- und Raumfahrtanwendungen ±3?C (±5?F) erwarten.

15) Unsachgem??e Kaltbearbeitung nach der Mischkristallbehandlung--Dies ist in der Regel auf ein mangelndes Verst?ndnis der Reaktion der zu behandelnden Legierung zurückzuführen. Zum Beispiel wird die Kaltverformung einer Legierung der Serie 2xxx im abgeschreckten Zustand das Ausma?, in dem sie auf nachfolgende Ausscheidungsbehandlungen reagiert, deutlich erh?hen.

(16) Unzureichende Abkühlgeschwindigkeit beim Glühen von l?sungsgeglühten Erzeugnissen-Die maximale Abkühlungsrate muss bei 20?C (40?F) pro Stunde gehalten werden, bis die Temperatur auf 290?C (555?F) f?llt. Abkühlungsraten unterhalb dieser Temperatur sind weniger wichtig.

Gussbezogene Fragen

Nebenbei sei erw?hnt, dass Aluminiumbarren im Werkszustand eine Reihe von M?ngeln aufweisen, die sich auf die nachfolgende W?rmebehandlung und die mechanischen Eigenschaften auswirken k?nnen, darunter:

1) L?cher/Zentrumsparsamkeit-Verursacht unzureichende Schrumpfung, Wasserstoffentmischung oder Oberfl?chenoxidation (oft aufgrund von Luftblasen)

2) Einschlüsse-Gussverunreinigungen in Form von Karbiden, Boriden, Oxiden usw. (durch Kornfeinungsmittel oder Luftblasen)

3) Makro- oder Mikroverzerrung- Gel?ste Bestandteile und hochharte Partikel aus intermetallischen Verbindungen und Partikel der zweiten Phase sind nicht gleichm??ig verteilt. Die richtige Homogenisierung hilft, dieses Problem zu l?sen.

4) Verformung/Schrumpfung-Ursache für kühlungsbedingte Spannungen/Dehnungen

5) Thermisches Rei?en--Haupts?chlich aufgrund von Schrumpfungsproblemen

6) Probleme beim Walzen (dünne und dicke Bleche) oder beim Verformen (Strangpressprofile, Stangen und Bleche) zur Erzielung h?herer mechanischer Eigenschaften. Eine sekund?re W?rmebehandlung sollte jedoch vermieden werden, wenn ein h?heres Leistungsniveau erforderlich ist.

Schlussbemerkungen

Die L?sung für die meisten Probleme im Zusammenhang mit der W?rmebehandlung von Aluminium ist:

Verstehen Sie, was schief gehen kann; ermitteln Sie geeignete Verfahren und Schritte; sorgen Sie für Konsistenz (und Reproduzierbarkeit) bei der Durchführung dieser Schritte; überwachen Sie den Prozess nach M?glichkeit in Echtzeit; und führen Sie Aufzeichnungen über die Vorg?nge in den W?rmebehandlungs?fen und die Zeit-Temperatur-Profile, um zu best?tigen, dass der beabsichtigte Vorgang tats?chlich durchgeführt wird.

Schlie?lich muss sichergestellt werden, dass geeignete Prüfverfahren angewandt werden, um zu best?tigen, dass die Bauteile die Anforderungen erfüllen und im tats?chlichen Gebrauch zuverl?ssig funktionieren.

W?rmebehandler waren sich dieser Anforderungen schon immer bewusst, aber bei der W?rmebehandlung von Aluminium und Aluminiumlegierungen sind sie noch kritischer als in anderen Bereichen.