Ningbo Hersin in op aluminium enaluminiumBij het uitvoeren van warmtebehandelingen is het van vitaal belang om de huidige problemen te herkennen en waarom het belangrijk is om procesfluctuaties en afwijkingen in de apparatuur strak in de hand te houden. Om collega's op het gebied van warmtebehandeling te helpen, heeft Ningbo Hersin de meest voorkomende procesproblemen op een rijtje gezet en samengevat en een aantal gerichte suggesties gedaan om ze op te lossen. Hierna zullen deze onderwerpen verder worden uitgediept.

Warmtebehandelingsgerelateerde problemen

Voor warmtebehandeling van aluminium zijn de meest gerapporteerde problemen onder andere:

1) Verkeerde plaatsing van onderdelen

Verkeerde plaatsing - Bij hogere temperaturen tijdens de vaste oplossing is het product minder stijf en wordt het gemakkelijk geplet en vervormd door de zwaartekracht. Een juiste plaatsing (Fig. 1) voorkomt deze problemen.

zoeken1. Juiste plaatsing van onderdelen

2) Verwarming/temperatuur stijgt te snel-Dit kan thermische vervorming veroorzaken en moet worden voorkomen. Juiste plaatsing van onderdelen helpt om ze gelijkmatig te verwarmen.

3) Hoger dan verwachte restspanningsniveaus--Warmtebehandelingen veranderen niet alleen de mechanische eigenschappen, maar hebben ook een directe invloed op het restspanningsniveau.

Enkele mogelijke oorzaken zijn: een groot verschil in afkoelsnelheid tussen het oppervlak en het inwendige tijdens het afschrikken (ook wanneer het gietstuk wordt afgekoeld na het stollen); een onjuiste snelheid van temperatuurstijging; temperatuurveranderingen in tussenstappen, enzovoort.

Restspanningen zijn gerelateerd aan factoren zoals (grote) verschillen in koelsnelheden, dikte van de doorsnede van het onderdeel, plotselinge veranderingen in de afmetingen van de doorsnede en de sterkte van het materiaal. Men moet onthouden dat de spanningen veroorzaakt door afschrikken veel groter zijn dan die veroorzaakt door andere processen, inclusief gieten.

4) Fluctuatie in tijd/temperatuur/quenching parameters-Ze zullen leiden tot afwijkingen in mechanische en/of fysische eigenschappen tussen onderdelen en tussen batches.

Oorzaken zijn onder andere een te lange overdrachtstijd van het onderdeel, onjuist uitharden (te langzaam), oververhitting, onderverhitting of veranderingen in de tijd-temperatuurparameters tijdens het precipitatieharden. Er worden bijvoorbeeld grotere deeltjes (precipitaten) neergeslagen bij te veel tijd en te hoge temperatuur.

5) Overmatige verwarming--Dit is wanneer beginnend of eutectisch smelten neigt voor te komen. Als voorbeeld, warmtebehandelingen met vaste oplossing worden uitgevoerd bij temperaturen dicht bij het smeltpunt van vele aluminiumlegeringen (vooral de 2xxx series, die vaak slechts een paar graden onder hun smeltpunt liggen). Passende temperaturen zijn nodig om het oplossen van vaste legeringselementen te bevorderen.

6) Onvoldoende verwarming--Dit resulteert in een verlies van mechanische eigenschappen door onvoldoende oververzadiging. Als de verouderingstemperatuur te laag is en/of de verouderingstijd te kort, wordt de vorming van oplosmiddel-atoom aggregatiezones (GP-zones) niet gemakkelijk bereikt, wat resulteert in een lage sterkte na veroudering.

7) Onvoldoende afschrikken veroorzaakt vervorming--Het probleem op dit gebied is de beweging van het onderdeel in het quenchant, vooral als handmatig quenchen moet worden toegepast.

Het onderdeel moet soepel in het quenchant komen. In het jargon van warmtebehandelaars: voorkom dat het onderdeel tegen het quenchant "slaat". Een gelijkmatige warmteoverdracht door het hele onderdeel voorkomt koelverschillen en spanningsverschillen.

Veranderingen in de warmteoverdracht in horizontale richting zijn meestal ongunstiger dan veranderingen in verticale richting. Het is belangrijk om het blusmiddel op de juiste temperatuur te houden, de opwarming ervan te regelen, te zorgen voor een gelijkmatige stroom, het meest geschikte blusmiddel te kiezen (bijv. lucht, water of polymeer) enzovoort.

De koelsnelheid van het polymeer kan bijvoorbeeld worden aangepast voor een specifieke toepassing door de concentratie, temperatuur en intensiteit van het roeren te vari?ren om een gelijkmatige warmteoverdracht en afschriksnelheid te garanderen tijdens de kookfase van de kern. Het onderhoud van het quenchant is ook belangrijk. Voor onderdelen met complexe vormen, zoals smeedstukken, gietstukken, impactextrusies en onderdelen gemaakt van dunne platen, kunnen lagere afschriksnelheden gebruikt worden om het vervormingsgedrag te verbeteren.

8) Oppervlakteschil/oxidatie bij hoge temperatuur--We bespreken dit probleem in detail in "Oxidatie bij hoge temperaturen - een casestudy".

9) Overmatig voorschrijven--Dit kan leiden tot een verlies van mechanische eigenschappen. Als de verouderingstemperatuur te hoog is en/of de verouderingstijd te lang, neemt de kritische kerngrootte van de neergeslagen fasen in de oververzadigde vaste oplossing toe, wat resulteert in een lagere sterkte-index na veroudering.

10) Ontoereikende verjaringstermijn--Dit kan ook leiden tot verlies van mechanische eigenschappen.

11) Onjuiste natuurlijke beperking--De duur van natuurlijke veroudering varieert van ongeveer 5 dagen voor legeringen uit de 2xxx serie tot ongeveer 30 dagen voor de andere legeringen. 6xxx en 7xxx series zijn minder stabiel bij kamertemperatuur en de veranderingen in mechanische eigenschappen kunnen vele jaren aanhouden.

Bij sommige legeringen wordt natuurlijke veroudering geremd of enkele dagen uitgesteld na cryogene behandeling bij -18 °C of lager.

Het is gebruikelijk dat vormen, strekken en stampen worden voltooid voordat de materiaaleigenschappen worden gewijzigd door veroudering. Een cryogene behandeling is bijvoorbeeld een maatregel die vaak wordt genomen bij 2014-T4 klinknagels om goede klinkeigenschappen te behouden.

12) Onjuiste kunstmatige beperking--Kunstmatige veroudering (ook wel precipitatiewarmtebehandeling genoemd) is een langer proces bij lagere temperaturen. Temperatuurregeling is kritisch en een temperatuuruniformiteit van ±6?C (±10?F) moet strikt worden gegarandeerd. De optimale doelstelling voor temperatuuruniformiteit is ±4?C (±7?F).

13) Onvoldoende wachttijd- Het gevolg is dat de gewenste mechanische eigenschappen niet worden bereikt. Een te korte tijd leidt tot onvoldoende oververzadiging, terwijl een te lange tijd de neiging heeft om het onderdeel te vervormen.

14) Slechte temperatuuruniformiteit--Dit kan ertoe leiden dat mechanische eigenschappen niet worden bereikt of zelfs veranderen. Typische vereisten voor de uniformiteit van de procestemperatuur zijn ±6?C (±10?F), terwijl de meeste luchtvaarttoepassingen ±3?C (±5?F) verwachten.

15) Onjuiste koude bewerking na behandeling met vaste oplossing--Dit is meestal te wijten aan een gebrek aan inzicht in de reactie van de legering die wordt behandeld. Bijvoorbeeld het koud bewerken van een legering uit de 2xxx serie in de afgeschrikte toestand zal de mate waarin deze reageert op latere precipitatiebehandelingen aanzienlijk verhogen.

(16) Onvoldoende koeling tijdens het gloeien van in oplossing gegloeide producten-De maximale koelsnelheid moet worden gehandhaafd op 20?C (40?F) per uur totdat de temperatuur daalt tot 290?C (555?F). Koelsnelheden onder deze temperatuur zijn minder belangrijk.

Problemen met gieten

Overigens moet worden vermeld dat aluminium ingots in fabriekstoestand een aantal defecten hebben die de daaropvolgende warmtebehandeling en mechanische eigenschappen be?nvloeden, waaronder:

1) Gaten/middenafstand-Veroorzaakt onvoldoende krimp, waterstofsegregatie of oppervlakteoxidatie (vaak door luchtbellen)

2) Opname--gietonzuiverheden in de vorm van carbiden, boriden, oxiden enz. (door korrelverfijners of luchtbellen)

3) Macro- of microvooringenomenheid- Oplosbare componenten en deeltjes van intermetallische verbindingen met een hoge hardheid en deeltjes van de tweede fase zijn niet gelijkmatig verdeeld. Een goede homogenisatie helpt dit probleem op te lossen.

4) Vervorming/krimp-Oorzaak van door koeling veroorzaakte spanning/rek

5) Thermische scheuren--Voornamelijk door krimpproblemen

6) Problemen met walsen (dunne en dikke platen) of kneden (extrusies, staven en platen) om hogere mechanische eigenschappen te verkrijgen. Een secundaire warmtebehandeling moet echter worden vermeden als een hoger prestatieniveau vereist is.

slotopmerkingen

De oplossing voor de meeste aluminium warmtebehandelingsproblemen is:

Begrijp wat er mis kan gaan; identificeer de juiste werkwijzen en stappen; zorg voor consistentie (en reproduceerbaarheid) bij het uitvoeren van deze stappen; bewaak het proces waar mogelijk in realtime; en houd gegevens bij van warmtebehandelingsovenbewerkingen en tijd-temperatuurprofielen om te bevestigen dat de beoogde bewerking daadwerkelijk wordt uitgevoerd.

Tot slot is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de juiste testmethoden worden gebruikt om te bevestigen dat de componenten voldoen aan de eisen en betrouwbaar presteren bij daadwerkelijk gebruik.

Warmtebehandelaars zijn zich al eerder bewust geweest van deze vereisten, maar ze zijn kritischer voor het warmtebehandelen van aluminium en aluminiumlegeringen dan in andere gebieden.