عملیات حرارتی برای ریخته گری های آلومینیومی

1. مقدمه

عملیات حرارتی ریخته گری های آلومینیومی را از as -cast تبدیل می کند, اجزای متغیر property به قطعات دقیقاً مهندسی شده که نیازهای درخواست درخواست را برآورده می کنند.

با کنترل دقیق دما, زمان خیس کردن, و نرخ خنک کننده, ریخته گری ها و متالورژیست ها می توانند خواص مکانیکی را تنظیم کنند,

مانند قدرت کششی, سختی, انعطاف پذیری, و مقاومت در برابر خستگی, در حالی که ویژگی های سایش را نیز بهبود می بخشد, قابلیت تغییر, و ثبات بعدی.

این مقاله به اصول می پردازد, فرایندها, و بهترین روشهای درمان با گرما ریخته گری های آلومینیومی.

هدف ما ارائه یک حرفه ای است, معتبر, و راهنمای جامع برای مهندسان, متالژی, و متخصصان با کیفیت که به دنبال بهینه سازی اجزای بازیگران آلومینیوم برای عملکرد و هزینه هستند.

2. چرا گرمای آلومینیومی را با حرارت درمان کنید?

هدف از عملیات حرارتی این است که:

• افزایش استحکام و سختی کششی
• انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خستگی
• قابلیت ماشین سازی پیشرفته و مقاومت در برابر سایش
• پایداری ابعادی و تسکین استرس باقیمانده
• خواص متناسب برای شرایط خدمات
• قوام و تضمین کیفیت

3. آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم رایج

آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم به طور معمول به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

• ریخته گری / قالب دائمی (بازیگران گرانشی) آلیاژ
• ریخته گری آلیاژ (بازیگران فشار)

آنها توسط a تعیین شده اند شماره چهار رقمی (به عنوان مثال, A356, A319, A380) و در هر یک از 2XX, 3XX, 4XX, یا 7xx سری بسته به عناصر اصلی آلیاژ.

جدول: نمای کلی آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم مشترک

4. چه نوع عملیات حرارتی برای ریخته گری های آلومینیومی در دسترس است?

فرآیند عملیات حرارتی برای ریخته گری آلومینیوم بر اساس ترکیب آلیاژ متفاوت است, نوع ریخته گری, و خصوصیات مکانیکی مورد نظر.

کوره های تخصصی و روشهای خاموش با دقت کنترل شده برای اطمینان از پایداری بعدی و جلوگیری از ترک خوردگی در طول درمان استفاده می شود. در زیر انواع متداول تصفیه حرارتی که روی ریخته گری های آلومینیومی اعمال شده است:

TF (کاملاً گرمایی)

هدف از درمان TF افزایش قابل توجهی سختی و استحکام ریخته گری های آلومینیومی است.

این فرآیند شامل گرم کردن ریخته گری به حدود 515-535 درجه سانتیگراد برای 4 به 12 ساعت ها برای حل عناصر آلیاژ در یک محلول محکم.

سپس به سرعت در آب گرم خاموش می شود تا از ترک خوردگی جلوگیری شود, به دنبال پیری در دمای 150-160 درجه سانتیگراد برای 4 به 16 ساعت.

این درمان تقریباً سختی ریخته گری اصلی را دو برابر می کند. TF معمولاً در صورت نیاز به استحکام و دوام بالا استفاده می شود, مانند اجزای ساختاری.

مزیت آن در بهبود قابل توجهی در خصوصیات مکانیکی ضمن حفظ یکپارچگی ریخته گری نهفته است.

وضعیت سل (T4)

این عملیات حرارتی با هدف بهبود انعطاف پذیری و استحکام متوسط.

ریخته گری ها درست زیر نقطه ذوب آنها گرم می شوند تا اینکه عناصر آلیاژ یک محلول جامد را وارد کنند, سپس در آب خاموش شد, آب جوش, یا راه حل پلیمری.

محیط خاموش برای تعادل خصوصیات مکانیکی انتخاب شده است, تحریف را کاهش دهید, و استرس داخلی را به حداقل برسانید.

سل برای قطعاتی که نیاز به شکل گیری خوب و قابلیت جوشکاری دارند مناسب است.

مزیت حفظ انعطاف پذیری و قدرت معقول است, که فرآیندهای تولید بیشتر را تسهیل می کند.

سل (محلول تحت درمان و تثبیت قرار گرفت)

طراحی شده برای تولید ریخته گری با تقویت کننده پیشرفته, این درمان مشابه TF است اما با پیری که در دمای بالاتر 240-270 درجه سانتیگراد انجام می شود برای 2 به 4 ساعت.

این منجر به بازیگران کمی نرمتر در مقایسه با TF می شود, کار با آنها را در برنامه هایی که به برخی از انعطاف پذیری نیاز دارد آسان تر می کند.

از آن در مؤلفه هایی استفاده می شود که به ثبات حرارتی بهتر و سختی نیاز دارند.

در (سخت شدن سن)

TE عملیات حرارتی با گرم کردن ریخته گری ها به 150-170 درجه سانتیگراد روند پیری طبیعی را تسریع می کند 4 به 12 ساعت بدون هیچ گونه خاموشی.

این امر به ویژه برای ریخته گری های پیچیده یا ریز و درشت که می توانند در اثر خنک کننده سریع آسیب ببینند مفید است.

این روند سختی و ثبات را بدون خطر تحریف بهبود می بخشد. TE برای قطعات ظریف که حفظ شکل بسیار مهم است ترجیح داده می شود.

t5 (پیری بارش)

این فرایند پیری مصنوعی با گرم کردن آنها در دماهای نسبتاً کم ، ریخته گری ها را تثبیت می کند (150-200 درجه سانتیگراد) برای 2 به 24 ساعت.

T5 قابلیت ماشینکاری و پایداری بعدی را بهبود می بخشد و به طور معمول برای ریخته گری های مرده که در آن سختی کنترل شده و سطح سطح مهم است ، استفاده می شود.

مزیت بهبود خواص مکانیکی با حداقل تأثیر حرارتی در ریخته گری است.

T6 مزاج

از درمان T6 برای دستیابی به استحکام و سختی بالا استفاده می شود.

ریخته گری محلول در حدود 538 درجه سانتیگراد برای حدود 12 ساعت, به سرعت در آب یا گلیکول در دمای 66-100 درجه سانتیگراد خاموش شد, سپس مصنوعی در دمای 154 درجه سانتیگراد برای 3 به 5 ساعت.

بارها, یک مرحله صافی به دنبال فرونشست برای اطمینان از دقت بعدی است.

T6 به طور گسترده ای در هوافضا اعمال می شود, خودرو, و صنایع دفاعی برای قطعات ساختاری که به عملکرد مکانیکی عالی نیاز دارند.

مزیت اصلی آن به حداکثر رساندن استحکام در حالی است که به حداقل می رسد تغییر شکل در بار.

TF7 (T7 یا T71 - محلول تحت درمان و تثبیت)

این تیمار با استفاده از محلول در درمان ریخته گری و تثبیت آنها در دمای 200-250 درجه سانتیگراد ، ثبات مکانیکی درجه حرارت بالا را تقویت می کند.

در حالی که قدرت کششی و عملکرد کمی پایین تر از T6 دارد, TF7 مقاومت حرارتی و ثبات بعدی را بهبود می بخشد.

این برای اجزای در معرض دمای بالا یا استرس طولانی مدت ایده آل است.

تسکین استرس و بازپرداخت (شرایط TS)

عملیات حرارتی تسکین استرس, در دمای 200-250 درجه سانتیگراد انجام شد, استرسهای باقیمانده را کاهش می دهد که می تواند باعث ایجاد پیچ ​​و خم شدن یا ترک خوردگی شود.

بازپخت, در دمای 300-400 درجه سانتیگراد انجام شده است, برای ماشینکاری یا شکل گیری آسانتر ریخته گری را نرم می کند.

این درمانها به طور معمول برای ریخته گری های ضخیم یا پیچیده که نیاز به عملیات مکانیکی بیشتری دارند استفاده می شود. مزیت آنها بهبود ثبات بعدی و افزایش کارآیی است.

پلیمری

به جای آب, از راه حل های پلیمری برای خاموش کردن ریخته گری با سرعت کندتر استفاده می شود.

این باعث کاهش فشارهای داخلی و اعوجاج می شود, آن را برای ریخته گری های پیچیده یا نازک که نیاز به سختی کمتری دارند اما از دقت کمتری برخوردار هستند ، مناسب است.

خاموش کردن پلیمری یک روش خنک کننده ملایم تر برای محافظت از هندسه های ظریف ارائه می دهد.

انواع متداول عملیات حرارتی برای جدول ریخته گری های آلومینیومی

5. دستور العمل های عملیات حرارتی خاص آلیاژ

A356/356.0: روند استاندارد T6

• حل کننده: 540-560 درجه سانتیگراد, 6 سخنرانی (25 بخش MM).
• خاموش کردن: اب (20 درجه سانتیگراد) با تحریک خفیف.
• پیری (t6): 160-165 درجه سانتیگراد, 6 سخنرانی; هوا خنک به محیط.
• T7 اختیاری: 180 درجه سانتیگراد, 10 سخنرانی; هوا خنک.

A380/A383: برنامه های T4 و T5

• T4 (پیری طبیعی): خاموش از 505-525 درجه سانتیگراد; 18-24 ساعت را نگه دارید; قدرت محدود (~ uts 200 MPA) با انعطاف پذیری خوب (4-6 ٪).
• t5: پیری مصنوعی را در 160 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت; نتایج ~ UTS 210-230 MPa, کشیدگی 3-4 ٪.

319/319.0: SHT و پیری برای HPDC

• در: 505-525 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت (10–20 mm بخش).
• خاموش کردن: پلیمر (10% گودال) برای کاهش اعوجاج.
• پیری (t6): 160-170 درجه سانتیگراد به مدت 8-10 ساعت; بازده UTS 260 پوند MPa, کشیدگی 4-5 ٪.

A413: بازیگران با استحکام بالا

• در: 540-560 درجه سانتیگراد به مدت 8-10 ساعت (بخش های ضخیم 50-100 میلی متر).
• خاموش کردن: اب + مهار کننده خوردگی; هدف 400 خنک کننده ° C/S.
• پیری (t6): 160-170 درجه سانتیگراد, 10 سخنرانی; UTS ~ 270-310 MPa, کشیدگی 3-4 ٪.
• غرق شدن (t7): 180-200 درجه سانتیگراد, 10-12 ساعت; UTS ~ 260-290 MPa, کشیدگی 5-6 ٪.

6061 (انواع بازیگران) و آلیاژهای ویژه

• 6061‘sht cast: 530-550 درجه سانتیگراد به مدت 4-6 ساعت (12-25 میلی متر بخش).
• خاموش کردن: آب یا پلیمر (هر دو برای اعوجاج متوسط ​​قابل قبول هستند).
• پیری (t6): 160 درجه سانتیگراد, 8 سخنرانی; بازده ~ UTS 240-2270 MPa, کشیدگی 8-10 ٪.
• 6063…: مشابه است, T5 اغلب برای UTS 165-200 MPa کافی است اما T6 UTS ~ 210 MPa را بازده می دهد.

6. همبستگی خاصیت مکانیکی

استحکام کششی, قدرت عملکرد, و کشیدگی پس از درمان

• A356 T6: UTS 240-280 MPa; YS 200-240 MPa; کشیدگی 6-8 ٪.
• A380 T5: UTS 210-230 MPa; YS 160-180 MPa; کشیدگی 3-4 ٪.
• 319 t6: UTS 260-280 MPa; YS 210-230 MPa; کشیدگی 4-5 ٪.
• A413 T6: UTS 270-310 MPa; YS 220-260 MPa; کشیدگی 3-4 ٪.

سختی در مراحل عملیات حرارتی تغییر می کند

• A356: as - 70 ~ HB; بعد از 60 HB ~ HB; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75-80 HB.
• 319: as - 75 ~ HB; T5 ~ 85 HB; T6 ~ 90-95 HB.
• A413: به عنوان - 80 ~ HB; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90-100 HB.

عملکرد خستگی و نرخ رشد ترک

• A356 T6: محدودیت استقامتی 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
• 319 t6: 75 پوند MPa; مقاومت در برابر خستگی TEMP بالا بهتر به دلیل رسوبات ریز و درشت مس -.
• تأثیر استرس باقیمانده: تسکین استرس مناسب می تواند عمر خستگی را 20 تا 30 ٪ تقویت کند.

مقاومت خزش در برنامه های ریخته گری دما بالا

• بیش از حد A356 T7: 85 ٪ ~ از قدرت دما در اتاق را حفظ می کند 150 درجه سانتیگراد; قابل قبول برای براکت های موتور.
• A413: T7 80 ٪ پوند در 200 درجه سانتیگراد; برای محفظه های انتقال تحت بارهای پایدار توصیه می شود.

7. کاربردهای ریخته گری آلومینیومی

صنعت خودرو

• بلوک موتور (A356 T6): معلوم 20% کاهش وزن در مقابل. چدن; عملیات حرارتی UTS 260 پوند MPa است, فعال کردن فشارهای سیلندر بالاتر.
• سرهای سیلندر (319 t6): درمان T6 خرابی خستگی مرتبط با تخلخل را از بین می برد; عملکردهای مکرر در سراسر عملکرد عملکرد ثابت با <1% قراضه به دلیل ترک خوردگی.

اجزای هوافضا

• کاروان توربین (6061 t6): از طریق SHT سختگیرانه و پیری, رسیدن به زندگی خستگی >10⁷ چرخه زیر 200 استرس MPA; CMM پس از درمان ، اجرای را تأیید می کند <0.01 میلی متر.
• بلوک های دنده فرود (A356 T7): برای ثبات بیش از حد, نگه داشتن 75% قدرت در 120 درجه سانتیگراد; بدون ترک تحصیل در سرویس 15,000 چرخه در ارزیابی.

ماشین آلات صنعتی

• محفظه پمپاژ (A413 T6): T6 UTS را تضمین می کند >280 MPA, کاهش ضخامت دیواره توسط 20% در مقابل. به عنوان طرح های منتخب; معابر روغن کاری پس از فرونشست 0.05 میلی متر پوند باقی می ماند.
• بدنهای (A380 T5): دستیابی به UTS 220 MPa, کشیدگی 4 ٪; تسکین استرس در 300 ° C حذف می کند 80% اعوجاج, کاهش زمان ماشینکاری توسط 30%.

الکترونیک مصرفی و غرق گرما

• غرق شدن (6061 t6): عملکرد UTS 250 MPa و هدایت حرارتی 180 w/m · k; برای عملکرد بهینه در ماژول های LED با قدرت بالا ، اکسترود شده و سپس با گرما تحت درمان قرار می گیرد.
• شاسی لپ تاپ (A356 T6): T6 سفتی ساختاری را در زیر بارهای مکانیکی تضمین می کند; حداقل صفحه جنگی (<0.2 میلی متر در سراسر 200 دهانه میلی متر) پانل مناسب و پایان را حفظ می کند.

8. پایان

عملیات حرارتی الومینیوم Castings یک گزاره "یک اندازه - همه" نیست.

با درک اصول متالورژی - حل کردن, فروکش, و پیری - متقاضیان می توانند چرخه هایی را طراحی کنند که خواص آلیاژهای خاص را بهینه کند (6061, 7075, 356, و غیره) و بخشی از هندسه.

از طریق کنترل دقیق دمای کوره, رسانه خاموش, و پروفایل های پیری, ریخته گری ها به اجزای با کارایی بالا مناسب برای اسپارهای هوافضا تبدیل می شوند, سخت افزار دریایی, مجامع خودرو, و محفظه های الکترونیکی دقیق.

در نهایت, عملیات حرارتی موفق به آن بستگی دارد:

• انتخاب آلیاژ و شیمی
• کنترل دقیق فرآیند (درجه حرارت, زمان, نرخ فرونشانی)
• بازرسی پس از درمان (NDT, تست مکانیکی, بررسی های بعدی)
• گزینه های دما را محور برنامه (T6 برای قدرت, T7 برای ثبات, برای تسکین استرس)

با پایبندی به این اصول و استفاده از فناوری پیشرفته کوره و اندازه گیری ها, سازندگان اطمینان می دهند که ریخته گری های آلومینیومی نه تنها از مکانیکی برخورد می کنند بلکه از مکانیکی فراتر می روند, دوام, و استانداردهای قابلیت اطمینان صنایع مدرن.