Perlakuan panas untuk coran aluminium

1. Perkenalan

Perlakuan panas mengubah coran aluminium dari AS, komponen variabel -property menjadi bagian yang direkayasa tepat yang memenuhi persyaratan aplikasi yang menuntut.

Dengan mengontrol suhu dengan hati -hati, rendam waktu, dan tingkat pendinginan, pengecoran dan ahli metalurgi dapat menyesuaikan sifat mekanik,

seperti kekuatan tarik, kekerasan, keuletan, dan resistensi kelelahan, sementara juga meningkatkan karakteristik keausan, kemampuan mesin, dan stabilitas dimensi.

Artikel ini menggali fundamental, proses, dan praktik terbaik dari coran aluminium perawatan panas.

Kami bertujuan untuk memberikan seorang profesional, otoritatif, dan panduan komprehensif untuk insinyur, Ahli Metalurgi, dan profesional berkualitas yang ingin mengoptimalkan komponen pemeran aluminium untuk kinerja dan biaya.

2. Mengapa Coran Aluminium Perlaman Panas?

Tujuan perlakuan panas adalah:

• Meningkatkan kekuatan dan kekerasan tarik
• Peningkatan daktilitas dan resistensi kelelahan
• Kemampuan mesin yang ditingkatkan dan ketahanan aus
• Stabilitas dimensi dan bantuan stres residual
• Properti yang disesuaikan untuk kondisi layanan
• Konsistensi dan jaminan kualitas

3. Paduan casting aluminium umum

Paduan casting aluminium biasanya dibagi menjadi dua kategori utama:

• Casting pasir / Cetakan permanen (Cast gravitasi) paduan
• Casting mati paduan (Cast Pressure)

Mereka ditunjuk oleh a nomor empat digit (MISALNYA., A356, A319, A380) dan jatuh ke dalam salah satu 2xx, 3xx, 4xx, atau 7xx seri tergantung pada elemen paduan utama.

Meja: Gambaran Umum Paduan Pengecoran Aluminium Umum

4. Jenis perlakuan panas apa yang tersedia untuk coran aluminium?

Proses perlakuan panas untuk coran aluminium bervariasi berdasarkan komposisi paduan, jenis casting, dan sifat mekanik yang diinginkan.

Tungku khusus dan metode pendingin yang dikendalikan dengan cermat digunakan untuk memastikan stabilitas dimensi dan mencegah retak selama perawatan. Di bawah ini adalah jenis perlakuan panas yang umum diterapkan pada coran aluminium:

Tf (Sepenuhnya dirawat panas)

Tujuan dari pengobatan TF adalah untuk secara signifikan meningkatkan kekerasan dan kekuatan coran aluminium.

Proses ini melibatkan pemanasan casting hingga sekitar 515-535 ° C untuk 4 ke 12 jam untuk melarutkan elemen paduan menjadi solusi yang solid.

Kemudian dengan cepat didinginkan dalam air hangat untuk mencegah retak, diikuti dengan penuaan pada 150–160 ° C untuk 4 ke 16 jam.

Perawatan ini hampir menggandakan kekerasan casting asli. TF biasanya digunakan ketika kekuatan dan daya tahan tinggi diperlukan, seperti dalam komponen struktural.

Keuntungannya terletak pada peningkatan substansial dalam sifat mekanik sambil mempertahankan integritas casting.

Kondisi TB (T4)

Perlakuan panas ini bertujuan untuk meningkatkan keuletan dan kekuatan sedang.

Coran dipanaskan tepat di bawah titik lelehnya sampai elemen paduan memasuki solusi padat, Kemudian didinginkan dengan air, air mendidih, atau larutan polimer.

Media pendinginan dipilih untuk menyeimbangkan sifat mekanik, Kurangi distorsi, dan meminimalkan stres internal.

TB cocok untuk bagian yang membutuhkan kemampuan bentuk dan kemampuan las yang baik.

Keuntungannya adalah pelestarian keuletan dan kekuatan yang wajar, yang memfasilitasi proses pembuatan lebih lanjut.

Tb7 (Solusi dirawat dan distabilkan)

Dirancang untuk menghasilkan coran dengan kelenturan yang ditingkatkan, Perawatan ini mirip dengan TF tetapi dengan penuaan yang dilakukan pada suhu yang lebih tinggi 240-270 ° C untuk 2 ke 4 jam.

Ini menghasilkan coran yang sedikit lebih lembut dibandingkan dengan TF, membuatnya lebih mudah untuk bekerja dengan dalam aplikasi di mana beberapa fleksibilitas diperlukan.

Ini digunakan dalam komponen yang membutuhkan stabilitas dan ketangguhan termal yang lebih baik.

Itu (Pengerasan Usia)

Perlakuan panas TE mempercepat proses penuaan alami dengan memanaskan coran hingga 150–170 ° C untuk 4 ke 12 jam tanpa pendinginan.

Ini sangat berguna untuk coran yang rumit atau unggulan yang bisa rusak dengan pendinginan yang cepat.

Proses ini meningkatkan kekerasan dan stabilitas tanpa risiko distorsi. TE lebih disukai untuk bagian -bagian halus di mana retensi bentuk sangat penting.

T5 (Penuaan curah hujan)

Proses penuaan buatan ini menstabilkan coran dengan memanaskannya pada suhu yang relatif rendah (150–200 ° C.) untuk 2 ke 24 jam.

T5 meningkatkan kemampuan mesin dan stabilitas dimensi dan biasanya diterapkan pada coran mati di mana kekerasan terkontrol dan permukaannya penting.

Keuntungannya adalah peningkatan sifat mekanik dengan dampak termal minimal pada pengecoran.

T6 temper

Perawatan T6 digunakan untuk mencapai kekuatan dan kekerasan tinggi.

Casting adalah solusi yang diperlakukan sekitar 538 ° C untuk sekitar 12 jam, dengan cepat padam dalam air atau glikol pada 66-100 ° C, kemudian secara artifisial berusia 154 ° C untuk 3 ke 5 jam.

Sering, Langkah pelurusan mengikuti pendinginan untuk memastikan akurasi dimensi.

T6 diterapkan secara luas dalam dirgantara, otomotif, dan industri pertahanan untuk bagian struktural yang membutuhkan kinerja mekanik yang sangat baik.

Keuntungan utamanya adalah memaksimalkan kekuatan sambil meminimalkan deformasi di bawah beban.

Tf7 (T7 atau T71 - Solusi Diobati dan Distabilisasi)

Perawatan ini meningkatkan stabilitas mekanik suhu tinggi dengan solusi mengobati coran dan menstabilkannya pada 200-250 ° C.

Sementara itu menawarkan kekuatan tarik dan hasil yang sedikit lebih rendah daripada T6, TF7 meningkatkan resistansi termal dan stabilitas dimensi.

Sangat ideal untuk komponen yang terpapar suhu tinggi atau stres jangka panjang.

Menghilangkan stres dan anil (Kondisi ts)

Perlakuan panas penghilang stres, dilakukan pada 200-250 ° C., mengurangi tekanan residual yang dapat menyebabkan warping atau retak.

Anil, dilakukan pada suhu 300–400 ° C., melunakkan coran untuk pemesinan atau pembentukan yang lebih mudah.

Perawatan ini biasanya digunakan untuk coran tebal atau kompleks yang membutuhkan operasi mekanis lebih lanjut. Keuntungannya adalah peningkatan stabilitas dimensi dan peningkatan kemampuan kerja.

Pendinginan polimer

Bukannya air, Solusi polimer digunakan untuk memadamkan coran pada tingkat yang lebih lambat.

Ini mengurangi tekanan dan distorsi internal, membuatnya cocok untuk coran kompleks atau berdinding tipis yang membutuhkan lebih sedikit kekerasan tetapi akurasi dimensi tinggi.

Polimer Quenching menawarkan metode pendinginan yang lebih lembut untuk melindungi geometri halus.

Jenis Perlakuan Panas Umum Untuk Meja Coran Aluminium

5. Resep perlakuan panas khusus paduan

A356/356.0: Proses T6 standar

• Larutan: 540–560 ° C., 6 H (25 bagian mm).
• Memuaskan: Air (~ 20 ° C.) dengan agitasi ringan.
• Penuaan (T6): 160–165 ° C., 6 H; udara dingin hingga ambient.
• T7 opsional: 180 ° C., 10 H; udara dingin.

A380/A383: Aplikasi T4 dan T5

• T4 (Penuaan alami): Quench dari 505–525 ° C; Tahan 18–24 jam; kekuatan terbatas (~ Uts 200 MPa) dengan keuletan yang baik (4–6%).
• T5: Penuaan buatan langsung di 160 ° C selama 4-6 jam; Hasil ~ UTS 210–230 MPa, Perpanjangan 3-4%.

319/319.0: SHT dan penuaan untuk HPDC

• Sht: 505–525 ° C selama 4–6 jam (10–20 mm bagian).
• Memuaskan: Polimer (10% PAG) untuk mengurangi distorsi.
• Usia (T6): 160–170 ° C selama 8–10 jam; menghasilkan UTS ~ 260 MPa, Perpanjangan ~ 4–5%.

A413: Coran berkekuatan tinggi

• Sht: 540–560 ° C selama 8–10 jam (bagian tebal 50–100 mm).
• Memuaskan: Air + inhibitor korosi; bertujuan 400 ° C/s pendingin.
• Usia (T6): 160–170 ° C., 10 H; UTS ~ 270–310 MPa, Perpanjangan ~ 3-4%.
• Lebihan (T7): 180–200 ° C., 10–12 h; UTS ~ 260–290 MPa, Perpanjangan ~ 5-6%.

6061 (Varian cast) dan paduan khusus

• 6061–Cast sht: 530–550 ° C selama 4–6 jam (12–25 mm bagian).
• Memuaskan: Air atau polimer (keduanya dapat diterima untuk distorsi sedang).
• Usia (T6): 160 ° C., 8 H; Hasil ~ uts 240–270 MPa, Perpanjangan ~ 8–10%.
• 6063-Pemeran: Serupa adalah, T5 sering cukup untuk UTS 165–200 MPa tetapi T6 menghasilkan UTS ~ 210 MPa.

6. Korelasi Properti Mekanik

Kekuatan tarik, Kekuatan luluh, dan perpanjangan pasca perawatan

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

Perubahan kekerasan melalui tahap perlakuan panas

• A356: AS -PRICE ~ 70 HB; Setelah SHT ~ 60 HB; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75–80 HB.
• 319: AS -PRICE ~ 75 HB; T5 ~ 85 HB; T6 ~ 90-95 HB.
• A413: AS -PRICE ~ 80 HB; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90–100 HB.

Kinerja kelelahan dan tingkat pertumbuhan retak

• A356 T6: Batas ketahanan ~ 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
• 319 T6: ~ 75 MPa; Resistensi kelelahan temp tinggi yang lebih baik karena endapan kaya Cu yang lebih halus.
• Dampak stres residual: Pengurangan stres yang tepat dapat meningkatkan kehidupan kelelahan sebesar 20-30%.

Resistensi creep dalam aplikasi casting suhu tinggi

• A356 T7 OVERAGED: Mempertahankan ~ 85% dari kekuatan suhu kamar di 150 ° C.; Dapat diterima untuk kurung mesin.
• A413: T7 tetap ~ 80% di 200 ° C.; Direkomendasikan untuk rumah transmisi di bawah beban berkelanjutan.

7. Aplikasi coran aluminium

Industri otomotif

• Blok mesin (A356 T6): Ditunjukkan 20% Pengurangan Berat Badan vs.. besi cor; Perlakuan panas menghasilkan UTS ~ 260 MPa, Mengaktifkan tekanan silinder yang lebih tinggi.
• Kepala silinder (319 T6): Pengobatan T6 menghilangkan kegagalan kelelahan terkait porositas; berjalan berulang di seluruh garis menghasilkan kinerja yang konsisten dengan <1% Memo karena retak.

Komponen Aerospace

• Impeler turbin (6061 T6): Melalui SHT dan penuaan yang ketat, mencapai kehidupan kelelahan >10⁷ Siklus di bawah 200 Stres MPA; CMM pasca perawatan mengkonfirmasi run -out <0.01 mm.
• Blok roda gigi pendaratan (A356 T7): Overage untuk stabilitas, mempertahankan 75% kekuatan di 120 ° C.; Tidak ada layanan yang retak 15,000 siklus dalam evaluasi.

Mesin industri

• Pompa rumah (A413 T6): T6 memastikan uts >280 MPa, mengurangi ketebalan dinding dengan 20% vs.. Desain AS; Bagian pelumasan tetap dalam ± 0,05 mm setelah pendinginan.
• Tubuh katup (A380 T5): Mencapai UTS ~ 220 MPa, Perpanjangan ~ 4%; Relief stres di 300 ° C menghilangkan 80% distorsi as -si, mengurangi waktu pemesinan oleh 30%.

Elektronik konsumen dan heat sink

• Heat sink (6061 T6): Hasil UTS ~ 250 MPa dan konduktivitas termal ~ 180 w/m · k; Diekstrusi dan kemudian dirawat dengan panas untuk kinerja optimal dalam modul LED berdaya tinggi.
• Sasis laptop (A356 T6): T6 memastikan kekakuan struktural di bawah beban mekanis; Warpage minimal (<0.2 mm di seberang 200 rentang mm) melestarikan Panel Fit dan Finish.

8. Kesimpulan

Perlakuan panas aluminium Coran bukanlah proposisi "satu ukuran untuk semua".

Dengan memahami fundamental metalurgi - solusi, pendinginan, dan penuaan - ahli di hadapan dapat merancang siklus yang mengoptimalkan properti untuk paduan tertentu (6061, 7075, 356, dll.) dan bagian geometri.

Melalui kontrol suhu tungku yang cermat, media pendinginan, dan profil penuaan, Coran berubah menjadi komponen kinerja tinggi yang cocok untuk spar aerospace, perangkat keras laut, Rakitan otomotif, dan kandang elektronik presisi.

Akhirnya, Perlakuan panas yang berhasil tergantung pada:

• Seleksi paduan dan chemistry
• Kontrol proses yang tepat (suhu, waktu, tingkat pendinginan)
• Inspeksi pasca perawatan (Ndt, pengujian mekanis, Pemeriksaan Dimensi)
• Pilihan temperamen yang digerakkan oleh aplikasi (T6 untuk kekuatan, T7 untuk stabilitas, Ts untuk menghilangkan stres)

Dengan mematuhi prinsip -prinsip ini dan memanfaatkan teknologi dan metrologi tungku canggih, Perakit memastikan bahwa coran aluminium tidak hanya memenuhi tetapi melebihi mekanik, daya tahan, dan standar keandalan industri modern.