Rawatan haba untuk casting aluminium

1. Pengenalan

Rawatan Haba Mengubah Casting Aluminium Dari As -Cast, komponen -komponen yang berubah -ubah menjadi bahagian kejuruteraan yang tepat yang memenuhi keperluan permohonan yang menuntut.

Dengan mengawal suhu dengan teliti, Rendam masa, dan kadar penyejukan, Foundries dan metalurgi boleh menyesuaikan sifat mekanik,

seperti kekuatan tegangan, kekerasan, Kemuluran, dan rintangan keletihan, Walaupun juga meningkatkan ciri -ciri haus, kebolehkerjaan, dan kestabilan dimensi.

Artikel ini menyelidiki asas, proses, dan amalan terbaik haba merawat casting aluminium.

Kami berhasrat untuk memberi profesional, berwibawa, dan panduan komprehensif kepada jurutera, ahli metalurgi, dan profesional berkualiti yang ingin mengoptimumkan komponen pelakon aluminium untuk prestasi dan kos.

2. Mengapa Heat Treat Aluminium Castings?

Tujuan rawatan haba adalah untuk:

• Peningkatan kekuatan tegangan dan kekerasan
• Peningkatan kemuluran dan rintangan keletihan
• Meningkatkan kebolehkerjaan dan rintangan haus
• Kestabilan dimensi dan pelepasan bertekanan sisa
• Sifat yang disesuaikan untuk keadaan perkhidmatan
• Konsistensi dan jaminan kualiti

3. Aloi pemutus aluminium biasa

Aloi pemutus aluminium biasanya dibahagikan kepada dua kategori utama:

• Pemutus pasir / Acuan kekal (Cast Gravity) aloi
• Mati Casting aloi (Tekanan Cast)

Mereka ditetapkan oleh a nombor empat digit (Mis., A356, A319, A380) dan jatuh ke dalam sama ada 2xx, 3xx, 4xx, atau 7xx siri bergantung kepada elemen pengaliran utama.

Jadual: Gambaran keseluruhan aloi pemutus aluminium biasa

4. Apakah jenis rawatan haba yang disediakan untuk casting aluminium?

Proses rawatan haba untuk casting aluminium berbeza -beza berdasarkan komposisi aloi, Jenis pemutus, dan sifat mekanikal yang dikehendaki.

Relau khusus dan kaedah pelindapkejutan yang dikawal dengan teliti digunakan untuk memastikan kestabilan dimensi dan mencegah keretakan semasa rawatan. Di bawah adalah jenis rawatan haba biasa yang digunakan untuk casting aluminium:

Tf (Haba sepenuhnya dirawat)

Tujuan rawatan TF adalah dengan ketara meningkatkan kekerasan dan kekuatan casting aluminium.

Proses ini melibatkan pemanasan pemutus ke sekitar 515-535 ° C untuk 4 ke 12 berjam -jam untuk membubarkan elemen aloi ke dalam penyelesaian yang kukuh.

Ia kemudian dipadamkan dengan cepat di dalam air suam untuk mengelakkan retak, diikuti dengan penuaan pada 150-160 ° C 4 ke 16 jam.

Rawatan ini hampir menggandakan kekerasan pemutus asal. TF biasanya digunakan apabila kekuatan tinggi dan ketahanan diperlukan, seperti dalam komponen struktur.

Kelebihannya terletak pada peningkatan yang besar dalam sifat mekanikal sambil mengekalkan integriti pemutus.

Keadaan TB (T4)

Rawatan haba ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan kemuluran dan sederhana.

Casting dipanaskan tepat di bawah titik lebur mereka sehingga elemen aloi memasuki penyelesaian yang kukuh, kemudian dipadamkan di dalam air, air mendidih, atau penyelesaian polimer.

Medium pelindapkejutan dipilih untuk menyeimbangkan sifat mekanikal, mengurangkan penyelewengan, dan meminimumkan tekanan dalaman.

TB sesuai untuk bahagian -bahagian yang memerlukan kebolehbaikan dan kebolehkalasan yang baik.

Kelebihannya adalah pemeliharaan kemuluran dan kekuatan yang munasabah, yang memudahkan proses pembuatan selanjutnya.

TB7 (Penyelesaian dirawat dan stabil)

Direka untuk menghasilkan casting dengan kebolehpercayaan yang dipertingkatkan, Rawatan ini serupa dengan TF tetapi dengan penuaan yang dijalankan pada suhu yang lebih tinggi 240-270 ° C untuk 2 ke 4 jam.

Ini mengakibatkan casting sedikit lebih lembut berbanding dengan TF, menjadikan mereka lebih mudah untuk bekerja dengan aplikasi di mana beberapa fleksibiliti diperlukan.

Ia digunakan dalam komponen yang memerlukan kestabilan terma yang lebih baik dan ketangguhan.

The (Pengerasan umur)

Rawatan haba TE mempercepat proses penuaan semula jadi dengan pemanasan casting hingga 150-170 ° C untuk 4 ke 12 jam tanpa pelindapkejutan.

Ini amat berguna untuk casting yang rumit atau halus yang boleh rosak oleh penyejukan pesat.

Proses ini meningkatkan kekerasan dan kestabilan tanpa mempertaruhkan gangguan. TE lebih disukai untuk bahagian halus di mana pengekalan bentuk adalah kritikal.

T5 (Penuaan pemendakan)

Proses penuaan buatan ini menstabilkan casting dengan memanaskannya pada suhu yang agak rendah (150-200 ° C.) untuk 2 ke 24 jam.

T5 meningkatkan kebolehkerjaan dan kestabilan dimensi dan biasanya digunakan untuk mati castings di mana kekerasan terkawal dan kemasan permukaan adalah penting.

Kelebihannya adalah sifat mekanikal yang lebih baik dengan kesan terma minimum pada pemutus.

T6 Temper

Rawatan T6 digunakan untuk mencapai kekuatan dan kekerasan yang tinggi.

Pemutus adalah penyelesaian yang dirawat sekitar 538 ° C selama kira -kira 12 jam, cepat dipadamkan di dalam air atau glikol pada suhu 66-100 ° C, kemudian berumur buatan pada 154 ° C 3 ke 5 jam.

Selalunya, Langkah pelurus mengikuti pelindapkejutan untuk memastikan ketepatan dimensi.

T6 digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, automotif, dan industri pertahanan untuk bahagian struktur yang memerlukan prestasi mekanikal yang sangat baik.

Kelebihan utamanya ialah memaksimumkan kekuatan semasa meminimumkan ubah bentuk di bawah beban.

TF7 (T7 atau T71 - Penyelesaian dirawat dan stabil)

Rawatan ini meningkatkan kestabilan mekanikal suhu tinggi dengan penyelesaian merawat casting dan menstabilkannya pada 200-250 ° C.

Walaupun ia menawarkan kekuatan tegangan dan hasil yang sedikit lebih rendah daripada T6, TF7 meningkatkan rintangan terma dan kestabilan dimensi.

Ia sesuai untuk komponen yang terdedah kepada suhu tinggi atau tekanan jangka panjang.

Melegakan tekanan dan penyepuhlindapan (Keadaan ts)

Rawatan haba pelepasan tekanan, dilakukan pada 200-250 ° C., mengurangkan tekanan sisa yang boleh menyebabkan melengkung atau retak.

Penyepuhlindapan, dilakukan pada 300-400 ° C., melembutkan casting untuk pemesinan atau pembentukan yang lebih mudah.

Rawatan ini biasanya digunakan untuk casting tebal atau kompleks yang memerlukan operasi mekanikal selanjutnya. Kelebihan mereka adalah kestabilan dimensi yang lebih baik dan kebolehmampuan kerja yang dipertingkatkan.

Pelindapkejutan polimer

Bukan air, Penyelesaian polimer digunakan untuk menghilangkan casting pada kadar yang lebih perlahan.

Ini mengurangkan tekanan dalaman dan gangguan, menjadikannya sesuai untuk casting berdinding kompleks atau nipis yang memerlukan ketepatan dimensi yang kurang tetapi tinggi.

Polimer pelindapkejutan menawarkan kaedah penyejukan yang lembut untuk melindungi geometri halus.

Jenis Rawatan Haba Biasa Untuk Jadual Aluminium Castings

5. Resipi rawatan haba khusus aloi

A356/356.0: Proses T6 standard

• Penyelesaian: 540-560 ° C., 6 h (25 seksyen mm).
• Menghilangkan: Air (~ 20 ° C.) dengan pergolakan ringan.
• Penuaan (T6): 160-165 ° C., 6 h; udara sejuk ke ambien.
• Pilihan T7: 180 ° C., 10 h; udara sejuk.

A380/A383: Aplikasi T4 dan T5

• T4 (Penuaan semula jadi): Menghilangkan dari 505-525 ° C; Pegang 18-24 jam; kekuatan terhad (~ Uts 200 MPA) dengan kemuluran yang baik (4-6%).
• T5: Penuaan tiruan langsung di 160 ° C selama 4-6 jam; Keputusan ~ UTS 210-230 MPa, pemanjangan 3-4%.

319/319.0: Sht dan penuaan untuk hpdc

• Sht: 505-525 ° C selama 4-6 jam (10-20 mm bahagian).
• Menghilangkan: Polimer (10% Pag) untuk mengurangkan penyelewengan.
• Umur (T6): 160-170 ° C selama 8-10 jam; Hasil UTS ~ 260 MPa, pemanjangan ~ 4-5%.

A413: Casting kekuatan tinggi

• Sht: 540-560 ° C selama 8-10 jam (Bahagian tebal 50-100 mm).
• Menghilangkan: Air + perencat kakisan; Matlamat untuk 400 ° C/s penyejukan.
• Umur (T6): 160-170 ° C., 10 h; UTS ~ 270-310 MPa, pemanjangan ~ 3-4%.
• Berlebihan (T7): 180-200 ° C., 10-12 h; UTS ~ 260-290 MPa, pemanjangan ~ 5-6%.

6061 (Varian Cast) dan aloi khusus

• 6061-Cast sht: 530-550 ° C selama 4-6 jam (12-25 mm).
• Menghilangkan: Air atau polimer (kedua -duanya boleh diterima untuk gangguan sederhana).
• Umur (T6): 160 ° C., 8 h; Hasil ~ UTS 240-270 MPa, pemanjangan ~ 8-10%.
• 6063-Cast: Serupa adalah, T5 sering mencukupi untuk UTS 165-200 MPa tetapi T6 menghasilkan UT ~ 210 MPa.

6. Korelasi harta mekanikal

Kekuatan tegangan, Kekuatan hasil, dan pemanjangan selepas rawatan

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

Kekerasan berubah melalui peringkat rawatan haba

• A356: As -cast ~ 70 hb; selepas sht ~ 60 hb; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75-80 Hb.
• 319: As -cast ~ 75 hb; T5 ~ 85 Hb; T6 ~ 90-95 HB.
• A413: As -cast ~ 80 hb; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90-100 Hb.

Prestasi keletihan dan kadar pertumbuhan retak

• A356 T6: Had ketahanan ~ 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
• 319 T6: ~ 75 MPa; Rintangan keletihan tinggi yang lebih baik kerana lebih baik.
• Kesan tekanan sisa: Pelepasan tekanan yang betul dapat meningkatkan kehidupan keletihan sebanyak 20-30%.

Rintangan rayap dalam aplikasi pemutus suhu tinggi

• A356 T7: Mengekalkan ~ 85% kekuatan suhu bilik di 150 ° C.; boleh diterima untuk kurungan enjin.
• A413: T7 mengekalkan ~ 80% pada 200 ° C.; disyorkan untuk perumahan penghantaran di bawah beban yang berterusan.

7. Aplikasi casting aluminium

Industri automotif

• Blok enjin (A356 T6): Menunjukkan 20% Pengurangan berat badan vs. besi tuang; Rawatan haba menghasilkan UT ~ 260 MPa, membolehkan tekanan silinder yang lebih tinggi.
• Kepala silinder (319 T6): Rawatan T6 menghilangkan kegagalan keletihan yang berkaitan dengan keliangan; berjalan berulang di seluruh barisan hasil yang konsisten dengan <1% sekerap kerana retak eden.

Komponen Aeroangkasa

• Turbin pendesak (6061 T6): Melalui SHT dan penuaan yang ketat, mencapai kehidupan keletihan >10⁷ kitaran di bawah 200 Tekanan MPA; CMM Post -Treatment Mengesahkan Run -Out <0.01 mm.
• Blok gear pendaratan (A356 T7): Terlalu untuk kestabilan, mengekalkan 75% kekuatan di 120 ° C.; Tidak ada perkhidmatan dalam perkhidmatan 15,000 kitaran dalam penilaian.

Jentera Perindustrian

• Perumahan pam (A413 T6): T6 memastikan UTS >280 MPA, mengurangkan ketebalan dinding oleh 20% vs. Reka bentuk ascast; Petikan pelinciran kekal dalam ± 0.05 mm selepas menghilangkan.
• Badan injap (A380 T5): Mencapai UT ~ 220 MPa, pemanjangan ~ 4%; melegakan tekanan di 300 ° C menghilangkan 80% penyimpangan as -sasti, mengurangkan masa pemesinan oleh 30%.

Elektronik pengguna dan tenggelam haba

• Tenggelam haba (6061 T6): Hasil UTS ~ 250 MPa dan kekonduksian terma ~ 180 w/m · k; diekstrusi dan kemudian dirawat haba untuk prestasi optimum dalam modul LED kuasa tinggi.
• Casis komputer riba (A356 T6): T6 memastikan kekakuan struktur di bawah beban mekanikal; Warpage minimum (<0.2 mm di seluruh 200 mm rentang) Memelihara panel sesuai dan selesai.

8. Kesimpulan

Rawatan haba aluminium Castings bukan cadangan "satu -an -sesuai -semua".

Dengan memahami asas -asas metalurgi -penyelesaian, pelindapkejutan, dan penuaan -metalurgi boleh merancang kitaran yang mengoptimumkan sifat untuk aloi tertentu (6061, 7075, 356, dll.) dan bahagian geometri.

Melalui kawalan yang teliti terhadap suhu relau, Media Quench, dan profil penuaan, Casting berubah menjadi komponen berprestasi tinggi yang sesuai untuk spar aeroangkasa, Perkakasan Marin, perhimpunan automotif, dan kandang elektronik ketepatan.

Akhirnya, Rawatan haba yang berjaya bergantung pada:

• Pemilihan aloi dan kimia
• Kawalan proses yang tepat (suhu, masa, kadar quench)
• Pemeriksaan selepas rawatan (Ndt, ujian mekanikal, Pemeriksaan dimensi)
• Pilihan suhu yang didorong oleh permohonan (T6 untuk kekuatan, T7 untuk kestabilan, Ts untuk melegakan tekanan)

Dengan mematuhi prinsip -prinsip ini dan memanfaatkan teknologi relau lanjutan dan metrologi, Fabrikasi memastikan bahawa casting aluminium tidak hanya memenuhi tetapi melebihi mekanikal, ketahanan, dan standard kebolehpercayaan industri moden.