Термічна обробка для алюмінієвих виливків

1. Вступ

Теплова обробка перетворює алюмінієві виливки з AS -FLAS, компоненти змінної власності на точно інженерні частини, які відповідають вимогам вимог до застосування.

Ретельно контролюючи температуру, замочити часи, та швидкість охолодження, ливарні та металурги можуть адаптувати механічні властивості,

наприклад, міцність на розрив, твердість, пластичність, і стійкість до втоми, в той час як вдосконалення характеристик зносу, обробка, і розмірна стабільність.

Ця стаття заглиблюється в основи, процеси, та найкращі практики термічної обробки алюмінієвих виливків.

Ми прагнемо надати професіонала, авторитетний, та всебічний посібник з інженерів, металурги, та якісні фахівці, які прагнуть оптимізувати компоненти з алюмінієвими литими для продуктивності та витрат.

2. Чому теплові обробки алюмінієвих виливків?

Мета термічної обробки -:

• Підвищена міцність на розрив і твердість
• Поліпшена пластичність та резистентність до втоми
• Посилена обробка та стійкість до зносу
• Вимірна стабільність та допомога на залишкові стрес
• Індивідуальні властивості для умов обслуговування
• Послідовність та забезпечення якості

3. Загальні алюмінієві лиття сплавів

Алюмінієві лиття сплави, як правило, поділяються на дві основні категорії:

• Пісочний кастинг / Постійна цвіль (Гравітація) сплави
• Кастинг сплави (тиск)

Вони позначаються Чотиризначне число (Напр., A356, A319, A380) і впасти в будь -який 2xx, 3xx, 4xx, або 7xx серія залежно від первинних елементів -легень.

Стіл: Огляд загальних алюмінієвих лиття сплавів

4. Які види термічної обробки доступні для алюмінієвих виливків?

Процес термічної обробки алюмінієвих лиття змінюється залежно від композиції сплаву, Тип лиття, і бажані механічні властивості.

Спеціалізовані печі та ретельно контрольовані методи гасіння використовуються для забезпечення стабільності розмірів та запобігання розтріскування під час лікування. Нижче наведені загальні типи термічної обробки, застосовані до алюмінієвих виливків:

TF (Повністю термо обробляється)

Мета лікування ТФ - значно підвищити твердість та міцність алюмінієвих виливків.

Процес передбачає нагрівання лиття приблизно до 515–535 ° C 4 до 12 Години для розчинення легованих елементів у суцільне розчин.

Потім він швидко гасять у теплій воді, щоб запобігти розтріскуванню, з подальшим старінням при 150–160 ° C для 4 до 16 годинник.

Це лікування майже подвоює твердість оригінального кастингу. TF зазвичай використовується, коли потрібна висока міцність і довговічність, наприклад, у структурних компонентах.

Його перевага полягає у значному поліпшенні механічних властивостей, зберігаючи цілісність лиття.

Умова туберкульозу (T4)

Ця термічна обробка спрямована на поліпшення пластичності та помірної міцності.

Кастинки нагріваються трохи нижче їх плавлення, поки елементи сплаву не входять у суцільне рішення, Потім гасять у воді, кипляча вода, або полімерний розчин.

Середовище гасіння вибирається для збалансування механічних властивостей, зменшити спотворення, і мінімізувати внутрішній стрес.

Туберкульоз підходить для деталей, які потребують хорошої формуваності та зварюваності.

Перевага полягає в збереженні пластичності та розумної сили, що полегшує подальші виробничі процеси.

TB7 (Розчин обробляється та стабілізований)

Розроблений для виробництва кастингу з підвищеною кованністю, Ця обробка схожа на TF, але зі старінням, що проводиться при більш високій температурі 240–270 ° C 2 до 4 годинник.

Це призводить до трохи більш м'яких виливків порівняно з TF, Полегшення роботи з додатками, де потрібна деяка гнучкість.

Він використовується в компонентах, що потребують кращої термічної стійкості та міцності.

З (Вік затвердіння)

Теплова обробка прискорює природний процес старіння шляхом нагрівання до 150–170 ° C для 4 до 12 години без будь -якого гасіння.

Це особливо корисно для складних або дрібно представлених кастинг, які можуть бути пошкоджені швидким охолодженням.

Процес покращує твердість і стабільність, не ризикуючи спотворенням. Te є кращим для делікатних частин, де утримання форми є критичним.

T5 (Старіння опадів)

Цей процес штучного старіння стабілізує виливки, нагріваючи їх при відносно низьких температурах (150–200 ° C) для 2 до 24 годинник.

T5 покращує оброблюваність та розмірну стабільність і, як правило, застосовується для відливів, де важливі керовані твердість та обробка поверхні.

Перевага полягає в покращенні механічних властивостей з мінімальним тепловим впливом на лиття.

T6 вдача

Лікування T6 використовується для досягнення високої міцності та твердості.

Кастинг - розчин, оброблений приблизно на 538 ° C 12 годинник, швидко гасити у воді або гліколі при 66–100 ° C, Потім штучно віком при 154 ° С для 3 до 5 годинник.

Часто, Крок випрямлення слідує за гасінням, щоб забезпечити розмірну точність.

T6 широко застосовується в аерокосмічній, автомобільний, та оборонні галузі для структурних деталей, що потребують відмінних механічних показників.

Основна його перевага - максимізація міцності, мінімізуючи деформацію під навантаженням.

TF7 (T7 або T71 - розчинний та стабілізований)

Ця обробка підвищує високотемпературну механічну стійкість шляхом обробки розчину та стабілізуючи їх при 200–250 ° C.

В той час як він пропонує трохи нижчий притяг і міцність на врожайність, ніж Т6, TF7 покращує термічну стійкість та розмірність стабільності.

Він ідеально підходить для компонентів, що піддаються підвищеній температурі або довгостроковому стресу.

Полегшення стресу та відпалу (ТС)

Стрес -полегшення термічна обробка, виконується при 200–250 ° C, зменшує залишкові напруги, які можуть спричинити викривлення або розтріскування.

Відпал, виконано при 300–400 ° C, пом’якшує кастинги для легкої обробки або формування.

Ці обробки зазвичай використовуються для товстих або складних кастинг, що потребують подальших механічних операцій. Їх перевага - покращена розмірна стабільність та підвищена працездатність.

Полімерне гасіння

Замість води, Полімерні рішення використовуються для гасіння кастингу з повільнішою швидкістю.

Це зменшує внутрішні напруги та спотворення, що робить його придатним для складних або тонкостінних виливків, які потребують меншої твердості, але високої вимірної точності.

Полімерне гасіння пропонує більш ніжний метод охолодження для захисту делікатних геометрії.

Поширені типи обробки тепла для столу з алюмінію

5. Специфічні для сплаву рецепти термічної обробки

A356/356.0: Стандартний процес T6

• Вирішення: 540–560 ° C, 6 h (25 ММ РОЗДІЛ).
• Гасіння: Вода (~ 20 ° C) з легкою агітацією.
• Старіння (T6): 160–165 ° C, 6 h; повітря прохолодно до навколишнього середовища.
• Необов’язковий T7: 180 ° C, 10 h; повітря прохолодно.

A380/A383: Програми T4 та T5

• T4 (Природне старіння): Гасіння з 505–525 ° C; Тримайте 18–24 год; обмежена сила (~ Uts 200 MPA) з хорошою пластичністю (4–6%).
• T5: Пряме штучне старіння в 160 ° С протягом 4–6 год; Результати ~ uts 210–230 МПа, подовження 3–4%.

319/319.0: SHT та старіння для HPDC

• Шт: 505–525 ° C протягом 4–6 год (10–20 мм розділи).
• Гасіння: Полімер (10% Гріх) Для зменшення спотворення.
• Вік (T6): 160–170 ° C протягом 8–10 год; виходить uts ~ 260 МПа, подовження ~ 4–5%.

A413: Виливки з високою міцністю

• Шт: 540–560 ° C протягом 8–10 год (товсті секції 50–100 мм).
• Гасіння: Вода + інгібітор корозії; прагнути 400 ° C/s охолодження.
• Вік (T6): 160–170 ° C, 10 h; UTS ~ 270–310 МПа, подовження ~ 3–4%.
• Надмірний (T7): 180–200 ° C, 10–12 год; UTS ~ 260–290 МПа, подовження ~ 5–6%.

6061 (Варіанти) і спеціальні сплави

• 6061-STAC SHT: 530–550 ° С протягом 4–6 год (12–25 мм розділи).
• Гасіння: Вода або полімер (обидва прийнятні для помірного спотворення).
• Вік (T6): 160 ° C, 8 h; врожайність ~ uts 240–270 МПа, подовження ~ 8–10%.
• 6063-FCE: Подібне є, T5 часто достатній для UTS 165–200 МПа, але T6 дає UTS ~ 210 МПа.

6. Кореляції механічної властивості

Сила на розрив, Похідна сила, і подовження після лікування

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

Зміни твердості через стадії термічної обробки

• A356: AS -FCES ~ 70 год; після Sht ~ 60 год; T6 ~ 80-85 год; T7 ~ 75–80 год.
• 319: AS -FCES ~ 75 год; T5 ~ 85 год; T6 ~ 90-95 год.
• A413: As -kast ~ 80 год; T6 ~ 95-105 год; T7 ~ 90–100 год.

Продуктивність втоми та темпи зростання тріщин

• A356 T6: Межа витривалості ~ 70 МПа; T0 ~ 50 МПа.
• 319 T6: ~ 75 МПа; Краща стійкість до втоми з високою втоми через більш тонкі осадження Cu.
• Залишковий стрес: Правильне полегшення стресу може збільшити втому на 20–30%.

Опір повзучості у високотемпературних кастингах

• Надмірний A356 T7: Підтримує ~ 85% сили температури в приміщенні при 150 ° C; прийнятний для кронштейнів двигуна.
• A413: T7 зберігає ~ 80% при 200 ° C; Рекомендовано для місць передачі під стійкими навантаженнями.

7. Застосування алюмінієвих виливків

Автомобільна промисловість

• Блоки двигуна (A356 T6): Продемонстрований 20% Зниження ваги проти. чавун; термічна обробка дає uts ~ 260 МПа, що сприяє більш високому тиску циліндрів.
• Головки циліндрів (319 T6): Т6 лікування виключає збої, пов'язані з пористом; Повторні пробіжки по лінії врожаю послідовної продуктивності з <1% брухт через гасіння розтріскування.

Аерокосмічні компоненти

• Турбінні уявлення (6061 T6): Через суворий SHT та старіння, Досягнути життя втоми >10⁷ Цикли під 200 MPA Стрес; CMM після лікування підтверджує пробігу <0.01 мм.
• Блоки посадки (A356 T7): Переповнений стабільністю, зберігати 75% сили в 120 ° C; Немає сервісу, що тріскається 15,000 Цикли в оцінці.

Промислова техніка

• Насосні корпуси (A413 T6): T6 гарантує UTS >280 MPA, зменшення товщини стінки 20% проти. AS -SCAS -дизайни; Змащення уривки залишаються в межах ± 0,05 мм після гасіння.
• Тіла клапана (A380 T5): Досягти uts ~ 220 МПа, подовження ~ 4%; Стрес полегшення в 300 ° С усуває 80% спотворення AS -FCE, скорочення часу обробки на 30%.

Побутова електроніка та тепловідвід

• Тепловоліки (6061 T6): Урожайність ~ 250 МПа та теплопровідність ~ 180 Вт/м · k; екструдований, а потім оброблений теплом для оптимальних показників у великих потужних світлодіодних модулях.
• Шасі ноутбука (A356 T6): T6 забезпечує структурну жорсткість при механічних навантаженнях; Мінімальна бойова стрічка (<0.2 мм поперек 200 мм проміжок) Зберігає панель підходящого та обробки.

8. Висновок

Термічна обробка алюміній Кастинги - це не пропозиція "один розміром - все".

Розумінням металургійних основ - вирішуючи, гасіння, та старіння - металурги можуть проектувати цикли, які оптимізують властивості для конкретних сплавів (6061, 7075, 356, тощо) та частини геометрії.

Через ретельний контроль температури печі, загартати ЗМІ, та старіння профілів, Кастинки перетворюються на високоефективні компоненти, придатні для аерокосмічних лонжеростей, Морське обладнання, Автомобільні збори, та точні електронні корпуси.

Зрештою, Успішна термічна обробка залежить від:

• Вибір сплавів та хімія
• Точне управління процесом (температура, час, коефіцієнт гасіння)
• Інспекція після лікування (NDT, механічне випробування, розмірні перевірки)
• Вибір температури, керованого додатком (T6 для сили, T7 для стабільності, TS для полегшення стресу)

Дотримуючись цих принципів та використовуючи передові технології печі та метрології, Виробники гарантують, що алюмінієві виливки не тільки відповідають, але перевищують механіку, довговічність, та стандарти надійності сучасних галузей.