Bagaimana Rawatan Haba Plat Aluminium Dikelaskan
Rawatan haba ialah langkah yang menukarkan plat aluminium yang digulung daripada produk yang lembut dan dikerjakan kepada bahan struktur. Empat kumpulan digunakan dalam latihan.
Rawatan termomekanikal menggabungkan ubah bentuk dengan kitaran haba. Meregangkan atau memampatkan pinggan selepas pelindapkejutan untuk melegakan tekanan sisa adalah contoh yang paling biasa.
Rawatan haba larutan melarutkan fasa pengaloian terlarut pada suhu tinggi dan kemudian memadamkan plat dengan cukup pantas untuk menahannya dalam larutan pepejal supertepu. Perangai tidak stabil yang dihasilkan dengan cara ini dinamakan W.
Pengerasan kerpasan, atau penuaan tiruan, memegang plat yang dipadamkan pada suhu sederhana supaya mendakan pengukuhan halus terbentuk. Ini menghasilkan keluarga T6 dan T7 pemarah.
Penyepuhlindapan, ditetapkan O, melembutkan plat dengan penghabluran semula dan digunakan untuk memulihkan kebolehbentukan antara operasi membentuk.
| perangai | Maknanya | Penggunaan biasa |
|---|---|---|
| O | anil, lembut sepenuhnya | pembentukan berat sebelum pengerasan usia |
| W | penyelesaian dirawat, tidak stabil | membentuk atau meluruskan sebelum penuaan |
| T4 | penyelesaian dirawat dan berumur secara semula jadi | Plat 2xxx terbentuk selepas penuaan |
| T6 | penyelesaian dirawat dan dibuat secara buatan | plat struktur am |
| T651 | T6 ditambah melegakan tekanan dengan regangan | plat mesin, kerataan ketat |
| T73 | penyelesaian dirawat dan berlebihan | Plat 7xxx terdedah kepada kakisan tegasan |
| T7451 | berlebihan, tekanan dihilangkan dengan pemampatan | plat tebal 7xxx untuk aeroangkasa |
Satu perkara sering disalah laporkan: T651 tidak meningkatkan kekuatan sebanyak 10-15 % berbanding T6. Kedua-dua suhu mencapai keadaan kerpasan yang sama dan oleh itu sifat tegangan yang hampir sama. Perbezaannya ialah tekanan sisa. Regangan 1.5-3% yang digunakan antara pelindapkejutan dan penuaan menghilangkan kebanyakan tekanan pelindapkejutan, yang menjadikan bahagian yang dimesin rata dan stabil dari segi dimensi.
Rawatan Penyelesaian dan Pelindapkejutan
Suhu rawatan penyelesaian ditetapkan oleh siri aloi dan sengaja disimpan di bawah suhu eutektik atau permulaan -suhu lebur, kerana terlalu panas pada peringkat ini tidak boleh dipulihkan.
| Siri | Suhu penyelesaian | Laluan pemadaman dan penuaan |
|---|---|---|
| 2xxx (Al-Cu) | kira-kira 495-505 C | pelindapkejutan air sejuk; penuaan semula jadi kepada T4 atau penuaan buatan berhampiran 175-190 C hingga T6 |
| 6xxx (Al-Mg-Si) | kira-kira 529-541 C | pelindapkejutan pada kadar sederhana; penuaan buatan kepada T6 |
| 7xxx (Al-Zn-Mg) | kira-kira 466-482 C | pelindapkejutan cepat; tunggal atau dua-langkah penuaan bergantung pada perangai |
| 5xxx (Al-Mg) | tidak berkenaan | tidak-haba-boleh dirawat; diperkuat dengan pengerasan terikan sahaja |
Pelindapkejutan adalah bahagian kitaran yang paling kerap menyebabkan masalah. Plat mesti disejukkan dengan cukup cepat untuk menyekat pemendakan semasa musim gugur melalui julat suhu sensitif; bahagian tebal 7xxx umumnya memerlukan kadar penyejukan jauh melebihi 100 C sesaat pada permukaan untuk mengekalkan tindak balas penuaan yang baik. Oleh kerana permukaan sentiasa menyejuk lebih cepat daripada teras, pelindapkejutan juga mengunci kecerunan tegasan yang kemudiannya muncul sebagai herotan, jadi pelindapkejutan adalah penting seperti kelajuan pelindapkejutan. Pelindapkejutan semburan, pelindapkejutan polimer dan pelindapkejutan terganggu dengan kelewatan udara yang singkat sebelum peringkat air digunakan untuk menukar kekerasan sedikit untuk pengurangan besar dalam kejutan haba dan meledingkan.
Jadual Penuaan dan Kemarahan yang Terhasil
Suhu dan masa penuaan buatan pilih saiz mendakan yang memberikan keseimbangan kekuatan, kemuluran dan rintangan kakisan yang diperlukan.
| Aloi dan perangai | Jadual penuaan biasa | Hasilnya |
|---|---|---|
| 6061-T6 | kira-kira 175 C selama 8 jam | kira-kira 310 MPa tegangan, 12% pemanjangan |
| 2024-T6 | penuaan buatan hampir 190 C | kira-kira 450 MPa tegangan, pemanjangan lebih rendah daripada T4 |
| 7075-T6 | kira-kira 121 C selama 24 jam | kira-kira 505-540 MPa tegangan, eta-prime MgZn2 mendakan |
| 7075-T73 | dua langkah, kira-kira 107 C diikuti oleh 163 C, setiap satu diadakan selama berjam-jam | kekuatan yang lebih rendah tetapi rintangan kakisan tegasan bertambah baik |
Asas fizikal adalah mudah. Penuaan puncak, yang menghasilkan T6, memberikan ketumpatan bilangan maksimum mendakan koheren dan oleh itu kekuatan tertinggi, tetapi ia juga meninggalkan aloi sensitif kepada retak kakisan tegasan dan pengelupasan dalam persekitaran klorida. Overaging, yang menghasilkan T73 dan T7451, mengeraskan mendakan dan mengorbankan sedikit kekuatan untuk keuntungan besar dalam rintangan kakisan. Dalam siri 7xxx, mendakan adalah daripada keluarga MgZn2, dan penambahan surih seperti zirkonium digunakan untuk memperlahankan penghabluran semula supaya struktur yang dikerjakan bertahan dalam kitaran haba.
Pelepasan Tekanan dan Kawalan Herotan
Kawalan herotan ialah masalah reka bentuk proses, bukan masalah pemeriksaan akhir, dan langkah-langkah di bawah digunakan bersama.
Pelepasan tekanan mekanikal: regangan kepada 1.5-3 % untuk T651, atau pemampatan untuk T7451, digunakan selepas pelindapkejutan dan sebelum penuaan.
Reka bentuk lekapan: lekapan pelurus tegar dan, untuk plat panjang, jig penyokong yang menahan plat melalui peringkat penyelesaian dan pelindapkejutan.
Pelindapkejutan keseragaman: corak semburan terkawal, pengadukan seragam dan, di mana aloi membenarkan, pelindapkejutan terganggu.
Elaun pemesinan: meninggalkan stok yang mencukupi supaya kedua-dua muka boleh dibersihkan selepas sebarang pergerakan yang tertinggal.
Simulasi proses: model elemen terhingga pelindapkejutan digunakan untuk meramalkan corak herotan supaya elaun boleh dibina ke dalam dimensi plat.
Dalam amalan aeroangkasa, pegangan kriogenik terkawal selepas pelindapkejutan kadangkala digunakan sebagai langkah pelepasan tekanan tambahan sebelum pemesinan akhir, yang mengurangkan elaun yang diperlukan pada plat tebal.
Piawaian, Ujian dan Pengesahan
Parameter rawatan haba ditentukan dan diaudit mengikut piawaian yang diterbitkan dan bukannya dipersetujui secara tidak rasmi antara kilang dan pelanggan. Dokumen utama ialah AMS 2772 untuk rawatan haba penyelesaian bahagian aloi aluminium, AMS 2770 untuk rawatan haba aloi aluminium tempa, ASTM B918 untuk amalan rawatan haba produk aluminium tempa, dan piawaian pyrometry AMS 2750, yang menetapkan kelas keseragaman suhu relau yang diperlukan oleh toleransi tertentu. NADCAP AC7102 menyediakan laluan akreditasi untuk pembekal rawatan haba kepada industri aeroangkasa.
Ujian penerimaan biasanya meliputi kekerasan pada beberapa kedudukan merentasi plat, ujian tegangan ke ASTM B557 dan ASTM E8, ukuran saiz butiran kepada ASTM E112 dan, jika dinyatakan, pemeriksaan mikroskopi elektron metalografi atau penghantaran pada saiz mendakan dan jarak. Satu pembetulan kepada kenyataan yang disalin secara meluas: ujian kerosakkan hidrogen bukan sebahagian daripada piawaian rawatan haba aluminium. Ia digunakan untuk keluli kekuatan tinggi, dan memetiknya untuk plat aluminium adalah ralat spesifikasi.
Soalan Lazim
S: Adakah T651 memberikan kekuatan yang lebih tinggi daripada T6?
No. T651 dan T6 mencapai keadaan kerpasan yang sama, jadi sifat tegangan pada asasnya adalah sama. T651 melegakan tekanan dengan regangan, yang meningkatkan kerataan dan kestabilan pemesinan.
S: Mengapakah kadar pelindapkejutan sangat kritikal?
Pelindapkejutan perlahan membolehkan bahan terlarut memendakan semasa penyejukan, yang menggunakan unsur-unsur yang diperlukan kemudian untuk pengerasan usia. Bahagian tebal memerlukan kadar penyejukan permukaan yang tinggi, jadi kedua-dua kadar dan keseragaman perlu dikawal.
S: Bolehkah plat 5xxx dirawat haba?
Tidak. Aloi Al-Mg tidak-haba-boleh dirawat. Mereka dikuatkan dengan pengerasan terikan, dan kitaran haba di atas julat penyepuhlindapan hanya melembutkannya.
S: Apakah julat suhu yang digunakan untuk penuaan buatan?
Kebanyakan aloi tempa berumur antara kira-kira 120 C dan 200 C. Suhu yang lebih rendah dengan masa yang lebih lama mengutamakan kekuatan puncak, manakala suhu yang lebih tinggi dan penuaan berlebihan meningkatkan ketahanan kakisan pada beberapa kos kekuatan.
S: Mengapakah lebihan plat kepada T73 atau T7451?
Penuaan yang berlebihan mengasarkan mendakan dan meningkatkan daya tahan terhadap tekanan retakan kakisan dan pengelupasan, yang penting untuk plat 7xxx yang digunakan di luar atau dalam struktur aeroangkasa.
S: Bagaimanakah kualiti rawatan haba disahkan?
Melalui tinjauan kekerasan, ujian tegangan spesimen daripada kumpulan ke ASTM B557, penentuan saiz butiran kepada ASTM E112, dan rekod proses yang menunjukkan bahawa suhu relau dan pelindapkejutan mematuhi keperluan pyrometry AMS 2750.