Како се класификују термички третмани алуминијумске плоче
Топлотна обрада је корак који претвара ваљану алуминијумску плочу из меког, обрађеног производа у структурни материјал. У пракси се користе четири групе.
Термомеханички третмани комбинују деформацију са термичким циклусом. Најчешћи пример је истезање или сабијање плоче након гашења ради ублажавања заосталог напрезања.
Топлотна обрада раствора раствара растворљиве легирајуће фазе на високој температури, а затим гаси плочу довољно брзо да их задржи у презасићеном чврстом раствору. Овако произведена нестабилна нарав је означена као В.
Стврдњавање падавинама, или вештачко старење, држи угашену плочу на средњој температури тако да се формирају преципитати за фино ојачање. Ово производи Т6 и Т7 породице темперамента.
Жарење, означено као О, омекшава плочу рекристализацијом и користи се за враћање формабилности између операција формирања.
| Нарав | Значење | Типична употреба |
|---|---|---|
| O | жарен, потпуно мекан | тешко формирање пре старења очвршћавања |
| W | раствором третиран, нестабилан | формирање или исправљање пре старења |
| T4 | раствором третиран и природно стар | 2ккк плоча формирана након старења |
| T6 | раствором третиран и вештачки стар | општа структурна плоча |
| T651 | Т6 плус ослобађање од стреса истезањем | обрађена плоча, чврста равност |
| T73 | раствором третирани и престарели | 7ккк плоча изложена напонској корозији |
| T7451 | престаро, стрес се ослобађа компресијом | дебела плоча 7ккк за ваздухопловство |
Једна тачка се често погрешно наводи: Т651 не повећава снагу за 10-15% у односу на Т6. Оба темперамента достижу исто стање падавина и стога скоро иста својства затезања. Разлика је резидуални напон. Растезање од 1,5-3% примењено између гашења и старења уклања већину напона гашења, што је оно што машински обрађени део одржава равним и димензионално стабилним.
Третман раствором и гашење
Температура третмана раствора је одређена серијом легуре и намерно се одржава испод еутектичке или почетне{0}}температуре топљења, јер је прегревање у овој фази неповратно.
| Сериес | Температура раствора | Пут гашења и старења |
|---|---|---|
| 2ккк (Ал-Цу) | око 495-505 Ц | гашење хладном водом; природно старење до Т4 или вештачко старење близу 175-190 Ц до Т6 |
| 6ккк (Ал-Мг-Си) | око 529-541 Ц | гасити умереном брзином; вештачко старење до Т6 |
| 7ккк (Ал-Зн-Мг) | око 466-482 Ц | брзо гашење; једно или двостепено{0}}старење у зависности од темперамента |
| 5ккк (Ал-Мг) | није применљиво | не-термини{1}}која се не обрађује; ојачан само каљењем на напрезање |
Гашење је део циклуса који најчешће изазива проблеме. Плоча се мора охладити довољно брзо да сузбије падавине током пада кроз осетљив температурни опсег; дебелим 7ккк секцијама генерално су потребне стопе хлађења знатно изнад 100 Ц у секунди на површини да би задржале добар одговор на старење. Пошто се површина увек хлади брже од језгра, гашење такође закључава градијент напона који се касније показује као изобличење, тако да је униформност гашења важна колико и брзина гашења. Гашење распршивањем, полимерно гашење и прекинуто гашење са кратким одлагањем ваздуха пре фазе воде се користе за мењање мало тврдоће за велико смањење термичког удара и савијања.
Распоред старења и настали темпераменти
Температура и време вештачког старења бирају величину талога која даје потребну равнотежу чврстоће, дуктилности и отпорности на корозију.
| Легура и темперамент | Типичан распоред старења | Резултат |
|---|---|---|
| 6061-T6 | око 175 Ц током 8 сати | Отприлике 310 МПа затезање, 12 % истезање |
| 2024-T6 | вештачко старење близу 190 Ц | око 450 МПа затезање, ниже издужење од Т4 |
| 7075-T6 | око 121 Ц током 24 сата | око 505-540 МПа влачне, ета-приме МгЗн2 преципитата |
| 7075-T73 | два корака, око 107 °Ц, а затим 163 °Ц, сваки од њих је одржан много сати | нижа чврстоћа, али значајно побољшана отпорност на корозију под напоном |
Физичка основа је јасна. Врхунско старење, које производи Т6, даје максималну густину кохерентних талога, а самим тим и највећу чврстоћу, али такође оставља легуру осетљивом на пуцање од корозије под напоном и на љуштење у хлоридним срединама. Прекомерно старење, које производи Т73 и Т7451, угрушава талог и жртвује извесну снагу за велики добитак у отпорности на корозију. У серији 7ккк преципитати су из породице МгЗн2, а додаци у траговима као што је цирконијум се користе за успоравање рекристализације тако да обрађена структура преживљава термички циклус.
Ублажавање стреса и контрола дисторзије
Контрола изобличења је проблем дизајна процеса, а не проблем коначне инспекције, а мере у наставку се користе заједно.
Уклањање механичког напрезања: истезање до 1,5-3 % за Т651, или компресија за Т7451, примењено након гашења и пре старења.
Дизајн учвршћења: крути елементи за равнање и, за дугачке плоче, потпорни утикачи који држе плочу кроз фазе раствора и гашења.
Уједначеност гашења: контролисани обрасци распршивања, равномерно мешање и, где легура дозвољава, прекинуто гашење.
Додатак за машинску обраду: оставља довољно залиха да се обе стране могу очистити након било каквог заосталог померања.
Симулација процеса: модели коначних елемената за гашење се користе за предвиђање шаблона изобличења тако да се додатак може уградити у димензије плоче.
У ваздухопловној пракси, контролисано криогено држање након гашења се понекад користи као додатни корак за ублажавање напона пре завршне обраде, што смањује потребан додатак на дебелој плочи.
Стандарди, тестирање и верификација
Параметри термичке обраде су специфицирани и ревидирани у складу са објављеним стандардима, а не неформално договорени између млина и корисника. Главни документи су АМС 2772 за топлотну обраду делова алуминијумских легура у раствору, АМС 2770 за топлотну обраду легура кованог алуминијума, АСТМ Б918 за праксу термичке обраде производа од кованог алуминијума и стандард пирометрије АМС 2750, који поставља класу толеранције температуре пећи која захтева дату класу толеранције температуре. НАДЦАП АЦ7102 пружа пут акредитације за добављаче топлотне обраде у ваздухопловној индустрији.
Испитивање прихватљивости обично обухвата тврдоћу на неколико позиција преко плоче, испитивање затезања према АСТМ Б557 и АСТМ Е8, мерење величине зрна према АСТМ Е112 и, где је наведено, металографску или трансмисијску проверу величине и размака талога путем електронске микроскопије. Једна исправка широко копиране изјаве: испитивање водоничне кртости није део стандарда за термичку обраду алуминијума. Односи се на челике високе чврстоће, а цитирање за алуминијумску плочу је грешка у спецификацији.
Често постављана питања
П: Да ли Т651 даје већу снагу од Т6?
Бр. Т651 и Т6 достижу исто стање преципитације, тако да су затезна својства у суштини једнака. Т651 се ослобађа од напрезања истезањем, што побољшава равност и стабилност обраде.
П: Зашто је стопа гашења тако критична?
Споро гашење омогућава таложење раствора током хлађења, чиме се троше елементи потребни касније за стврдњавање са годинама. Дебели профили захтевају високе стопе површинског хлађења, тако да се и брзина и униформност морају контролисати.
П: Да ли се плоча 5ккк може термички обрађивати?
Не. Ал-легуре магнезија се не-третирају{3}}топлотом. Они су ојачани деформацијским очвршћавањем, а термички циклус изнад опсега жарења их само омекшава.
П: Који температурни опсег се користи за вештачко старење?
Већина кованих легура је старе између око 120 Ц и 200 Ц. Ниже температуре са дужим временима фаворизују вршну чврстоћу, док више температуре и прекомерно старење побољшавају отпорност на корозију уз одређену цену у чврстоћи.
П: Зашто претерати таблицу са Т73 или Т7451?
Прекомерно старење угрушава талог и значајно побољшава отпорност на пуцање и љуштење од корозије под напоном, што је неопходно за плоче 7ккк које се користе на отвореном или у ваздухопловним структурама.
П: Како се проверава квалитет топлотне обраде?
Кроз испитивања тврдоће, испитивање затезања узорака из серије до АСТМ Б557, одређивање величине зрна према АСТМ Е112 и записе процеса који показују да су температуре пећи и гашења у складу са захтевима АМС 2750 пирометрије.