Onderdelen van gegoten aluminium zijn een veelgebruikt materiaal in de industriële productie en worden veel gebruikt in sectoren als de luchtvaart, de automobielsector en de bouw. Gegoten aluminium onderdelen vereisen echter vaak een warmtebehandeling tijdens het productieproces. Dus waarom aluminiumgietens moet een warmtebehandeling ondergaan?
1, Het belang van warmtebehandeling voor gegoten aluminium onderdelen
De metallografische structuur van een gegoten aluminiumlegering is grover dan die van een vervormde aluminiumlegering, dus deze verschilt ook tijdens de warmtebehandeling. De eerste heeft een langere isolatietijd, meestal meer dan 2 uur, terwijl de laatste een kortere isolatietijd heeft, sommige hebben slechts enkele tientallen minuten nodig. Omdat gietstukken geproduceerd door het gieten van metalen mallen, gieten onder lage- druk en gieten met differentiële druk stollen onder relatief hoge koelsnelheden en drukken. De kristalstructuur is veel fijner dan die van gietstukken gemaakt door gipsgieten en zandgieten, dus de isolatietijd van de warmtebehandeling is ook veel korter. Een ander verschil tussen gegoten aluminiumlegeringen en vervormde aluminiumlegeringen is de ongelijkmatige wanddikte, complexe structurele vormen zoals onregelmatige dwars-doorsneden of interne kanalen. Om ervoor te zorgen dat er tijdens de warmtebehandeling geen vervorming of barsten optreden, worden er soms speciale armaturen ontworpen ter bescherming, en is de temperatuur van het blusmedium ook hoger dan die van een vervormde aluminiumlegering. Daarom wordt kunstmatige veroudering over het algemeen gebruikt om de warmtebehandelingscyclus te verkorten en de prestaties van gietstukken te verbeteren.
Het doel van warmtebehandeling voor het gieten van aluminiumlegeringen is het verbeteren van de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand, het stabiliseren van afmetingen en het verbeteren van procesprestaties zoals bewerkbaarheid en lasbaarheid. Omdat de mechanische eigenschappen van veel gegoten aluminiumlegeringen niet aan de gebruikseisen kunnen voldoen, met uitzondering van Al Si-gebaseerde ZL102, Al Mg-gebaseerde ZL302 en Al Zn-gebaseerde ZL401-legeringen, moeten alle andere gegoten aluminiumlegeringen een warmtebehandeling ondergaan om de mechanische en andere prestaties van de gietstukken verder te verbeteren. De specifieke functies omvatten de volgende aspecten:
(1) Elimineer de interne spanning veroorzaakt door een ongelijkmatige koelsnelheid tijdens kristallisatie en stolling van gietstukken vanwege redenen zoals ongelijkmatige wanddikte en dikke verbindingen;
(2) Verbeter de sterkte en hardheid van de legering, verbeter de metallografische structuur en zorg ervoor dat de legering bepaalde plasticiteits-, snij- en laseigenschappen heeft;
(3) Stabiliseer de structuur en grootte van gietstukken, voorkom en elimineer volumeveranderingen veroorzaakt door fasetransformatie bij hoge- temperaturen; 4) Elimineer intergranulaire en compositorische segregatie om de structuur te homogeniseren.
2, Kernpunten van warmtebehandelingsmethoden en bedieningstechnieken voor het gieten van aluminiumlegeringen
De warmtebehandelingsmethoden voor het gieten van aluminiumlegeringen omvatten momenteel gloeien, afschrikken [oplossingsbehandeling], veroudering en cyclische behandeling, die als volgt worden beschreven:
(1) Gloeien. De functie van gloeien is het elimineren van gietspanning en interne spanning veroorzaakt door mechanische verwerking in gietstukken, het stabiliseren van de vorm en grootte van bewerkte onderdelen en het sferoïdiseren van sommige Si-kristallen in Al Si-legeringen, waardoor de plasticiteit van de legering wordt verbeterd. Het proces omvat het verwarmen van het gietstuk van de aluminiumlegering tot 280-300 graden, het 2-3 uur vasthouden en het afkoelen in de oven tot kamertemperatuur. Hierdoor kan de vaste oplossing langzaam ontleden en kunnen de tweede deeltjes aggregeren, waardoor de interne spanning van het gietstuk wordt geëlimineerd, een stabiele grootte wordt bereikt, de plasticiteit wordt verbeterd en de vervorming wordt verminderd. De statuscode van de warmtebehandeling is T2.
(2) Afschrikken. Afschrikken wordt ook wel oplossingsbehandeling of snelle afkoelingsbehandeling genoemd. Het proces bestaat uit het verwarmen van het gietstuk van de aluminiumlegering tot een relatief hoge temperatuur (meestal dicht bij het smeltpunt van eutectisch materiaal, meestal boven 500 graden), het gedurende meer dan 2 uur vasthouden en het volledig oplossen van de oplosbare fasen in de legering. Vervolgens wordt het gietstuk snel afgeschrikt in water van 60-100 graden en door de snelle afkoeling gefixeerd met de verstevigingsfase die maximaal oplost in de legering en bij kamertemperatuur bewaard.
(3) Tijdigheid. Het proces omvat het verwarmen van afgeschrikte gietstukken van aluminiumlegeringen tot een bepaalde temperatuur, het gedurende een bepaalde tijd vasthouden ervan en het vervolgens luchtkoelen tot kamertemperatuur om de oververzadigde vaste oplossing te ontleden en de legeringsmatrixstructuur te stabiliseren.
Tijdverwerking kan worden onderverdeeld in twee categorieën: natuurlijke tijdverwerking en kunstmatige tijdverwerking. Natuurlijke veroudering is een proces waarbij veroudering bij kamertemperatuur wordt versterkt. Kunstmatige tijdsefficiëntie kan worden onderverdeeld in drie typen: onvolledige kunstmatige tijdsefficiëntie, volledige kunstmatige tijdsefficiëntie en efficiëntie in de loop van de tijd.
① Onvolledige kunstmatige tijdefficiëntie. Verwarm het gietstuk tot 150-170 graden (lagere temperatuur) en houd het 3-5 uur vast om een betere treksterkte, goede plasticiteit en taaiheid te verkrijgen, maar met verminderde corrosieweerstand.
② Volledig kunstmatige tijdsefficiëntie. Verwarm het gietstuk tot 175-185 graden (bij hogere temperaturen) en houd het 5-24 uur vast om voldoende treksterkte te verkrijgen, dat wil zeggen de hoogste hardheid, maar de reksnelheid neemt af.
③ Verlopen tijdslimiet. Ook bekend als stabilisatietempereren. Het proces omvat het verwarmen van het gietstuk tot 190 ~ -230 graden en het 4 ~ 9 uur vasthouden om de sterkte te verminderen en de plasticiteit te verbeteren, om een betere weerstand tegen spanningscorrosie te bereiken.
