عملیات حرارتی آلومینیوم و انواع آن

عملیات حرارتی آلومینیوم (ایجینگ) چیست؟

عملیات حرارتی آلومینیوم یا ایجینگ، فرآیندی است که در آن استحکام و سختی زیرمجموعه خاصی از آلیاژهای آلومینیوم افزایش می‌یابد. آلیاژهای آلومینیومی قابل سخت شدن شامل سری های 7xxx، 6xxx، 2xxx و 8xxx می باشند.

مراحل عملیات حرارتی آلومینیوم عبارتند از: بازپخت، همگن کردن، عملیات حرارتی محلول، پیری طبیعی و پیری مصنوعی. با توجه به فرآیند مورد استفاده، دمای کوره می تواند از 240 تا 1000 درجه فارنهایت (116 تا 538 درجه سانتیگراد) متغیر باشد. مهم است که به خاطر داشته باشید که عملیات حرارتی آلومینیوم با فولاد کاملاً متفاوت است. در ادامه همراه گروه مهندسی فیلت باشید.

آنیل کردن

آلیاژهای آلومینیوم در معرض سخت شدن کار هستند که به عنوان سخت شدن کرنش نیز شناخته می شود. سخت شدن کرنش زمانی اتفاق می افتد که آلیاژ آلومینیوم در اثر تغییر شکل پلاستیکی شکل می گیرد. تغییر شکل پلاستیک باعث می‌شود که ساختارهای دانه‌ای در آلومینیوم در امتداد مناطقی که به آن صفحات لغزش گفته می‌شود، روی یکدیگر بلغزند. همانطور که تغییر شکل پلاستیک بیشتر و بیشتر می شود، صفحات لغزشی کمتر و کمتری باقی می مانند که به راحتی تغییر شکل می دهند. در نتیجه نیروی بیشتری برای دستیابی به تغییر شکل بیشتر مورد نیاز است. وقتی قطعه ای به این حالت رسید می گویند کار سخت شده است. برای ادامه تغییر شکل پلاستیکی مواد، سخت شدن کرنش باید از قطعه حذف شود.

گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.

هدف از آنیل کردن اساساً تنظیم مجدد ساختار دانه کریستالی، بازیابی صفحات لغزنده و ایجاد امکان ادامه شکل دادن به قطعه بدون نیاز به نیروی اضافی است. برای بازپخت یک آلیاژ آلومینیوم سخت شده، فلز باید در دمایی بین 570 درجه فارنهایت تا 770 درجه فارنهایت (299 تا 410 درجه سانتیگراد) برای مدت زمان معینی از 30 دقیقه تا سه ساعت کامل گرم شود.

زمان و دما به دو چیز بستگی دارد: اندازه قطعه ای که آنیل می شود و ترکیب آلیاژ آن.

مقاله پیشنهادی: 5 عامل موثر بر هزینه تولید پروفیل آلومینیوم

بازپخت همچنین تنش های داخلی را که می‌تواند در یک قطعه در طی فرآیندهایی مانند آهنگری سرد یا ریخته‌گری ایجاد شود، تثبیت ابعاد قطعه و حل مشکلات ناشی از کرنش های داخلی (مانند تاب برداشتن) کاهش می‌دهد. همچنین، آنیل را می توان با موفقیت روی آلیاژهای آلومینیومی که آلیاژهای غیر قابل عملیات حرارتی در نظر گرفته می شوند، انجام داد. معمولاً در قطعات آلومینیومی که فورج شده، اکسترود شده یا ریخته گری می‌شوند استفاده می‌شود.

همگن کردن

هموژنیزاسیون برای توزیع مجدد عناصر رسوب دهنده به طور یکنواخت در سراسر یک قطعه آلومینیومی استفاده می شود. این معمولاً هنگام کار با قطعات آلیاژ آلومینیوم ریخته گری ضروری است. وقتی قسمت شروع به خنک شدن کرد، ابتدا لبه بیرونی که مستقیماً با قالب در تماس است خنک می شود. این منجر به پوستی از دانه های آلومینیوم یا کریستال می شود. همانطور که قطعه به سمت داخل سرد می شود، نتیجه آلومینیوم نسبتاً خالص در نزدیکی پوست و برخی مناطق نزدیک به مرکز است. عناصر آلیاژی رسوب می کنند و در نتیجه دانه های آلومینیوم در جای خود قفل می شوند. قسمت بازیگری با برخی از مناطق نرم و برخی دیگر قوی به پایان می رسد. این تفکیک بین نواحی را می توان کاهش داد و با گذراندن فرآیند همگن سازی، بخش حاصل برای شکل گیری کارآمدتر شد.

آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل قوطی آلومینیوم

یک قطعه آلومینیومی با بالا بردن دمای آن به زیر نقطه ذوب آن، که معمولا بین 900 درجه فارنهایت تا 1000 درجه فارنهایت (483 تا 538 درجه سانتیگراد) است، همگن می شود. بعد از اینکه کل قسمت به این دمای همگن رسید، اجازه می دهیم به آرامی خنک شود. نتیجه یک قطعه ریختگی با ساختار داخلی یکنواخت است.

محلول عملیات حرارتی

در حالی که سرعت سرد شدن عاملی در بازپخت نیست، عاملی در فرآیند عملیات حرارتی آلومینیوم مشابه دیگری به نام عملیات حرارتی محلول است. در طی فرآیند عملیات حرارتی محلول، عناصری که مسئول سخت شدن سن هستند (که کار با قطعه فلزی را به مرور زمان دشوار می کند) حل می شوند. سپس آن عناصر حل شده به کروی تبدیل می شوند و نتیجه یک ساختار همگن می شود. با این حال، برای حفظ توزیع نهایی عناصر محلول در آلیاژ که در نتیجه عملیات حرارتی به دست آمده است، قطعه باید خاموش شود، یا به سرعت سرد شود. سپس کار با این قطعه بسیار ساده تر می شود. با گذشت زمان، اما، آن عناصر به دام افتاده دوباره رسوب می کنند و باعث سخت شدن سن می شوند.

بیشتر بدانید: آندایزینگ پروفیل آلومینیوم چیست؟

دمای دقیق عملیات حرارتی محلول به ترکیب آلیاژ آلومینیوم بستگی دارد، اما معمولاً در محدوده 825 درجه فارنهایت تا 980 درجه فارنهایت (441 تا 527 درجه سانتیگراد) رخ می دهد، اما دمای مورد استفاده باید در محدوده 10± درجه فارنهایت دمای مورد نظر باشد. اگر این دما به دست نیاید، عملیات حرارتی محلول موفقیت آمیز نخواهد بود. اگر دما خیلی کم باشد، قدرت از بین می رود. اگر دما خیلی بالا باشد، ممکن است قطعه تغییر رنگ دهد، عناصر حیاتی ممکن است ذوب شوند، یا ممکن است فشار بیشتری در قطعه ایجاد شود.

هنگامی که قطعه به آن پنجره باریک برای دمای مورد نظر رسید، باید خیس شود. این زمان خیساندن می تواند از 10 دقیقه برای یک قسمت نازک تا 12 ساعت برای قطعات بزرگتر و ضخیم تر باشد. با این حال، متخصصان عملیات حرارتی یک قانون کلی دارند: یک ساعت برای هر اینچ مقطع در ضخامت.

در مرحله بعدی مرحله خاموش کردن می آید. هدف از خاموش کردن در اینجا “یخ زدن” عناصر محبوس شده در محل، یا خنک کردن قطعات آلومینیومی با سرعت کافی است که عناصر آلیاژی فرصتی برای رسوب در هنگام سرد شدن قطعه نداشته باشند. آب متداول ترین ماده خاموش کننده و معمولاً مؤثرترین خاموش کننده برای آلیاژهای آلومینیوم است.

آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل لوله آلومینیوم

هر گونه شکل دهی که نیاز است به قسمتی که با محلول عملیات حرارتی شده انجام شود باید خیلی زود پس از کامل شدن کوئنچ انجام شود. در غیر این صورت، پیری طبیعی آغاز می شود و کار با قطعه دشوارتر می شود. این برعکس چیزی است که در مورد فولادهای عملیات حرارتی شده اتفاق می افتد، که پس از خاموش شدن بسیار شکننده و سخت هستند.

پیری طبیعی

پس از عملیات حرارتی با محلول آلومینیوم، عناصر حل شده به مرور زمان رسوب می کنند. این باعث می شود که دانه ها در موقعیت خود قفل شوند که به نوبه خود استحکام طبیعی آلومینیوم را افزایش می دهد و پیری نامیده می شود.

فرآیند پیری طبیعی یا سخت شدن سن در دمای اتاق در یک بازه زمانی 4 تا 5 روزه انجام می شود که 90 درصد سخت شدن در روز اول اتفاق می افتد. به دلیل این اثر، قطعات آلومینیومی اغلب پس از انجام فرآیند عملیات حرارتی محلول، باید به سرعت شکل داده شوند.

مقاله پیشنهادی: براش پروفیل آلومینیوم چیست؟

پیری مصنوعی

برای اینکه برخی از آلیاژهای آلومینیوم بتوانند به حداکثر سختی برسند، باید عناصر محلول را به طور کامل رسوب دهند. همه آلیاژهای آلومینیوم نمی توانند در طول پیری طبیعی در دمای اتاق به سختی کافی برسند. برخی از آن‌ها فقط تا حدی می‌توانند سخت شوند، اما می‌توان آن را از طریق سخت شدن بارش، که گاهی اوقات پیری مصنوعی نامیده می‌شود، برطرف کرد.

در سخت شدن رسوبی، آلومینیوم تا دمای مخصوص آلیاژ بین 240 درجه فارنهایت و 460 درجه فارنهایت (116 تا 238 درجه سانتیگراد)، در محدوده 5± درجه فارنهایت دمای مورد نظر گرم می شود. سپس برای مدتی بین شش تا بیست و چهار ساعت خیس می شود و سپس تا دمای اتاق خنک می شود. نتیجه شامل افزایش قابل توجهی در استحکام تسلیم آلومینیوم، افزایش اندکی کمتر در استحکام کششی و کاهش شکل پذیری است.

مسائل مربوط به خاموش کردن آلیاژهای آلومینیوم

همانطور که قبلاً بحث شد، هدف از خاموش کردن، حفظ عناصر محلول به شکلی است که در پایان فرآیند گرمایش واقعی به دست می‌آید. اگر کوئنچ به عنوان بخشی از عملیات حرارتی آلومینیوم مورد نیاز است، بسیار مهم است که قطعه را به محض خارج شدن از کوره عملیات حرارتی خاموش کنید. تاخیر بیش از 15 ثانیه می تواند بسیار مضر باشد. داشتن یک مخزن خاموش کننده تا حد امکان ایمن به کوره عملیات حرارتی عاقلانه است.

آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل گرده ماهی آلومینیوم

آب در دمای محیط معمولاً به عنوان خاموش کننده برای آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود، اما برای اشکال پیچیده تر با مقطع های مختلف ممکن است روش ها یا روش های دیگری در نظر گرفته شود. سایر گزینه های خاموش کننده برای آلومینیوم عبارتند از:

آب جوش
محلول های آب نمک
انفجارهای هوای اجباری
هنوز هوا
پلیمرها
گلیکول ها
روغن های خاموش کننده سریع

به خاطر داشته باشید که یکی از اشکالات خاموش کردن سریع، اعوجاج بخشی (مانند تاب برداشتن یا پیچش) و ایجاد تنش‌های پسماند است که باعث می‌شود خاموش کردن آب داغ یکی دیگر از گزینه های رایج باشد.

کوره های عملیات حرارتی آلومینیوم

تقریباً تمام عملیات حرارتی آلومینیوم ذکر شده در بالا به کنترل بسیار دقیق دما برای دستیابی به اثرات مطلوب نیاز دارند. این شامل استفاده از کوره ها و اجاق های باکیفیت است که می‌توانند به توزیع یکنواخت دما، ابزارهای کنترلی بسیار دقیق و تکنسین های ماهری که نحوه استفاده صحیح از تجهیزات را می‌دانند، دست یابند.

نه تنها باید به دمای صحیح رسید، بلکه چرخه های دما – زمان برای فرآیند عملیات حرارتی باید دارای یکنواختی و تداوم باشند. علاوه بر این، کوره باید طوری طراحی شود که قسمت تحت درمان به دمای یکنواختی برسد.

بیشتر بدانید: مفهوم پروفیل آلومینیوم

ASM2705E

هنگام ساخت قطعات آلومینیومی برای کاربردهای هوافضا و خودرو، از مشخصات پیرومتری جهانی ASM2750E (مشخصات مواد هوافضا) استفاده می شود. این مشخصات توسط SAE International صادر شده و توسط Nadcap در صدور گواهینامه و ممیزی تجهیزات عملیات حرارتی مورد استفاده در ساخت و تولید هوانوردی و خودرو استفاده می شود. این شامل عواملی مانند محل قرارگیری و نوع ترموکوپل های مورد استفاده برای تعیین دمای کوره، کالیبراسیون و دقت سیستم تست می باشد. یک راه حل ایده آل برای دستیابی به انطباق با ASM2705E افزودن یک بسته پیرومتری برای پشتیبانی از ممیزی و آزمایش مورد نیاز است.

کوره های L&L مورد استفاده برای عملیات حرارتی آلومینیوم

وقتی صحبت از عملیات حرارتی قطعات آلومینیومی حیاتی می شود، شرکت L&L Special Furnace Co., Inc. چندین راه حل مختلف ارائه می دهد. کوره هایی که به خوبی برای کار با آلومینیوم سازگار هستند عبارتند از:

سری DRQ کوره های آنیلینگ با یکنواختی بالا DRQ2436 با مخازن نیمه اتوماتیک کوئنچ، کولرهای کوئنچ مدیا و ایستگاه شستشوی متمرکز
سری ADC کوره های حرارتی آلومینیومی دو محفظه 1100 درجه فارنهایت (593 درجه سانتیگراد) / 400 درجه فارنهایت (260 درجه سانتیگراد)
سری VB اجاق های معتدل چرخشی رومیزی با دمای 1300 درجه فارنهایت (700 درجه سانتیگراد)
سری DV/DR اجاق های گرم‌کننده گازی یا اجاق های گرمایشی با چرخش الکتریکی سنگین با دمای 1300 درجه فارنهایت (700 درجه سانتی‌گراد)
GS1714A از سری کوره های کوچکتر GS که معمولاً برای حمل و نقل فوری در انبار موجود است.

آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل ناودانی سیمانکاری آلومینیوم

هر یک از این اجاق ها را می‌توان با بسته پیرومتری هوانوردی ما برای پشتیبانی از انطباق با ASM2705E و همچنین گزینه های دیگر تجهیز کرد تا اطمینان حاصل شود که می‌توانید فری را تهیه کنید که واقعاً نیازهای عملیات حرارتی آلومینیوم شما را برآورده کند.

در اینجا مدل DRQ246 تحت آزمایش کارخانه است که دستکاری بار دستی و زمان بندی از گرمایش محلول تا خاموش شدن را تأیید می کند.

مقاله پیشنهادی: چهارچوب فریم لس آلومینیوم

عملیات حرارتی آلومینیوم می‌تواند فرآیندهای پیچیده‌ای با فضای بسیار کمی برای خطا یا تاخیر باشد. به همین دلیل است که ما فرهای خود را با در نظر گرفتن ASM2705E طراحی کردیم. کوره های ما دارای کنترل‌کننده های بسیار دقیقی هستند و فضای داخلی همه کوره های ما به گونه‌ای طراحی شده است که توزیع دمایی یکنواخت داشته باشد. ما حتی تانک های کوئنچ پیشرفته را برای پشتیبانی از دقت در مرحله نهایی اما حیاتی عملیات حرارتی محلول ارائه می‌کنیم.

آشنایی با تولیدات گروه مهندسی فیلت: پروفیل ناودانی آلومینیوم

راه حل ایده آل برای مشتریانی که عملیات حرارتی آلومینیوم را انجام می‌دهند، یکی از کوره هایی است که برای استفاده با آلومینیوم به همراه یک بسته پیرومتری برای پشتیبانی از کالیبراسیون، آزمایش و مستندات مورد نیاز طراحی شده است. L&L Special Furnace هر دو را ارائه می دهد. امروز با گروه مهندسی فیلت تماس بگیرید تا بدانید چگونه می توانیم به شما کمک کنیم.

گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.
جهت مشاوره فنی و سفارش تماس حاصل فرمایید.
02144675798 – 09123018710