알루미늄 열처리: 종합 가이드

1. 알루미늄 및 알루미늄 합금 열처리 공정

1.1 알루미늄 및 알루미늄 합금 열처리의 목적

알루미늄 및 알루미늄 합금 소재를 특정 온도로 가열하고 일정 시간 동안 그 온도를 유지하여 원하는 제품 구조와 특성을 얻는 것이 목적입니다.

1.2 알루미늄 및 알루미늄 합금 열처리의 주요 방법 및 기본 원리

1.2.1 알루미늄 및 알루미늄 합금 열처리 분류(그림 1 참조)

1.2.2 알루미늄 및 알루미늄 합금 열처리의 기본 원리

(1) 어닐링: 제품을 특정 온도로 가열하고 일정 시간 동안 해당 온도에서 유지 한 다음 특정 냉각 속도로 실온으로 냉각합니다. 원자 확산 및 이동을 통해 구조가 더 균일하고 안정되고 내부 응력이 완화되며 강도는 감소하지만 재료의 연성이 크게 향상 될 수 있습니다.

균질화 어닐링 의 잉곳을 만듭니다: 잉곳을 고온에서 장시간 유지한 다음 특정 속도(고속, 중속, 저속 또는 저속)로 냉각하여 화학 성분, 구조 및 특성을 균일화합니다. 이를 통해 재료의 연성을 약 20%까지 높이고, 압출 압력을 약 20%까지 낮추고, 압출 속도를 약 15%까지 높이며, 다음과 같은 품질을 향상시킬 수 있습니다. 표면 처리.

중간 어닐링: 국부 어닐링 또는 공정 간 어닐링이라고도 하며, 재료의 연성을 개선하고 다음을 제거하기 위해 수행됩니다. 내부 스트레스 를 가공할 수 있습니다. 이는 후속 가공을 용이하게 하거나 특정 속성 조합을 달성하기 위해 재료를 더 낮은 온도에서 더 짧은 시간 동안 유지하는 것을 포함합니다.

완전 어닐링: 최종 어닐링이라고도 하며, 재료를 비교적 높은 온도로 가열하고 일정 시간 동안 그 온도를 유지하여 연성이 가장 좋고 강도가 낮은 완전히 재결정화된 상태의 연화된 구조를 얻는 것입니다.

(2) 용액 열처리 및 담금질:

이 방법은 열처리를 통해 강화할 수 있는 알루미늄 합금 소재를 비교적 높은 온도로 가열한 후 일정 시간 동안 유지하는 것입니다. 이렇게 하면 재료의 2상 또는 기타 용해성 성분이 알루미늄 매트릭스에 완전히 용해되어 과포화 고용체를 형성할 수 있습니다. 그런 다음 재료는 급속 담금질 방법을 사용하여 실온으로 빠르게 냉각됩니다. 이렇게 하면 용질 원자가 더 높은 에너지 상태에 있기 때문에 언제든지 침전될 수 있는 불안정한 상태가 됩니다. 그러나 이 단계의 소재는 연성이 높아 냉간 가공 또는 교정 공정을 거칠 수 있습니다.

인라인 담금질: 담금질에 매우 민감하지 않은 일부 합금의 경우, 특정 구조와 특성을 얻기 위해 고온 압출 중에 용액 처리를 수행한 후 공냉(T5) 또는 미분무 담금질(T6)을 수행할 수 있습니다.

오프라인 담금질: 담금질에 매우 민감한 합금 소재의 경우 고온으로 재가열한 후 특수 열처리 용광로에서 일정 시간 동안 해당 온도를 유지해야 합니다. 그런 다음 특정 구조와 특성을 얻기 위해 15초 이하의 이송 시간으로 물이나 기름에 담금질합니다. 사용되는 장비에 따라 다음과 같은 방법을 통해 이 작업을 수행할 수 있습니다. 소금물 담금질, 공기 담금질, 수직 담금질 또는 수평 담금질.

(3) 노화: 용액 열처리 및 담금질 후, 재료는 실온 또는 더 높은 온도에서 일정 기간 동안 유지됩니다. 불안정한 과포화 고용체가 분해되고 2상 입자가 과포화 고용체에서 침전(또는 침강)되어 알파(AL) 알루미늄 입자 주위에 분포하여 침전(또는 침강) 강화라는 강화 효과가 발생합니다.

자연 노화: 일부 합금(예: 2024)은 상온에서 강수량이 강화될 수 있으며, 이를 자연 노화라고 합니다.

인공 노화: 일부 합금(예: 7075)은 상온에서 침전을 통해 뚜렷한 강화를 보이지 않지만, 고온에서 상당한 침전 강화가 나타나며 이를 인공 노화라고 합니다.

인위적인 노화는 미성숙 노화와 과잉 노화로 나눌 수 있습니다:

언더에이징: 특정 특성을 얻기 위해 숙성 온도를 낮추고 숙성 시간을 짧게 조절하는 것을 말합니다.

오버에이징: 특별한 특성이나 더 나은 종합적인 특성을 얻기 위해 더 높은 온도에서 또는 더 오랜 기간 동안 숙성하는 것을 말합니다.

다단계 노화: 특정 특수 속성과 우수한 종합 속성을 얻기 위해 노화 과정을 여러 단계로 나누는 것입니다. 2단계와 3단계 에이징으로 나눌 수 있습니다.

(4) 회귀 처리: 이는 연성을 개선하고 냉간 굽힘 또는 형태 공차 보정을 용이하게 하기 위해 담금질 및 숙성된 제품을 단기간 동안 고온으로 가열하는 것을 포함합니다. 이렇게 하면 제품이 새로운 담금질 상태로 복원됩니다.

2. 알루미늄 및 알루미늄 합금 제품 상태 표기

2.1 표 1과 같은 기본 제품 상태 코드:

표 1: 기본 제품 상태 코드

2.2 H(작업 경화) 상태의 세분화

H1- 단순 가공 경화 상태. 추가 열처리를 거치지 않고 가공 경화만으로 필요한 강도를 확보한 제품에 적용 가능합니다.

H2- 공작물 경화 및 불완전 어닐링 상태. 가공 경화 정도가 완제품의 지정된 요구 사항을 초과하고 불완전 어닐링을 통해 강도가 지정된 목표까지 감소한 제품에 적용됩니다. 상온에서 자연적으로 연화되는 합금의 경우 H2는 해당 H3와 동일한 최소 최종 인장 강도 값을 가지며, 기타 합금의 경우 H2는 해당 H1과 동일한 최소 최종 인장 강도 값을 가지지만 H1보다 약간 높은 연신율을 가집니다.

H3- 공작물 경화 및 안정화 처리 상태. 저온 열처리 후 또는 가공 중 가열로 인해 기계적 특성이 안정화된 제품에 적용됩니다. H3 상태는 상온에서 서서히 연화되는 합금(안정화되지 않은 경우)에만 적용됩니다.

H4- 공작물 경화 및 도장 처리 상태. 도장 처리로 인해 가공 경화 및 불완전 어닐링된 제품에 적용됩니다.

H 뒤의 두 번째 숫자는 제품의 작업 경화 정도를 나타냅니다. 숫자 8은 경화 상태를 나타냅니다.

안정화 처리: 냉간 가공 후 합금의 장기 보관 후 발생하는 연화 현상을 방지하기 위해 냉간 변형 후 저온 어닐링(150℃에서 3시간 동안 가열)을 거칩니다. 이를 통해 상온에 보관된 합금의 기계적 특성을 안정화할 수 있습니다.

2.3 어닐링(O) 상태 코드 분류

2.3.1 O1- 균질화 어닐링.

2.3.2 O2- 제품의 불완전한 (부분) 어닐링.

2.3.3 O3- 제품의 완전한 어닐링.

3. 노화로 공정의 온도 제어 테이블

연소실:

온도 제어 테이블의 설정 온도: 200-215℃

온도 조절 테이블에 표시된 온도: 190-210℃

용광로 내부 측정 온도: 200-210℃

후면 오른쪽 팬: 팬 설정 온도: 160-180℃

팬 미터에 표시되는 온도: 200-210℃

용광로 내부 온도 제어: 200-210℃

디스플레이: 온도 제어 테이블에 표시된 온도: 190-205℃

용광로 내부 측정 온도: 200-210℃

디스플레이: 온도 조절 테이블에 표시된 온도: 195-210℃

용광로 내부 측정 온도: 200-210℃

4. 노화 용광로 에너지 계산

모터(전기 에너지 손실)

버너(연료 손실)

난방용 에너지 소비량(냉각로, 가열로)

단열을 위한 에너지 소비

절연 시간 노화 용광로 고장(공정 경도에 영향)

모터 출력: 40/55W/h, 전류: 81/98A, 전압: 380V, 속도: 740/1480r/min

다중 속도 3상 비동기 모터(모델 YD2808-8/4).

노후화된 용광로를 위한 전력 분배

모델 XL-21, 정격 전압: 380V, 정격 전류: 1A.

질문: 노화로의 노화 공정은 합금 상태에 따라 분류되어 있을 뿐, 같은 합금의 벽 두께가 다른 경우 명확한 사양이 없습니다. 함께 노화할 수 있는 벽 두께의 최대 차이는 얼마인가요?

5. 압출 배출구에서 공기 흐름을 조정하는 방법은 무엇인가요?

압출 출구의 재료가 위쪽으로 말리면 위쪽 풍속을 적절히 줄이거나 위쪽 팬을 닫아야 하고, 압출 출구의 재료가 아래쪽으로 말리면 아래쪽 풍속을 적절히 줄이거나 아래쪽 팬을 닫아야 합니다.

6. 에이징 프로세스 실행 지침(4공장 3호기 에이징로용) 6.

이 용광로의 공정을 조사하는 동안 수집된 데이터를 기반으로 작동 중 온도 제어 매개변수를 조정합니다.

참고:

최소 두 개의 온도 제어 테이블(팬 및 버너)이 설정 온도에 도달하면 단열 시간 계산이 시작됩니다.

단열 시간 결정은 용광로 내부 프로파일의 최대 벽 두께를 기준으로 합니다.

바스켓 밀도가 높은 프로파일의 경우 단열 시간을 적절히 연장해야 합니다.

6005-T5, 6005A-T5 및 T6511 상태의 에이징 프로세스는 모두 T6 시스템에 따라 수행됩니다.

특정 품종에 대한 숙성 과정을 조정해야 하는 경우 프로세스 부서의 지침을 따르세요.

압출에 이중 캐비티 몰드를 사용할 때는 일관성을 보장하기 위해 각 구멍의 유량을 조정하는 데 주의를 기울여야 합니다. 압출 시 잉곳의 알루미늄 흐름 문제를 모니터링해야 합니다.

GB-5237 표준을 마스터하려면 트위스트와 공차를 이해하고 참조 표를 사용할 수 있어야 합니다. 또한 평면 금형 프로파일의 시작과 끝에서 기포를 식별하는 데 능숙해야 하며, 특히 파이프용 복합 금형은 기포 문제가 더 적을 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

7. 압출 시 주의사항

7.1 6xxx 시리즈 합금의 경우 500℃ 이하의 온도에서는 기계적 특성을 보장할 수 없으며 560℃ 이상에서는 표면 품질이 떨어집니다.

7.2 일반적으로 압출 속도와 온도의 관계는 다음과 같습니다: 저온에서 고속, 고온에서 저속. 압출 속도를 최대한 높이고 온도는 표의 하한값으로 설정하되, 출구 온도는 지정된 요구 사항을 충족해야 합니다.

7.3 압출 파라미터가 큰 금형, 특히 러너 구멍이 많은 금형의 경우 금형 및 알루미늄 로드 온도를 상한으로 설정해야 합니다. 그러나 압출 후반 단계에서는 속도를 줄여야 합니다.

7.4 특수 방열판 프로파일 금형의 경우 금형 온도는 480℃ 이상, 알루미늄 막대 온도는 530℃ 이상이어야 합니다.

7.5 기계적 성능 표준은 국가마다 다르며 프로파일의 단면과 관련이 있습니다. 기계적 성능이 표의 요구 사항을 충족하지 않는 경우, 기술 담당자는 관련 국가 표준을 참조하거나 고객과 소통하여 자격이 있는지 또는 출시해야 하는지 여부를 결정해야 합니다. 기계적 성능은 특정 사용자 요구 사항이 있는 경우 기술 계약에 따라 실행될 수 있습니다.

8. 연마 재료

6463-T5 균질 봉은 저온 및 고속(460-480℃)에서 압출해야 합니다.

8.1 곰팡이로 인한 표면의 기계적 스크래치는 일반적인 문제입니다.

8.2 절단 및 전송 분할로 인해 긁힘, 찰과상, 흰색 선, 밝은 선, 수축 자국, 양모 당김, 가장자리, 물결, 뒤틀림, 기하학적 치수 편차, 잘못된 스크래치 및 오렌지 껍질 등의 문제가 자주 발생합니다.

9. 알루미늄의 표면 기계적 처리

처리 후 표면 효과는 다음과 같이 나눌 수 있습니다: a. 밝은 표면 b. 반무광택 표면 c. 무광택 표면

연마의 원리는 기계적 연마를 통해 재료 표면에 소성 변형을 일으켜 튀어나온 부분을 제거하여 매끄럽고 광택이 나는 표면을 얻는 것입니다. 일반적으로 천 휠, 양모 휠, 사포 등이 사용됩니다.

그리고 폴리싱 프로세스 은 일반적으로 거친 연마, 중간 연마, 미세 연마의 세 단계로 나뉩니다.

거친 연마: 광택이 있거나 없는 기판에 특정 연마 효과가 있는 하드 휠로 표면을 연마합니다.

중간 연마: 거친 연마 후 추가 가공을 위해 더 단단한 연마 휠을 사용하여 거친 연마로 인한 스크래치를 제거할 수 있습니다.

미세 연마: 연마의 마지막 단계로, 부드러운 휠을 사용하여 밝은 빛으로 거울과 같은 표면을 얻으며 기판 연마에는 거의 영향을 미치지 않습니다.

10. 기계식 그리기 방법

10.1 직선 그리기는 알루미늄 판의 표면에 기계적 마찰에 의해 직선을 처리하는 방법을 말합니다.

10.2 랜덤 드로잉은 회전하는 구리 와이어 브러시 아래에서 알루미늄 판을 앞뒤로 움직여 얻은 일종의 무광택 와이어 패턴입니다.

10.3 스핀 연마라고도 하는 나선형 연마는 알루미늄 또는 알루미늄의 표면을 회전하고 연마하여 얻은 와이어 패턴입니다. 합금 플레이트 드릴에 원통형 펠트 또는 커런덤 나일론 휠을 장착하고 등유로 희석한 연마 그리스를 섞어 사용합니다.

10.4 스레드 드로잉은 기계를 사용하여 수행합니다.

11. 연마 재료 문제 분석

11.1 저온 및 고속 압출에서 기계적 스크래치가 심한 이유는 무엇인가요?

이는 충진 및 초기 층류 압출 단계에서 금형 표면이 긁혀서 나중에 압출할 때 기계적 스크래치가 심하게 발생하기 때문일 수 있습니다.

11.2 고온 및 저속 압출에서 기계적 스크래치와 같은 결함이 여전히 발생하는 이유는 무엇입니까?

이는 높은 로드 온도로 인해 압출 중에 심한 난류가 발생하여 잉곳 표면의 많은 산화물과 불순물이 중앙으로 흘러 프로파일 표면이 좋지 않기 때문일 수 있습니다.

12. 곰팡이

12.1 콤비네이션 몰드는 구조에 따라 브리지형 콤비네이션 몰드와 러너형 콤비네이션 몰드의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 브리지형 콤비네이션 몰드는 일반적으로 텅형 몰드라고 하며, 러너형 콤비네이션 몰드는 간단히 콤비네이션 몰드라고 합니다.

12.2 텅형 금형은 낮은 압출력이 필요하며 쉽게 변형되지 않고 내부 구멍이 작은 합금의 중공 프로파일을 압출하는 데 적합합니다.

12.3 조합 금형은 다음과 같은 대형 및 중형 중공 프로파일을 압출하는 데 적합합니다. 복잡한 모양 쉽게 변형되는 합금으로 만든 더 큰 내부 공동 치수.

12.4 복합 금형을 사용하여 압출된 중공 프로파일은 거시 구조에서 명백한 용접을 보이며 용접 수는 잉곳이 분할되는 금속 가닥 수와 동일합니다.

12.5 고품질 용접을 얻으려면 금형 내부의 압력을 높이고 약간 더 큰 압출 계수를 선택해야 합니다. 더 높은 압출 온도를 사용하는 것이 좋으며 압출 속도가 너무 빠르지 않아야 합니다.

12.6 중공 프로파일을 검사할 때 표면 품질, 기하학적 치수, 기계적 특성 및 내부 구조는 일반 프로파일과 동일합니다. 그러나 중요한 부품에 사용되는 중공 프로파일의 경우 용접 품질 를 검사해야 하며 절단 길이는 500-1000mm 이상이어야 합니다.

13. 주조 잉곳

13.1 알루미늄 합금 잉곳의 일반적인 결정 구조에는 표면의 미세 결정 밴드, 원주형 결정 밴드 및 중앙의 등축 결정 밴드가 있습니다.

13.2 알루미늄 합금 잉곳에는 세 가지 일반적인 형태의 알루미늄 고용체 입자가 있습니다:

a. 세분화된 모양의 등축 결정체

b. 길쭉한 모양의 원주형 결정

c. 얇은 시트 모양의 깃털 결정.

13.3 일정한 합금 조성 및 기타 조건에서 주조 온도가 증가함에 따라 원주 결정 영역의 폭이 증가합니다. 등축 결정립의 크기는 주조 온도가 낮아질수록 감소합니다. 주조 온도가 일정하면 주조 온도가 증가함에 따라 원주 결정 영역이 감소합니다. 합금 원소 콘텐츠.

13.4 정제 처리: 소량의 특수 첨가제(정제제)를 사용하여 금속 또는 합금 구조의 분산을 증가시키고 조직을 개선하는 과정입니다. 정제 처리 또는 인큐베이션 처리라고도 합니다.

14. 벽 두께 기술 요구 사항

14.1 산화물 벽 두께

a. 산성 모래 산화: ±0.1mm 필요

b. 은백색 산화: ±0.1mm 필요

c. 광택 산화: ±0.1mm 필요

d. 샌드 블라스팅 산화: -0.08 ~ +0.1mm 필요

e. 트위스트 패턴 산화: -0.08 ~ +0.1mm 필요

f. 알칼리 에칭 산화: -0.05~0.15mm 필요

14.2 전기영동 벽 두께

a. 평면 전기 영동: ±0.1mm 필요

b. 샌드블래스팅 전기영동: ±0.1mm 필요

c. 유색 알칼리 에칭 전기영동: -0.05 ~ +0.1mm 필요

14.3 스프레이 코팅 벽 두께

a. 일반 스프레이 코팅: -0.15 ~ +0.05mm 필요

b. 링클 스프레이 코팅: -0.15 ~ +0.05mm 필요

c. 나뭇결 스프레이 코팅: -0.15 ~ +0.05mm 필요

d. 탄화 불소 스프레이 코팅: -0.12 ~ +0.07mm 필요

 14.4 내보내기 기판 벽 두께

a. 도면에 지정된 벽 두께 공차가 실행됩니다.

b. 벽 두께 공차가 지정되지 않은 경우 국가 표준 벽 두께 공차 열 2가 실행됩니다.

c. 완전히 밀폐된 중공 프로파일의 경우, 국가 표준 벽 두께 공차 열 3이 실행됩니다(SOMA 시리즈 원형 튜브 제외).

참고: 도면과 생산 계획에 표시된 벽 두께 공차는 완제품의 공차입니다. 압출된 기판의 벽 두께 공차는 다양한 표면 처리 방법에 따라 조정해야 합니다.

15. 금속 연삭의 핵심 포인트

알루미늄의 경우 일반적으로 0 그릿 샌드페이퍼로 시작한 다음 400#, 600#, 800#, 1000#, 1200#로 이동합니다. 연마 과정에서 한 가지 유형의 사포가 한 방향으로 사용됩니다.

다음 사포로 전환할 때는 연마 방향이 이전 사포와 수직이 되어야 이전 연마 단계에서 깊은 스크래치가 있는지 관찰하는 데 도움이 됩니다.

연마 중에 딱딱한 입자나 큰 금속 조각이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 사포에 얇은 왁스 층을 도포할 수 있습니다. 이렇게 하면 연마가 부드러워지고 더 나은 금속 표면을 만들 수 있습니다. 연마할 때는 올바르게 앉아서 균일한 힘을 가하세요. 샘플은 정사각형이고 평평해야 합니다.

16. 전해 연마

H2SO4, HNO3, HF를 혼합하고 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 판으로 만든 L자형 음극을 사용합니다. 시료의 크기에 따라 적절한 전압이 선택됩니다. 전압과 연마 시간은 다음과 같이 엄격하게 제어되어야 합니다. 전해 연마를 누르면 일반적으로 10초 정도 걸립니다.

연마 후 깨끗한 물로 헹군 다음 에탄올로 헹구고 묽은 질산을 사용하여 표면의 부식 생성물을 제거한 다음 깨끗한 물로 헹구고 자연 건조합니다.

17. 고배율 전자 금속 현미경

배율은 1000배까지 가능합니다. 거친 초점 노브는 왼쪽에, 미세 초점 노브는 수평 이동 장치와 전원 스위치 상단의 오른쪽에 있습니다. 오른쪽 아이피스에는 조직과 위상을 정확하게 배치할 수 있는 눈금자가 있습니다. 오른쪽의 트래커는 사진 촬영에 직접 사용할 수 있습니다.

사진을 처리할 때는 일반적으로 이물질을 제거해야 합니다. 작동 중 작업대나 본체의 진동으로 인해 관찰 및 촬영한 단계가 흐릿하게 보일 수 있습니다. 조직 분석의 경우 일반적으로 각 입자에는 많은 수상 돌기가 있으며 입자 경계에는 서로 다른 양의 침전이 존재합니다. 혼합된 3강산으로 시료를 부식시킨 후 알루미늄 매트릭스는 흰색으로 나타나고 침전된 상은 검은 회색으로 나타나며 입자 경계는 시야에서 회색 선으로 나타납니다.

18. 캐스팅 프로세스 흐름도

입고 검사 → 배치 → 냉로 예열 → 로딩로 → 용해 → 스키밍 → 용해로 샘플링 및 테스트 → 정제 → 보유로 샘플링 및 테스트 → 정제 스키밍 → 보유 → 주조 → 원형 잉곳 검사 → 사이즈 바 절단 → 시퀀싱 순으로 진행됩니다.

19. 입자 크기 등급 기준

1등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 0.026mm2

2등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 0.40mm2

3등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 1.20mm2

4등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 2.60mm2

5등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 8.0mm2

6등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 16mm2

7등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 36mm2

8등급, 입자 크기 비율 1:1, 평균 입자 면적 80mm2

20. 파운드리 공정 감독 및 검사 시스템 부록

배수 온도: 735-770℃

대기 시간: 30-40분

주조 온도: 715-745℃

주조 속도: 직경 80mm, 200-220mm/min

주조 속도: 직경 100mm, 180-200mm/min

주조 속도: 직경 120mm, 155-175mm/min

주조 속도: 직경 151mm, 120-140mm/min

주조 속도: 직경 174mm, 95-115mm/min

주조 속도: 직경 198mm, 80-100mm/min

주조 속도: 직경 275mm, 60-80mm/min

주조 속도: 직경 310mm, 60-75mm/min

주조 속도: 직경 370mm, 50-65mm/min

주조 속도: 직경 446mm, 40-55mm/min