Меню

Как отжечь алюминий чтобы стал мягким

Отжиг алюминия

Под отжигом алюминия и алюминиевых сплавов обычно понимают полный отжиг, в отличие от частичного отжига, отжига для снятия деформационного упрочнения или отжига в контролируемой атмосфере.

Полный отжиг алюминия и алюминиевых сплавов

После полного отжига все алюминиевые сплавы – как термически упрочняемые, так термически не упрочняемые – получают состояние, которое является самым мягким, самым пластичным и наиболее благоприятным для пластической деформации.

Международное обозначение этого состояния буква «О». Иногда эту букву «О» путают с цифрой «0».

В отечественных стандартах на алюминиевую продукцию есть состояние просто «отжига» и это состояние обозначают буквой «М». По смыслу и по механическим свойствам сплавов в этом состоянии этот «просто» отжиг является именно полным отжигом, как его понимают в международных стандартах.

Температура отжига

Снижение или полное снятие деформационного упрочнения от холодной пластической деформации (нагартовки или наклепа) достигается при нагреве до температуры от 260 до 440 °С. Это справедливо как для термически упрочняемых, так и для термически не упрочняемых алюминиевых сплавов.

Скорость разупрочнения нагартованного материала сильно зависит от температуры. Поэтому время, которое требуется для полного отжига данного алюминиевого сплава с данной степенью нагартовки, может различаться от нескольких часов при низких температурах до нескольких секунд при высоких температурах.

Какова цель отжига – такова температура отжига

Если целью отжига является просто снятие деформационного наклепа, то нагрева до температуры около 345 °С будет вполне достаточно. Если же необходимо удалить упрочнение от термической обработки или даже просто от охлаждения с температуры горячей обработки, то нужна специальная термическая обработка для получения структуры с выделением упрочняющей фазы в виде крупных и отдельно стоящих частиц. Такой термической обработкой и является полный отжиг: выдержка при температуре от 415 до 440 °С и медленное охлаждение со скоростью около 30 °С в час до 260 °С.

Высокие скорости диффузии легирующих элементов в алюминии, которые характерны для такой высокой температуры, длительность выдержки и медленное охлаждение обеспечивают максимальную коалесценцию (укрупнение) частиц упрочняющей фазы, что и дает в результате материалу – алюминиевому сплаву – минимальную твердость.

Выдержка отжига и охлаждение после отжига

При отжиге важно обеспечить, чтобы заданная температура была достигнута во всех частях садки и во всех точках каждого изделия. Поэтому обычно назначают длительность выдержки при температуре отжига не менее 1 часа. Максимальная температура отжига является умеренно критической: рекомендуется не превышать температуру 415 °С из-за возможного окисления и роста зерна. Скорость нагрева может быть критической, например, для сплава 3003, который обычно требует быстрого нагрева для предотвращения роста зерна. Относительно медленное охлаждение на спокойном воздухе или с печью рекомендуется для всех сплавов для минимизации коробления.

Типичные параметры полного отжига для некоторых алюминиевых сплавов представлены ниже.

Параметры полного отжига для снятия деформационного упрочнения

Алюминиевые сплавы

1060, 1100, 1350
3003, 3004, 3105
5005, 5050, 5052, 5083, 5086, 5154, 5182, 5254, 5454, 5456, 5457, 5652
7005
Применяется также для термически упрочняемых сплавов, если целью отжига является только снятие деформационного упрочнения или частичный отжиг.

Температура отжига

Длительность выдержки при температуре отжига

Около 1 часа. Длительность пребывания в печи должна быть не более, чем это необходимо, что довести бы все части садки до температуры отжига.

Охлаждение после отжига

Скорость охлаждения после отжига не имеет значения.

Параметры полного отжига для снятия термического упрочнения

Алюминиевые сплавы

2014, 2017, 2024, 2036, 2117, 2124, 2219
6005, 6061, 6060, 6063, 6066
7079, 7050, 7075, 7079, 7178, 7475

Температура отжига

Длительность выдержки при температуре отжига

Охлаждение после отжига

Охлаждение со скоростью около 30 °С в час от температуры отжига до 260 °С. Скорость последующего охлаждения не имеет значения.

Источник: Aluminum and Aluminum Alloys, AMS International, 1993.

Источник

Отжиг холоднокатаного алюминиевого листа

Алюминиевый горячекатаный лист может требовать дальнейшего уменьшения толщины. В этом случае, его прокатку могут выполнять при комнатной температуре в прокатном стане с одиночной прокатной клетью или многовалковой прокатной клетью (тандемный прокатный стан). Общие принципы холодной и горячей прокаток во многом схожи.

Отжиг алюминия: полный, промежуточный, частичный

До, после или между операциями холодной прокатки алюминиевый лист по различным причинам может потребовать полного или частичного отжига – нагрева и медленного охлаждения – для его умягчения и снятия состояния, которое материал уже получил.

Если отжиг производят до или между операциями холодной прокатки, то отжиг подготавливает металл для дальнейшей холодной прокатки.

Частичный отжиг могут применять после завершения холодной прокатки листа для стабилизации механических свойств материала.

Полный или частичный отжиг может применяться для подготовки листа для последующей механической формовки при изготовлении из него алюминиевых изделий.

Кроме того, отожженное состояние алюминиевого листа может быть по требованию заказчика состоянием его поставки.

Зачем отжигать алюминиевые листы

Алюминиевые сплавы могут быть упрочнены путем операций горячей или холодной прокатки до такой степени, которая не нужна конечному изделию, или которая будет препятствовать дальнейшей прокатке и достижению заданного состояния материала.

Термически упрочняемые сплавы могут получить в ходе горячей прокатки существенный нагрев и охлаждение, в результате которых они могут подвергнуться частичной закалке и упрочнению за счет выделения вторичных фаз.

Читайте также:  Как отличить алюминий от силумина в домашних условиях

Холодная прокатка, с другой стороны, удлиняет зерна и вызывает остаточные напряжения и деформации. Эти изменения создают сопротивление дальнейшей деформации: говорят, что холоднокатаный лист «наклепался» или «получил полную нагартовку».

Перед дальнейшей прокаткой нежелательное термическое упрочнение или наклеп удаляют путем отжига. Отжигом называют нагрев алюминиевого сплава выше его температуры рекристаллизации и выдержки при ней достаточно долго для создания новой, рекристаллизованной зеренной структуры и снятия остаточных напряжений.

Отжиг может проводиться на любом этапе процесса прокатки.

Полный отжиг алюминиевых сплавов

При полном отжиге сплав нагревают достаточно «горячо» и достаточно долго, чтобы полностью умягчить изделие – достичь полной рекристаллизации.

«Температура рекристаллизации» не является точным термином. Рекристаллизация не происходит мгновенно при точно заданной температуре. Вместо этого, она начинается постепенно, когда температура достигает некоторого эффективного интервала и продолжается до полного завершения в течение длительного времени. Эффективная температура рекристаллизации зависит от сплава и от деформации и обработки, которым он до этого подвергался, а также от длительности выдержки при температуре отжига.

Полный отжиг превращает как термически упрочняемые, так и термически неупрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы в их самое мягкое, самое пластичное состояние. В таком состоянии сплав имеет максимальные возможности для пластической деформации. Это состояние алюминиевых сплавов обозначается буквой «О» в зарубежной, международной классификации и «М» – по отечественным стандартам.

Для полного отжига термически упрочняемых алюминиевых сплавов металл обычно выдерживают в течение около 2 часов при температуре в интервале 335-370 °С для снятия наклепа или 400-425 °С для снятия термического упрочнения. Затем металл медленно охлаждают со скоростью, которая зависит от типа сплава.

Термически неупрочняемые алюминиевые сплавы отжигают путем нагрева в течение от получаса до двух часов (чаще всего – в течение часа) при температуре в интервале 335-405 °С. Затем их охлаждают с контролируемой скоростью.

Полный отжиг обеспечивает также условия для снятия остаточных напряжений и может проводится специально с этой целью.

Состояние алюминиевых сплавов Н1 и Н3 получают путем приложения к полностью отожженному металлу определенного количества деформационного упрочнения. Эти состояния так иногда и называют – «прокатанные на заданное состояние».

Частичный отжиг алюминиевых сплавов

Как следует из названия этого вида отжига, частичный отжиг является частью полного отжига. Этот вид отжига применяется только к термически неупрочняемым деформируемым алюминиевым сплавам. Его задача – подвергнуть деформационно упрочненный – наклепанный – нагартованный металл такому нагреву и при такой выдержке, чтобы получить заданные механические свойства между полностью мягким и полностью наклепанным состояниями.

Эти промежуточные состояния обозначают «H2X» и называют «нагартованный и частично отожженные».

Качество частично отожженного изделия требует тщательного технологического контроля.

Стабилизационный отжиг алюминиевых сплавов

Некоторые термически неупрочняемые алюминиево-магниевые сплавы, такие как 5052, 5456, 5083 и 5086, а также сплав 3004 достигают высокой прочности из-за внутренних напряжений, которые они получают в результате прокатки. Однако из-за тенденции магния выделяться из твердого раствора, исходное состояние этих сплавов является неустойчивым и они могут страдать так называемым «размягчающим старением» – постепенной потерей со временем некоторой прочности, причем при комнатной температуре. Такие сплавы, если их не стабилизировать, могут также быть подвержены непредсказуемым размерным изменениям.

Для предотвращения таких явлений в этих сплавах из подвергают стабилизационному отжигу. Этот отжиг заключается в нагреве сплавов до относительно невысокой температуры – обычно около 180 С. После стабилизации порочность, твердость и размеры при комнатной температуре не изменяются.

Методы отжига алюминиевых листов

Отжиг проводят в конвективных печах отжига. Чтобы избежать окисления остатков смазки или образования оксида магния на магний-содержащих сплавах, отжиг может проводиться в сухой, инертной атмосфере, такой как газообразный азот.

Методы отжига можно подразделить на два общих подхода – садочный отжиг и непрерывный отжиг.

Садочный отжиг

Садочный отжиг означает загрузку в печь садки, обычно партии бухт, и выдерживание и их там до окончания процесса. При садочном отжиге тепло, которое поступает от атмосферы печи к наружным слоям бухты, должно распространяться к внутренним слоям бухты. Поэтому для достижения отжига всеми слоями бухты требуется значительное время.

Непрерывный отжиг

При непрерывном отжиге несмотанный лист проходит через печь так, что вся поверхность листа подвергается нагреву печной атмосферой. Этот нагрев происходит быстро, что дает также возможность образования более дисперсной зеренной структуры сплава.

Источник

10 Основы технологии термической обработки цветных металлов и сплавов

Чем паять алюминий в домашних условиях

Флюс — это легкоплавкий сплав металлов, посредством которого спаивают два материала. Флюс для пайки своими руками можно сделать, если знать особенности соединения разных материалов путем термической обработки.

Флюс предназначен для спаивания металлов.

С помощью припоев соединяют провода, радиоузлы и мелкие детали.

Отжиг алюминия для разупрочнения алюминиевых сплавов

Отжиг для разупрочнения сплавов (полный отжиг), проводят при 350—430°С с выдержкой 1—2ч. При этих температурах происходит полный распад пересыщенного твердого раствора и коагуляция упрочняющих фаз. Скорость охлаждения во избежание закалки не должна превышать 30°С/ч. После отжига сплав имеет низкие значения временного сопротивления, удовлетворительную пластичность и высокую сопротивляемость коррозии под напряжением. Отожженный материал способен выдерживать холодную обработку давлением с высокими степенями деформации.

Читайте также:  Лучшие дезодоранты для женщин без алюминия

Алюминий – свойства алюминия, ГОСТы, алюминиевый прокат.

Разновидности флюса

Соединение двух материалов получается, если в зоне шва выдержать определенную температуру. Для разных материалов этот показатель варьируется от 50ºС до 500ºС и выше. Температура плавки припоя должна быть значительно выше температуры плавления обрабатываемого материала.

Флюсы для пайки бывают разных видов, выбор его зависит от вида металла, температуры пайки.

Выбор флюса зависит от таких параметров:

  • соединяемых материалов;
  • температур плавления детали и флюса;
  • размеров поверхности;
  • прочности и коррозионной стойкости.

Флюсы делятся на две группы: твердые с высоким температурным порогом и мягкие — с низкой температурой плавления.

Тугоплавкие припои имеют температуру плавления более 500ºС и создают очень прочное соединение. Недостаток этих припоев в том, что их высокая температура плавления иногда приводит к нежелательным последствиям: перегреву основной детали и выведению ее из рабочего состояния.

Легкоплавкие припои имеют температуру плавления от 50 ºС до 400 ºС. В их составе преобладают 38% олова, 61% свинца и 1% других примесей. Этот вид флюсов применяют радиотехники для монтажных работ.

Есть группа так называемых сверхлегкоплавких припоев. Их применяют для соединения транзисторов. Температура плавки таких флюсов не превышает 150ºС.

Для пайки тонких поверхностей используют мягкие припои, а для проводов большого диаметра требуются твердые припои с высоким температурным порогом.

Флюс должен соответствовать таким характеристикам, как:

Характеристики флюсов для пайки.

  • хорошо проводить ток и тепло;
  • прочность;
  • высокий коэффициент растяжения;
  • стойкость к коррозионному воздействию;
  • разность температур плавления припоя и основного металла.

Припои бывают в виде прутков, лент, катушек с проволокой, трубочек, наполненных канифолью или другим флюсом.

Самая распространенная форма припоя — оловянный прут с диаметром сечения от 1 до 5 м.

Также существуют многоканальные флюсы, имеющие несколько источников поступления припоя для прочного соединения. Такие припои продаются в мотках, в колбах, свернутые в спираль, в бобинах. Для одноразового использования рекомендуется приобретать небольшой кучек проволоки, размером со спичку.

Для пайки электрических схем используют флюсы в виде трубочек, заполненных колофонием. Эта смола выступает в роли припоя. С помощью данного присадочного материала выполняется соединение меди, латуни, серебра.

Исправление дефектов

Газоэлектрическая сварка металлов является сложным технологическим процессом, в ходе которого возможно появление дефектов, не допустимых по условиям работы сварных конструкций. Необходимость исправлений дефектов определяют по результатам дефектоскопического контроля согласно техническим условиям на приемку сварных соединений.

Удаление дефектного участка шва следует производить в зависимости от размера сварного соединения пневматическим зубилом, шарошкой, шабером, но ни в коем случае не абразивным инструментом, так как абразив остается в металле шва и качество поверхности выборки получается неудовлетворительным.

Форма разделки дефектного места должна иметь плавный переход к окружающим участкам сварного соединения. Перед подваркой проводят дополнительный контроль дефектного места, чтобы подтвердить устранение дефекта. Подварку выполняют ручной или полуавтоматической сваркой с соблюдением всех требовачий подготовки деталей и материалов к сварке. После подварки производят окончательный контроль согласно техническим условиям на приемку сварных соединений. При сварке деталей из термически упрочняемых алюминиевых сплавов следует иметь в виду, что каждая подварка при исправлении дефектного участка шва приводит к снижению прочности сварного соединения из-за дополнительного разупрочнения металла в зоне термического влияния при повторных нагревах. Поэтому при сварке термически упрочняемых сплавов необходимо в каждом отдельном случае рассматривать вопрос о допустимости более чем однократной подварки или допустимости подварки вообще.

Закалка алюлюминия (АД31) в домашних условиях

Они создают мягкий, эластичный и достаточно прочный шов.

Легкоплавкие флюсы делятся на такие категории:

Флюс для пайки и легкоплавким припоем.

  1. Свинцово-оловянные.
  2. С низким содержанием олова.
  3. Сверхлегкоплавкие.
  4. Специальные.

Лучшим припоем считается олово, однако его крайне редко используют в чистом виде. Данный материал дорогой, поэтому чаще всего применяют оловянно-свинцовые припои. Соединения получаются прочными и плавятся при температуре 180-200ºС.

Оловянно-свинцовый припой обозначают так: ПОС-40, ПОС-60. Буквы являются аббревиатурой названия флюса, а цифры указывают процентное содержание олова. Данные припои содержат в себе небольшое количество сурьмы: 3-5%. Эти флюсы применяют для неответственных соединений, которые не подвержены вибрациям и нагрузкам.

Бессвинцовый флюс с малым содержанием олова применяют при пайке контактов малых электрических схем. Процесс должен происходить при температуре не более 300 ºС.

Сверхлегкоплавкие флюсы переходят в жидкое состояние при температуре от 60 до 145ºС. Их используют для ручной пайки очень деликатных деталей. Данные соединения не обладают высокой прочностью, так как их применяют чаще всего для повторного процесса.

Специальные припои готовят в частных случаях, когда необходимо получить совместимость свойств с основным материалом. В качестве таких материалов выступают составы, не поддающиеся пайке: никель, алюминий, низкоуглеродистая сталь, чугун.

Например, для пайки алюминия готовят припой, который на 99% состоит из олова. Для хорошей диффузии в смесь добавляют небольшие примеси буры, цинка и кадмия.

Гомогенизационный отжиг алюминия

Этому виду отжига подвергают слитки, перед обработкой давлением, для устранения дендритной ликвации, которая приводит к получению неоднородного твердого раствора и выделению по границам зерен и между ветвями дендрнтов хрупких неравновесных эвтектических включений CuAl2 , Mg2Si, Al2CuMg (S-фаза), Al6CuMg4 (Т-фаза) и др. В процессе гомогенизации состав кристаллитов твердого раствора выравнивается, а интерметаллиды растворяются. В процессе последующего охлаждения интерметаллиды выделяются в виде равномерно распределенных мелких вторичных включений (рис. 159, б). Вследствие этого пластичность литого сплава повышается, что позволяет увеличить степень обжатия при горячей обработке давлением, скорость прессова ния и уменьшить технологические отходы. Гомогенизация способствует получению мелкозернистой структуры в отожженных листах и уменьшает склонность к коррозии под напряжением. Температура гомогенизации лежит несколько ниже неравновесного солидуса и для наиболее распространенных сплавов составляет 480—530°С Выдержка колеблется от 6 до 36ч. Охлаждение проводят на воздухе или вместе с печью.

Читайте также:  Сколько алюминия в коробке передач ваз 2106

Тугоплавкий флюс для плавки

Твердый припой применяют для соединения швов, подверженных ударам и нагрузкам.

Этот вид припоев применяют для соединения ответственных швов, которые подвержены ударам, вибрации и перепаду температур. Флюсы данной группы переходят в жидкое состояние при температуре свыше 400ºС.

Твердые припои делятся на такие категории:

  • сплав из меди и цинка (до 1000ºС);
  • фосфоро-медный сплав (до 900ºС);
  • серебряный флюс (до 800ºС) ;
  • медь в чистом виде (для высокоуглеродистой стали).

Смеси меди и цинка марок М21, М11 не очень широко применяются. Это связано с недостаточной прочностью шва и высокой стоимостью сплава.

Данный припой успешно заменяют на латунь или сплав бронзы с цинком.

Медно-фосфорный тип применяют при соединении медных, бронзовых и латунных деталей, которые не подвергаются силовым нагрузкам. Данный сплав успешно заменяет дорогой серебряный припой. Его еще называют припоем для бесфлюсовой пайки.

Твердые припои не применяют для спаивания низкоуглеродистой стали и чугунов. Это связано с тем, что при нагревании железа с медью и фосфором, образуются хрупкие элементы — фосфиды железа, которые разрушают целостность шва.

Для железа лучшим припоем является серебро. Данный припой дорогой, зато обеспечит прочное соединение материалов.

Посредством серебряного припоя соединяют провода и сложные платы, состоящие из серебряных компонентов.

Закалка алюминиевых отливов

Закалка подходит не для всех типов алюминиевых сплавов. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие компоненты как медь, магний, цинк, кремний или литий. Именно эти вещества способны полноценно растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.

Данный тип термообработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с дальнейшим интенсивным охлаждением до обычного состояния.

Термические превращения в сплавах 6060, 6063, АД31

При выборе температурного режима следует ориентироваться на количество меди. Также, нужно учитывать свойства литых изделий.

В промышленных условиях температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при такой температуре обеспечивает расплавление компонентов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных обычно не превышает более часа, а для литых – от нескольких часов до двух суток.

Скорость охлаждения при закалке необходимо подбирать так, чтобы состав алюминиевого сплава не подвергался распаду. На промышленном производстве охлаждение проводят с помощью воды. Однако такой способ не всегда оптимально подходит, так как при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное снижение температуры в центре и по краям изделия. Поэтому для крупногабаритных и сложных изделий применяются другие методы охлаждения, которые подбираются индивидуально.

Другие виды припоя

Существуют альтернативные виды припоев:

Характеристики серебряных припоев.

  1. Флюсы с повышенными антикоррозионными свойствами. Данный состав делают на основе кислоты, фосфора и растворителя. Они выгодны тем, что после процесса пайки не требуется использовать дополнительные очистители.
  2. Жидкие флюсы на основе салициловой кислоты, вазелина, золота и этилового спирта. Их применяют для пайки радиаторов и электрических проводов. В этом случае получаются очень аккуратные и чистые швы.
  3. Соединение канифоли с воздухом. Этот флюс называют нейтральным и его применяют для электрических приборов высокой точности: выключатели, реле, схемы мобильных телефонов. Канифоль малоактивна, поэтому ее следует применять на металлах, предварительно очищенных и залуженных. Для качественной очистки алмазных контактов можно воспользоваться лазером.
  4. Смесь буры с канифолью. Их применяют для соединения водопроводных медных труб. Данный флюс высокоактивный и не требует тщательной зачистки металлов. Бура плавится при температуре 70ºС, не выделяя при этом вредных испарений.
  5. Для пайки соединений, которые подвержены силовым нагрузкам и ударам, можно приготовить активированный флюс самостоятельно. Для этого необходимо взять в определенных пропорциях канифоль, анилин, ангидрид, салициловую кислоту, диэтиламин и смешать.
  6. Смесь канифоли со спиртом — активный флюс, который недавно являлся самым популярным припоем. Недостаток данного флюса в том, что при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. К тому же очистка платы после пайки требует большого труда.

Типы бессвинцовых припоев.

Остатки флюса — это не только неэстетично, но и вредно.

В электросхемах с малыми промежутками между проводами возможны замыкания, вызванные гальваническими процессами на неочищенной поверхности.

Для осуществления пайки с помощью трубочек, наполненных колофонием, необходимо:

  1. Сопрягаемые поверхности тщательно зачистить от грязи и окислов.
  2. Деталь в месте шва нагреть до температуры, которая превышает температуру плавления флюса.
  3. Произвести процесс пайки.

Данный метод не подходит для больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, так как мощности паяльника может не хватить для достаточного нагрева металла.

Источник

Adblock
detector