Utwardzanie aluminium
Utwardzanie aluminium to zwiększanie twardości i wytrzymałości stopu aluminium. W odlewach robi się to najczęściej przez utwardzanie wydzieleniowe, czyli obróbkę cieplną złożoną z przesycania i starzenia. Inne sposoby – umocnienie roztworowe, rozdrobnienie ziarna czy zgniot – mają w odlewnictwie mniejsze znaczenie albo działają już na etapie wytopu i krzepnięcia.
Sposoby utwardzania aluminium
| Metoda | Na czym polega | Zastosowanie w odlewach |
|---|---|---|
| Utwardzanie wydzieleniowe (dyspersyjne) | przesycanie i starzenie – z roztworu wydzielają się drobne cząstki faz umacniających | główna metoda dla stopów Al-Si-Mg i Al-Si-Cu (stany T4, T5, T6, T7) |
| Umocnienie roztworowe | atomy dodatków, np. magnezu, rozpuszczone w aluminium utrudniają odkształcanie | m.in. stopy aluminium z magnezem, stosowane w stanie lanym |
| Rozdrobnienie ziarna i modyfikacja | dodatki do ciekłego metalu i szybsze krzepnięcie dają drobniejszą strukturę | na etapie wytopu i odlewania, np. w kokili |
| Zgniot | odkształcanie plastyczne na zimno – walcowanie, ciągnienie | dotyczy blach, prętów i profili, nie odlewów |
Utwardzanie wydzieleniowe bywa nazywane także dyspersyjnym, bo umacniają je drobne, rozproszone w metalu cząstki. W ścisłej terminologii umocnienie dyspersyjne oznacza jednak cząstki obce, nierozpuszczalne w osnowie (np. tlenki w kompozytach z osnową aluminiową), a nie wydzielone z roztworu podczas starzenia.
Jak przebiega utwardzanie wydzieleniowe aluminium
- Przesycanie – wygrzewanie odlewu w ok. 480–545°C (zależnie od stopu) i szybkie chłodzenie, zwykle w wodzie. Składniki stopowe zostają zatrzymane w roztworze. Szczegóły: przesycanie aluminium.
- Starzenie – naturalne w temperaturze otoczenia albo sztuczne w piecu, zwykle w ok. 150–180°C. Z roztworu wydzielają się drobne cząstki, które podnoszą twardość i wytrzymałość. Szczegóły: starzenie aluminium.
Warunek konieczny: rozpuszczalność składników stopowych w aluminium musi maleć wraz ze spadkiem temperatury. Spełniają go stopy z magnezem i krzemem albo z miedzią; nie spełnia czyste aluminium ani stop EN AC-51300 (AlMg5). Cały cykl potocznie nazywa się też hartowaniem aluminium.
Co daje utwardzanie odlewów z aluminium
- wyższą wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności,
- większą twardość i odporność na ścieranie, a także lepszą skrawalność – twardszy materiał mniej „maże” narzędzie,
- powtarzalne właściwości całej serii, sprawdzane przy odbiorze według wymagań PN-EN 1706.
Ceną jest zwykle mniejsze wydłużenie, a przy gwałtownym chłodzeniu – ryzyko odkształceń cienkich i długich odlewów. Na odporność korozyjną obróbka cieplna wpływa niewiele; tu ważniejszy jest skład stopu i powłoka, np. malowanie proszkowe.
Utwardzanie powierzchni aluminium
Gdy twarda ma być tylko powierzchnia, stosuje się obróbkę powierzchniową, np. anodowanie twarde, które tworzy twardą warstwę tlenku aluminium. Na odlewach z dużą zawartością krzemu lub miedzi warstwa anodowa bywa jednak cieńsza i mniej jednolita, dlatego stop warto dobrać z myślą o planowanym wykończeniu.
W skrócie: odlewy z aluminium utwardza się głównie wydzieleniowo – przez przesycanie (ok. 480–545°C i szybkie chłodzenie) i starzenie (naturalne albo w ok. 150–180°C). Wymaga to stopu umacnianego wydzieleniowo, np. EN AC-42000 (AlSi7Mg).
Utwardzanie odlewów w naszej odlewni
Odlewy z aluminium utwardzamy na życzenie klienta – wykonujemy przesycanie i starzenie, a także wyżarzanie. Obróbkę cieplną łączymy z odlewaniem w kokili lub w formach piaskowych oraz z obróbką mechaniczną. Na życzenie wykonujemy też badania wytrzymałościowe.
Więcej: obróbka cieplna odlewów i stopy odlewnicze aluminium.
Potrzebujesz utwardzonych odlewów z aluminium? Wyślij rysunek lub model 3D na odlewnia@adjatech.pl albo zadzwoń: +48 61 662 43 37 (pn–pt 8:30–16:30).
Zakres usług: oferta produkcyjna odlewni.