أولا- التعريف
تشير المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم إلى التحكم في درجة حرارة التسخين ووقت الاحتفاظ ومعدل التبريد وفقًا لمواصفات المعالجة الحرارية المحددة لتغيير بنية السبائك. والغرض الرئيسي منها هو تحسين الخصائص الميكانيكية وتحسين أداء المعالجة والحصول على الاستقرار البعدي.
ثانياً: يمكن تقسيم عملية المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم إلى الفئات الأربع التالية:
معالجة التلدين
معالجة الحل
العلاج الدوري
علاج الشيخوخة: الشيخوخة الاصطناعية غير المكتملة، الشيخوخة الاصطناعية الكاملة، الشيخوخة المفرطة
ثالثًا: أكواد الحالة العامة واستخدامات المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم:
T1: تعمل الشيخوخة الاصطناعية على تحسين الصلابة وتحسين أداء المعالجة وتحسين قوة السبائك مثل ZL104 وZL105.
T2: التلدين يزيل الإجهاد الداخلي، ويزيل التصلب الناتج عن العمل الناتج عن التشغيل، ويحسن الاستقرار الأبعادي ويزيد من مرونة السبائك.
يعمل علاج محلول T4 على تحسين القوة والصلابة، ويحصل على أعلى مستوى من اللدونة ومقاومة جيدة للتآكل.
يتم استخدام معالجة محلول T5 + الشيخوخة الاصطناعية غير المكتملة للحصول على قوة عالية بما فيه الكفاية والحفاظ على اللدونة العالية، ولكن مقاومة التآكل تقل.
يتم استخدام معالجة محلول T6 + الشيخوخة الاصطناعية الكاملة للحصول على أعلى قوة، ولكن يتم تقليل اللدونة ومقاومة التآكل.
تعمل معالجة محلول T7 + التبريد المستقر على تحسين الاستقرار الأبعادي ومقاومة التآكل، كما تحافظ على الخصائص الميكانيكية العالية.
معالجة محلول T8 وتلطيف التلطيف للحصول على ثبات الأبعاد وتحسين اللدونة ولكن تقليل القوة.
رابعا: عيوب المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم وطرق التخلص منها:
1. نوع العيب 1:
الخصائص الميكانيكية غير المؤهلة: تتجلى في استطالة منخفضة في حالة التلدين؛ قوة شد غير مؤهلة واستطالة في حالة معالجة المحلول؛ قوة شد غير مؤهلة واستطالة بعد الشيخوخة.
الأسباب:
(1). عند التلدين للصب، تكون درجة حرارة التلدين منخفضة للغاية أو يكون وقت الاحتفاظ غير كافٍ، أو يكون معدل التبريد سريعًا للغاية؛
(2) أثناء معالجة المحلول، تكون درجة الحرارة منخفضة للغاية أو يكون وقت الاحتفاظ غير كافٍ، أو يكون وقت نقل التبريد طويلاً للغاية، أو تكون درجة حرارة ماء التبريد مرتفعة للغاية؛
(3). درجات حرارة الشيخوخة الاصطناعية غير المكتملة والشيخوخة الاصطناعية الكاملة مرتفعة للغاية أو الوقت طويل للغاية، مما يؤدي إلى قوة شد عالية واستطالة غير مؤهلة، في حين أن درجة الحرارة المنخفضة والوقت القصير يؤديان إلى قوة شد منخفضة واستطالة عالية؛
(4). انحراف التركيب الكيميائي للسبائك، مثل المكون الرئيسي، منحاز نحو الحد الأعلى.
2. طرق الإزالة:
أ. قم بالتلدين مرة أخرى، أو قم بزيادة درجة الحرارة، أو قم بتمديد وقت الاحتفاظ، أو قم بالتبريد الصارم باستخدام الفرن؛
ب. زيادة درجة حرارة المحلول إلى نطاق الحد الأعلى، أو تمديد وقت الاحتفاظ، ومحاولة تقصير وقت نقل التبريد، أو تقليل درجة حرارة ماء التبريد مع ضمان عدم تشوه التبريد أو تشققه، أو استبدال وسط التبريد، واستخدام وسط التبريد العضوي "CL-1"؛
ج. ضبط درجة حرارة الشيخوخة والوقت بعد معالجة المحلول مرة أخرى؛
د. وفقًا للتركيب الكيميائي المحدد، اضبط مواصفات المعالجة الحرارية عند تكرار المعالجة الحرارية، واضبط التركيب الكيميائي للدفعة التالية من المسبوكات
2. نوع العيب 2:
- التبريد غير المتساوي: يتجلى في انخفاض خصائص الشد وانخفاض الصلابة في الأجزاء السميكة والكبيرة من الصب، أو حتى غير المؤهلة.
الأسباب: التسخين والتبريد المحلي غير المتساوي للصب، مثل التسخين والتبريد المختلفين للأجزاء السميكة والكبيرة والأجزاء الرقيقة والصغيرة، وبطء اختراق الحرارة والتبريد البطيء للأجزاء السميكة والكبيرة.
طريقة الإقصاء:
أ. إعادة المعالجة بالتسخين، بحيث تكون الأجزاء السميكة والكبيرة في منطقة درجة الحرارة العالية للفرن، أو إطالة وقت العزل؛
ب. دع الأجزاء السميكة والكبيرة تبرد أولاً؛
ج. استبدال وسط التبريد واستخدام وسط تبريد عضوي.
د. ضع الطلاء على الصب لجعله يسخن ويبرد بشكل متساوي.
3. العيب من النوع الثالث
التشوه: يتجلى في تغيرات شكل وحجم الصب أثناء المعالجة الحرارية والمعالجة الميكانيكية اللاحقة.
الأسباب:
أ. سرعة التسخين سريعة جدًا؛
ب. التبريد شديد للغاية؛
ج. فرق سمك الجدار كبير؛
د. طريقة الشحن غير الصحيحة وطريقة تصريف المياه الخاطئة.
طريقة الإقصاء:
أ. تقليل معدل التسخين؛
ب. استبدال وسيط التبريد، أو زيادة درجة حرارة الوسيط أو استخدام التبريد المتساوي الحرارة؛
ج. ضع الطلاء على أجزاء الجدار السميكة أو الرقيقة؛
د. استخدام التركيبات المناسبة واختيار الاتجاه الصحيح لتصريف المياه؛
هـ. اختيار التركيبة الكيميائية الأكثر ملاءمة.
4. عيب النوع الرابع
الشقوق
يتجلى ذلك في ظهور الشقوق على الصب بعد المعالجة الحرارية، والتي يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو العثور عليها عن طريق التفتيش الفلوري.
الأسباب:
أ. سرعة التسخين سريعة جدًا؛
ب. التبريد شديد للغاية؛
ج. فرق سمك الجدار كبير؛
د. طريقة الشحن غير الصحيحة وطريقة تصريف المياه الخاطئة.
طريقة الإقصاء:
أ. تقليل سرعة التسخين؛
ب. استبدال وسيط التبريد، أو زيادة درجة حرارة الوسيط أو استخدام التبريد المتساوي الحرارة؛
ج. ضع الطلاء على أجزاء الجدار السميكة أو الرقيقة؛
د. استخدام التركيبات المناسبة واختيار الاتجاه الصحيح لتصريف المياه؛
هـ. اختيار التركيبة الكيميائية الأكثر ملاءمة.
4. نوع العيب 5
حرق زائد
يتجلى ذلك في ذوبان موضعي للمسبوكات لإنتاج عقيدات سطحية؛ انخفاض الخصائص الميكانيكية، وخاصة الاستطالة؛ إعادة الصهر في البنية المعدنية، وما إلى ذلك.
الأسباب:
أ. محتوى العناصر الشوائب ذات نقطة الانصهار المنخفضة مرتفع للغاية، مثل ارتفاع نسبة السيليكون والمغنيسيوم في سبائك الألومنيوم والنحاس؛
ب. التسخين غير المتساوي والتسخين السريع للغاية، بحيث تتجاوز درجة حرارة التسخين المحلية لقطعة العمل درجة حرارة الاحتراق الزائد؛
ج. درجة حرارة منطقة قطعة العمل تتجاوز محليًا درجة حرارة الحرق الزائد؛
د. فشل أجهزة القياس والتحكم في درجة الحرارة يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة داخل الفرن.
طرق الإقصاء:
أ. اختيار مواد الفرن المؤهلة؛
ب. اختيار معدل تسخين معقول؛
ج. التسخين على مراحل؛
د. معايرة درجة حرارة كل منطقة تسخين في الفرن بانتظام للتأكد من أنها لا تزيد عن ±5 درجة، وعدم تحميل أي جزء بدرجة حرارة عالية جدًا؛
هـ. معايرة الجهاز بشكل منتظم لضمان دقة قياس درجة الحرارة والتحكم فيها.