NO145441B - Fremgangsmaate for ekstrudering av en haard aluminiumlegering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte ved ekstrudering av aluminiumlegeringer med utfellingsherding for å oppnå bedre mekaniske egenskaper.

Norsk patentskrift nr. 141.942 beskriver en fremgangsmåte for varmebehandling av aluminiumlegeringer og denne fremgangsmåtes anvendelse ved ekstrudering av aluminiumlegeringer i blandet fast og flytende tilstand med det formål å fremstille profiler.

Denne fremgangsmåte går ut på at en mengde fast aluminiumlegering bringes til en sådan temperatur mellom grensetil-standen solidus og grensetilstanden"likvidus at vektandelen av legering i flytende tilstand ligger under 40 %, og legeringen holdes i denne tilstand i 5 til 60 min., således at dens den-drittfase vil ha begynt sin utvikling til globulær struktur.

En legering som er behandlet på denne måte er særlig egnet for ekstrudering av gjenstander som stenger, rør og profiler ved hjelp av en ekstruderingspresse. I utførelseseksempel 2 i det ovenfor nevnte patentskrift sammenlignes ekstruderingsbeting-elsene og de oppnådde resultater ved ekstrudering av en barre med diameter 100 mm av en aluminiumlegering av type A-U^SG

i henhold til fransk AFNOR-standard og med vanlig sammen-setning. Et stykke av denne barre ble behandlet som angitt i det nevnte patentskrift ved 572°C i 15 min., således at omkring 4 % av materialmengden ble overført' til flytende fase. Materialet ble så ekstrudert til en rund stang med diameter på 20 mm, ved et ekstruderingsforhold på 25 og en hastighet på 3 m pr. min. Det midlere trykk på ekstruderingslegemet i pressen var da 15 N/mm<2>.

Den samme arbeidsoperasjon utført i henhold til konvensjonell ekstruderingspraksis med en barre som ikke var behandlet som angitt ovenfor, krevde et ekstruderingstrykk på 22 N/mm<2>, hvilket vil si en økning på ca. 50 %.

De oppnådde materialegenskaper for de ekstruderte stenger er angitt i følgende tabell:

Det vil bemerkes at følgende fordeler oppnås ved den nye ekstruderingsmetode: 1) Nedsettelse av ekstruderingstrykket, hvilket muliggjør øket produksjonsevne for allerede foreliggende ekstrude-ringspresser, og 2) forbedret flytegrense og bruddforlengelse for den ekstruderte legering både umiddelbart etter bearbeidingen og etter en eldning i 8 timer ved 175°C.

Når det gjelder aluminiumlegeringer hvor det opptrer utfellingsherding er det imidlertid funnet at de mekaniske egenskaper for de ekstruderte profiler kan forbedres ytterligere ved hjelp av et ytterligere behandlingstrekk i kombinasjon med den ovenfor angitte behandling i henhold til det nevnte norske patentskrift.

Denne forbedring går ut på at de ekstruderte produkter brå-kjøles i forbindelse med selve ekstruderingsprosessen.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for ekstrudering av en hård aluminiumlegering av type A-U^SG, hvorunder barrer som skal ekstruderes bringes til en sådan temperatur mellom solidus og likvidus for vedkommende legering at en veldefinert legeringsandel på mindre enn 40 vekt% og fortrinnsvis mindre enn 35 vekt% befinner seg i flytende tilstand, og barrene holdes i denne temperaturtilstand i et tidsrom fra noen minutter til noen timer, hvoretter de anbringes i en ekstruderingspresse, og ekstruderes fra denne i form av et profil, idet fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen be-står i at profilet bråkjøles ved utløpet fra ekstruderingsmunnstykket og herdes ved naturlig eldning eller ved varmeutherding.

En sådan bråkjøling ved utløpet fra ekstruderingsmunnstykket er i og for seg kjent fra DE-OS 2.519-362, men da bare i forbindelse med en ekstrudering i to trinn, hvor ekstruderings-temperaturen i begge trinn ligger under solidustemperaturen for vedkommende legering. De ovenfor angitte fordeler oppnås imidlertid bare ved en kombinasjon av bråkjølingen med fremgangsmåten i henhold til det nevnte norske patentskrift nr. 141.942.

Bråkjøling i ekstruderingspressen, som omfatter kraftig ned-kjøling av profilene ved utløpet fra ekstruderingsmunnstykket, enten ved hjelp av pulserende luft eller ved påsprøyting av vann, en blanding av luft og vann eller forstøvede vanndråper, utføres vanligvis ikke i forbindelse med utfellingsherdende legeringer, da en sådan prosess i de fleste tilfeller er lite effektiv. Da disse legeringer er av den art hvor utfellingsherding finner sted, må bråkjølingen i pressen fak-tisk kunne bringe flest mulig av de elementer som er i stand til utfelling under eldning, i fast løsning for å forbedre materialegenskapene. Vanlige ekstruderingstemperaturer, f.eks. 4 20°C, bringer imidlertid ikke vedkommende elementer i tilstrekkelig grad tilbake i løsning ved bråkjøling i pressen til at noen påtagelig forbedring oppnås. Fagfolk på området vet således meget godt at det ved ekstrudering av hårde aluminiumlegeringer som f.eks. 2024 (A-U^G)(sammenset-ning angitt i etterfølgende eksempel) eller lignende,under sådanne forhold, er uten hensikt å bråkjøle vedkommende legeringer ved ekstruderingsmunnstykkets utløp, samt at det vil være nødvendig å utføre en oppløsnings-varmebehandling etterfulgt av en bråkjøling i vann og endelig en eldningsprosess for å oppnå best mulig materialegenskaper for de ekstruderte profiler.

Den behandling som er angitt i det ovenfor omtalte nørske patentskrift gir imidlertid også et annet resultat, nemlig en nedsettelse av legeringens kritiske bråkjøling uttrykt som temperatursenkning pr. tidsenhet/ således at en relativ mild bråkjøling, f.eks. ved hjelp av pulserende luft, kan gi den ønskede virkning. Disse mildere bråkjølingsmetoder har også en annen vesentlig fordel, nemlig den at ekstruderingsprofil-ene ikke deformeres.

Det bør imidlertid påpekes at det på ingen måte vil være tilstrekkelig, f.eks. når det gjelder legeringen A-U^SG, ganske enkelt å varme opp legeringsmaterialet til 572°c i håp om å oppnå et lignende resultat ved bråkjøling i pressen fulgt av eldning.

Dette vil gi et profil uten sammenholdende struktur, hvilket er karakteristisk for et "brent" metall. Det er således av størst viktighet nøyaktig å følge den angitte fremgangsmåte i henhold til det ovenfor nevnte patentskrift, således at pro-duktet gis tid til å danne den spesielle globulære struktur, samtidig som et avkjølt munnstykke anvendes.

Konvensjonell behandling av ekstruderte legeringsprofiler,

som omfatter:

a) oppløsningsbehandling ved forholdsvis høy temperatur (f.eks. 495°C).

b) bråkjøling av profilene

c) naturlig eller kunstig eldning,

er således erstattet av en meget enklere materialbehandling,

nemlig:

a) bråkjøling av profilene ved utløpet av pressen, hvilket er lett å utføre, samt

b) naturlig eldning, eller varmeutherding,

hvilket gir tilsvarende materialegenskaper for det ferdige

produkt uten ulempene ved den førstnevnte materialbehandling.

Disse ulemper er av to kategorier, nemlig:

a) varmeovnen for oppløsningsbehandlingen av legeringen vil være omfangsrik, da det vanligvis vil være tale om store

prof illengder.

b) det vil foreligge alvorlige deformasjoner under bråkjøl-ingen, hvilket vil gjøre det nødvendig med påfølgende ut-retting av profilene, mens bråkjøling i pressen i henhold til oppfinnelsen vil være av betydelig mildere art og således ikke medføre noen deformasjon av profilene.

Det skal her påpekes at ganske enkelt å kombinere en øket andel av herdende bestanddeler i legeringen med bråkjøling i pressen, på ingen måte vil gi de samme gunstige resultater, da som angitt ovenfor, en bråkjøling vil være virkningsløs ved legeringer som ikke på forhånd har blitt behandlet i samsvar med det som er angitt i det tidligere omtalte norske patentskrift.

Som nevnt i dette skrift, er det på ingen måte nødvendig å utføre en ekstrudering umiddelbart etter at legeringen er holdt en passende tid ved den fastlagte temperatur mellom solidus og likvidus. Barrene kan meget vel avkjøles etter denne varmebehandling til en temperatur under solidus eller til og med til omgivelsestemperatur. Det vil da være tilstrekkelig ganske enkelt å tilføre tilstrekkelig varme umiddelbart før ekstruderingsprosessen, i stedet for å holde materialet hele tiden ved en temperatur mellom solidus og likvidus .

Følgende utførelseseksempel vil tjene til nærmere forklaring av oppfinnelsen.

EKSEMPEL

En barre av legeringen A-U^SG med 100 mm diameter og følgende materialsammensetning:

bringes til en temperatur på 605°C og holdes ved denne temperatur i 15 min.

Ved oppnådd likevekt er innholdet av legering i flytende fase ved denne temperatur omtrent 13%.

F-t stykke av denne barre plasseres i trykkbeholderen for en 800 T ekstruderingspresse, idet beholderen på forhånd er for-varmet til en temperatur i området 420 - 450°C. Det foretas så umiddelbart en ekstrudering til et profil med rektangulært tverrsnitt på 40 x 3 mm. En vannkjøling av ekstruderingsmunnstykket innstilles således at profilen trer ut ved en temperatur på omkring 450°C. Umiddelbart etter at profilet har forlatt munnstykket, bråkjøles det ved hjelp av kald luft, idet det anvendes et sett vifter hvis luftstrømmer rettes mot profilet. De mekaniske egenskaper måles så på prøve-stykker av profilet. Noen av disse er ikke behandlet etter ekstruderingen, mens andre er eldet i 8 timer ved 175°C, eller eventuelt homogenisert i 2 timer ved 505°C, bråkjølt. i vann samt derpå eldet i 8 timer ved 175°C.

Tabellen nedenfor angir de oppnådde resultater, sammenlignet med tilsvarende verdier for en barre som ikke er bråkjølt i luft, men forøvrig har vært gjenstand for behandling i samsvar med det tidligere anførte norske patentskrift.

Det vil bemerkes at det særlig foreligger en markert forbedring av den bråkjølte barres materialegenskaper etter en enkel eldningsprosess ved 175°.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for ekstrudering av en hård aluminiumlegering av type A-U^SG, hvorunder barrer som skal ekstruderes bringes til en sådan temperatur mellom solidus og likvidus for vedkommende legering at en veldefinert legeringsandel på mindre enn 40 vekt% og fortrinnsvis mindre enn 35 vekt% befinner seg i flytende tilstand, og barrene holdes i denne temperaturtilstand i et tidsrom fra noen minutter til noen timer, hvoretter de anbringes i en ekstruderingspresse, og ekstruderes fra denne i form av et profil, karakterisert ved at profilet bråkjøles ved utløpet fra ekstruderingsmunnstykket og herdes ved naturlig eldning eller ved varmeutherding.