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車架生產(chǎn)工藝——熱處理技術(shù)
2011-03-07 15:37:14
出處 : Biketo.com|自行車網(wǎng)
作者 : 【網(wǎng)絡(luò)車友】
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大家都知道鋁合金在未經(jīng)過任何加工的常態(tài)之下是屬於加工性質(zhì)非常良好的金屬,換句話說就是鋁合金本身的組織結(jié)構(gòu)是柔軟的,它必須經(jīng)過加熱的過程才能改善材料本身之結(jié)構(gòu)與性質(zhì),使它的組織結(jié)構(gòu)更為堅硬,使被加工件產(chǎn)生更強的結(jié)構(gòu)及硬度。因此熱處理可以這樣的解釋,凡是以人工控制之加熱與冷卻過程,用以改善材料之結(jié)構(gòu)與性質(zhì)者皆稱為熱處理。所以被加工件在加工前,或成形中,或加工后所施之加熱及冷卻過程都叫熱處理。
希望這樣子的解釋大家對熱處理有一個最基本的認識。簡單的舉一個例子來說 :相信大家都有看過或是吃過一種北方面食,我們稱為"槓子頭" (又稱為火燒),我看過在臺北榮總旁邊有許多攤販在賣,"槓子頭"的硬度可以和石頭來比較而毫不遜色, 用它來敲打東西還是鏗鏘有聲的。
"槓子頭"本身全是面粉和水做成,在完成手工造型后,"槓子頭" 是軟的是生的,無法食用,它必須放入烤爐內(nèi)加熱到焦黃熟透為止,才可以起爐取出,然后放在室溫中逐漸冷卻,然后上架銷售。
這個加熱然后冷卻的原理就是我們要介紹的"熱處理"。神奇吧 ! 咱們老祖宗許多食品的製造方式往往被現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品拿來使用并發(fā)揚光大。但是在食品學(xué)說來講 "槓子頭"的硬度是稱為口感,反而應(yīng)用在工業(yè)上,我們稱它為熱處理。或許我的舉例及解釋對六、七年級生來說有點古老,不過如果我以法國長面包來舉例相信大家就會完全了解了。
下面我們就簡單的說明鋁合金車架的熱處理方式。
鋁合金車架最常見的熱處理強化方式 : "析出硬化熱處理 "
析出硬化熱處理基本上是以可以有析出物之鋁合金才須要：熱處理鋁合金又以2XXX(系列),6XXX(系列) 及7XXX(系列)為主要,其利用淬火處理及時效處理使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一種相變化,產(chǎn)生細致析出物,藉此種析出物,強化材料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時效硬化。 )
一般來說鋁合金車架皆以7000系列及6000系列為主,其熱處理的方式須要經(jīng)過下列三個步驟 : 也就是所謂的析出硬化熱處理。
1)固溶熱處理(solution treatment)將材料退火后穫得強度, 此方法稱為固溶熱處理,主要是改善延性和尺寸的穩(wěn)定性。
2)淬火(quench)(也就是迅速冷卻)。 )
3)時效處理 (aging treatment) 。
固溶處理是指將材料加溫至固溶體單相區(qū)一段時間,以便讓溶質(zhì)全部溶入基地而成單一α相。淬火是指將固溶處理后的材料迅速冷卻以得飽和固溶體。時效處理則將此過飽和固溶體放置在恒溫,使其逐漸析出析出物而造成性質(zhì)上的變化。
此恒溫若為室溫則稱為自然時效(natural aging),若在叫高溫爐中進行則稱之為人工時效(artificial aging)。
退火（annealing）主要是指一種材料曝露于高溫一段很長時間后,然后再慢慢冷卻的熱處理過程。退火最主要的目的是：(1)釋放應(yīng)力；(2)增加材料延展性和韌性；以及(3)產(chǎn)生特殊顯微結(jié)構(gòu)。
許多退火過程包括三個階段：(1)加熱到想要的溫度；(2)保持或浸漬（soaking）在此溫度；和(3)冷卻過程，通常是到室溫 。
一般鋁合金之熱處理皆以T為代號，鋁合金熱處理T代號可分為下列幾種：
T 1 從較高溫之成形加鑄造、擠形等過程中冷卻下來并自然時效。
T 2 從較高溫之成形施以冷加工并自然時效。
T 3 固溶體處理后，冷加工并自然時效 。
T 4 固溶體處理后，直接自然時效。
T 5 輕較高溫度成形施以人工時效。
T 6 固溶處理后人工時效。
T 7 固溶處理后人工時效至過時效狀態(tài)。
T 8 固溶體處理后，冷加工并人工時效 。
T 9 固溶體處理后人工時效并冷加工。
T 10 較高溫之成形施以冷加工并人工時效。
TX 51 固溶體處理后用伸張的方法消除內(nèi)部應(yīng)力。
TX 52 固溶體處理后用壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力。
TX 53 用伸張及壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力。
一般常見的鋁合金種類:
1XXX 純鋁系 99.00%以上。
2XXX Al-Cu合金。
3XXX Al-Mn合金。
4XXX Al-Si合金。
5XXX Al-Mg合金。
6XXX Al-Mg-Si合金。
7XXX Al-Zn合金。
8XXX 前代號以外之系統(tǒng)。
9XXX 備用。
依照目前市場上製造鋁合金車架來說7000系列是市場主流 。我們以上述7XXX系列的組成元素來看,如果淬火處理及時效處理所產(chǎn)生的析出物就是ZN(鋅 Zinc 的簡寫),它被析出到達最大值后可以強化材料結(jié)構(gòu)。簡單來說,未做熱處理的車架在剛完成時是沒有達到標(biāo)準(zhǔn)強度的。如果手力較強的人可以用雙手將后叉用力向內(nèi)壓使之變形,但是如果經(jīng)過熱處理的車架及通過標(biāo)準(zhǔn)強度的車架,則不但無法用手使之變形,甚至將車架放平於地上,并站上去踩踏也無法使它產(chǎn)生變形,因此可見熱處理對鋁合金車架來講是一個不可缺少的重要加工過程。
下列表格是由侑圓科技工業(yè)股份有限公司提供,讓大家能有更深一層認識。
熱處理 溫度 製作時間 完成車架硬度
T4 450度 2小時20分鐘 8-10度
T6第一階段 90度 6小時30分鐘
T6第二階段 150度 13小時30分鐘 16-18度
注：T4完成要放三天室溫中,觀察硬度,若有爬升到13度,才能做T6 否則不能做,若不到13度就繼續(xù)做T6,則 T6完成硬度會不夠，架強度比較不好。
當(dāng)然啦 ! 鋁合金車架的熱處理不只是上述簡單說明就可以一語而定之。但是我們還是希望透過上述簡單的說明,能讓大家了解鋁合金車架的基本熱處理原則及方法,雖然有些專業(yè)又生硬的專有名詞 ,但是還是可以讓大家接受才對。
責(zé)任編輯：老倔
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