177294. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyszilárdságú aluminium ötvözetek extrudálására
3 177294 4 Az extrudálás során alkalmazhatók hagyományos kenőanyagok, például valamely kenőzsír, amely molibdénbiszulfidot és/vagy grafitot tartalmaz. A kenőanyag alkalmazása esetén természetesen nagy gondot kell fordítani arra. hogy az mindig a kiáramló ötvözet és a szerszám anyaga között legyen. Alkalmaznak bizonyos esetekben üveget, illetve üvegszerű anyagot kenőanyagként. Ezen anyagok viszkozitása 400 és 650 C között 103—104 poise. Ezek a kenőanyagok általában P.O,, B.O,, K.O, Na,C) tartalmú keverékek, amelyek lOOm/perces, vagy akár azt meghaladó extrudálási sebességet tesznek lehetővé. Mindazonáltal ez a megoldás még iparilag széles körben nem került alkalmazásra. A jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok kiküszöbölése és olyan eljárás kidolgozása a célunk, amellyel jó fizikai és mechanikai tulajdonságokkal, valamint kiváló felületi minőséggel rendelkező nagyszilárdságú aluminium ötvözet gyártmányok extrudálhatók. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a nagyszilárdságú alumínium ötvözetek sajtolásakor az extrudálást kenőanyag alkalmazása mellett legalább 15 m/perc, előnyösen legalább 30 m/perc sebességgel végezzük, az extrudálást az ötvözet szolidus hőmérséklete alatt 50 és 180 C között végezzük oly módon, hogy a szerszámot elhagyó anyag hőmérséklete a szilárd oldat képződés minimális hőmérséklete (Tm) és a szolidus hőmérséklet (Ts) között legyen és az anyag lehűtését ismert módon, az adott ötvözetre vonatkozó előírások szerint végezzük. A szerszámot elhagyó anyag hőmérséklete célszerűen Tm és (Ts—30) C között van. A találmány szerinti eljárással lehetővé válik nagyszilárdságú alumínium ötvözetek 30 m/percnél nagyobb sebességgel történő extrudálása 20 és 200 extrudálási arány mellett. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy bizonyos feltételek betartása mellett az extrudálás után közvetlenül végzett hűtés alkalmazása esetén is elvégezhető az extrudálás viszonylag nagy sebességgel és nagy nyújtási aránnyal. A viszonylag nagy extrudálási sebesség — bizonyos értékek felett — kedvezően befolyásolja a kívánt hőmérséklet tartomány elérését. A találmány szerinti eljárás során a hűtést közvetlenül a szerszám elhagyása után lehet végezni, tehát nem szükséges az anyagot a hűtés előtt ismét megfelelő hőrmérsékletre hevíteni. A hűtési sebesség azonos lehet az adott ötvözet extrudálásánál általánosan alkalmazott hűtési sebességgel. Az extrudált anyag hőmérséklete még bizonyos idő elteltével sem esik a kritikus hőmérséklet, azaz azon hőmérséklet alá, ahol kiválások jelennek meg és megzavarják a szilárd oldat képződést. Ez a hőmérséklet a 2017 A és 2030 jelű ötvözetek esetében körülbelül 450 C -on van. Az alábbi táblázatban bizonyos nagyszilárdságú alumínium ötvözetek Ts szolidus hőmérsékletét és Tm minimális szilárd oldat képződési hőmérsékletét adjuk meg. Ötvözet T„ C I,„ C 2014 535 490 2017 A 535 490 2024 515 480 2030 530 490 7075 535 450 A megadott hőmérsékletek természetesen az adott ötvözet pontos összetételétől függenek. A 2000-es szériába tartozó ötvözetek összetétele általában a következő: Cu 3,5-5 s% Mg 0.4 1 s"„ Si maximum 1,2 s"() adott esetben Pb 0,3—1,4 s%, a maradék alumínium és a szokásos szennyezők. Tartalmazhatnak az ötvözetek ezen kívül még másodlagos adalékanyagokat is, például vasat, krómot, titánt vagy mangánt a szokásos mennyiségekben. Az ilyen összetételű nagyszilárdságú alumínium ötvözetek extrudálási hőmérséklete általában 350 és 480 C között van, az anyag pedig 480 és 530 C közötti hőmérsékleten, előnyösen 480 és 500 C közötti hőmérsékleten hagyja el a szerszámot. A találmány szerinti eljárással az a hőmérséklet, amelyen az anyag a szerszámot elhagyja, megfelelően szabályozható, minthogy a szokatlanul nagy extrudálási sebesség és/vagy a súrlódás csökkentett mértéke kvázi adiabatikus körülményeket biztosít. Ily módon az extrudált termék teljes hosszában, az elülső egészen rövid szakasz kivételével az anyag hőmérséklet változása nem haladja meg a 10 C -ot. Az extrudált anyag kicsiny elülső részét az extrudálás után el lehet távolítani. Az eljárás másik alapvető előnye, hogy az extrudálási idő rendkívül rövid, általában 30 mp-nél, sőt többnyire 20 mp-nél is rövidebb, a szokásos extrudálási hosszak esetében. A rendkívül rövid extrudálási idő lehetővé teszi, hogy a kenés a szokásosnál egyenletesebb legyen az extrudált termék elejétől végéig. Ennek következtében a tennék felületi minősége rendkívül jó. Általában célszerű, ha az extrudált anyagot nem közvetlenül a szerszámból történő kijövetel után vezetjük a hűtőközegbe. Ha az extrudálás és a hűtés között bizonyos szünetet iktatunk be, mód van a szilárd oldat képződés teljes lejátszódására. A kívánatos szünet általában 15—90 mp, pontos nagyságát két alapvető tényező határozza meg. Az egyik az az igény, hogy az anyag minél tovább maradjon a szilárd oldat képződés hőmérséklet tartományában és így minél jobb metallurgiai tulajdonságokkal rendelkezzen. A másik pedig az, hogy ne érje el a kiválás hőmérséklet tartományát, minthogy a kiválások megindulása az anyag mechanikai tulajdonságait rontja és érzékennyé teszi az ötvözetet a kristályközi korrózióra. A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módja szerint a préstuskót az extrudálás előtt homogenizáljuk. Ezzel javítjuk a felületi minőséget és könnyebbé tesszük az alakítást. A homogenizálás hőmérséklete célszerűen 480—520 C°, időtartama 1—24 óra. Általában előnyös, ha a tüsköt az extrudálás előtt a szilárd oldat képződés hőmérsékletének közvetlen közeiére hevítjük, akkor is, ha ez némileg meghaladja az extrudálási hőmérsékletet. Ez a hőmérsékletkülönbség mintegy 20 C vagy annál valamivel több is lehet. Ebben az esetben a tuskót gyorsan kell lehűteni, 3 percnél, sőt előnyösen 1 percnél kevesebb idő alatt. A hűtés végezhető például hűtőközeg fúvókák segítségével, oly módon, hogy a repedések elkerülhetők legyenek. Ez a technológiai lépés az oldódást elősegíti és elkerülhetővé teszi kiválások létrejöttét az extrudálás során. Az extrudálás alatt keletkező hő elősegíti a szerszámból történő kijövetel után igen rövid idő alatt lejátszódó oldódást. A találmány szerinti eljárás során tetszőleges kenőanyag és kenési technológia alkalmazható, függetlenül az extru-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
