DK157941B - Fremgangsmaade til formning af en udfaeldningshaerdelig al-mg-si-legering til valsetraad til traekning af elektrisk ledningstraad - Google Patents

Description

1 DK 157941 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til formning af en udfældningshærdelig Al-Mg-Si-legering til valsetråd til trækning af elektrisk ledningstråd/ ved hvilken fremgangsmåde legeringen forafkøles brat fra en tempera-5 tur over 470eC til en temperatur i området fra 260 til 340eC og umiddelbart derefter underkastes en hurtig afkølingsproces , ved hvilken den fra den sidstnævnte temperatur afkøles hurtigt til en temperatur, der ikke overstiger 260eC, og bliver valset under denne hurtige afkøling.

10 For at give legeringen form af et ønsket produkt bli ver denne legering i almindelighed varmebehandlet og/eller koldbearbejdet. Varmbearbejdning er bearbejdning ved en temperatur, hvor strukturen kan genkrystallisere, efterhånden som den bearbejdes, medens koldbearbejdning er bearbejdning 15 under denne temperatur. Til slutproduktet er det også ønskeligt at tilføje visse optimale egenskaber, dvs. en høj trækstyrke forbundet med en acceptabel duktilitet, men med de eksisterende mekaniske behandlinger og varmebehandlinger er sådanne kombinationer af egenskaber ikke altid foreneli-20 ge, og behandlingerne til opnåelse af bestemte kombinationer er ikke altid simple. De herned forbundne problemer vil blive forklaret i relation til fremstillingen af elektrisk ledningstråd fremstillet af den ovennævnte legering, for hvilken specifikationerne er meget strenge med hensyn til en mi-25 nimal trækstyrke, duktilitet og elektrisk ledningsevne i kombination, og hvor der ikke foreligger valgmuligheder med hensyn til de fremgangsmåder, der skal benyttes til at opfylde disse specifikationer.

Fremstillingen af en sådan elektrisk tråd af en led-30 ningslegering gennemføres sædvanligvis på konventionel måde i et antal trin. Først indføres legeringen enten efter kontinuerlig støbning på et støbehjul eller i form af diskontinuerlige støbestænger i et valseværk, medens den befinder sig ved en varmbearbejdningstemperatur på 490 til 520“C for 35 ved udgangsenden af valseværket at fremstå som trådstænger med en diameter på 5 til 20 mm, i de fleste tilfælde mellem 7 og 12 mm. Under valsningen er legeringen imidlertid blevet afkølet til ca. 3 50"C. Dette betyder, at den største del af DK 157941 B - 2 .. ·'.

legeringselementerne er magnesium og silicium, der er indført for gennemføre en udfældningshærdningsbehandling ved selve afslutningen af fremstillingen, eller de udfældes forudgående og går tabt før hærdningen.

5 Af denne grund er det andet fremstillingstrin en op løsningsbehandling efter valsningen. Spoler med trådstænger holdes således i en ovn i et antal timer ved en temperatur · på 500 til 520°C for atter at opløse de udfældede elementer i krystalgitteret. Spolerne med trådstænger, som befinder 10 sig ved opløsningsbehandlingstemperaturen, bliver umiddelbart derefter bratkølet til en temperatur under 260“C, hvor strukturen fastlåses i den tilstand, hvor legeringselementerne forbliver i overmættet opløsning i krystalgitteret.

Denne bratkølingstemperatur er for det meste stuetemperatur.

15 Derefter koldtrækkes disse trådstænger, hvilket giver en høj trækstyrke, men i kraftigt omfang nedsætter duktiliteten til et uacceptabelt niveau. Derfor underkastes tråden efter trækning en ældningsbehandling ved at holde tråden i nogle timer ved en temperatur på ca. 145eC. Dette bringer duktili-20 teten op på et acceptabelt niveau med en betydelig forøgelse af trækstyrken, idet tabet på grund af blødgøringen i rigeligt omfang kompenseres ved udfældningshærdningen. Idet dette ældningstrin fjerner de indre spændinger ved at omlejre dislokationerne og ved at drive legeringselementerne ud af 25 den overmættede tilstand, er det også meget gunstigt for forbedringen af den elektriske ledningsevne, som falder under bratkølingen og trækningen som følge af forøgelsen af de indre spændinger.

Det har været forsøgt at opnå simplere metoder, hvor-30 ved man har opnået andre, men stadig acceptable kombinationer af egenskaber. Specielt kræver den konventionelle fremgangsmåde en opløsningsbehandling ved en meget høj temperatur i mange timer, og dette er en vigtig faktor i kostprisen, og man har derfor forsøgt at eliminere denne behand-35 ling. Alle disse forsøg har som et fælles mål, at tråden ved udtrædningen fra valseværket stadig skal have en så høj temperatur, at ingen eller kun en lille del af legeringselementerne allerede vil være udfældet, således at trådstængerne . · ; 'fc . *»

DK 157941 B

* «’>'· -Λ- 3 ·' ' Λ· ·· I·** ’ .· *δ direkte kan bratkøles ved deres udtræden fra valseværket, og at de fleste af legeringselementerne da stadig er i opløsning og kan deltage i den senere udfældningshærdning. Det har også været foreslået at anvende en meget høj indgangs-5 temperatur ved indgangen til valseværket eller en meget høj gennemløbshastighed gennem valseværket eller en mellemliggende opvarmning mellem valse- trinnene. I det første tilfælde er materialet for blødt til valsning på grund af stadigt flydende eutektiske forbindelser emllem krystalkornene, 10 i det andet tilfælde er hastigheden for høj til, at man kan anvende det sammen med et kontinuerligt støbehjul eller andre systemer til fødning af valsemøllen, og i det tredie tilfælde kompliceres valsetrinnet af den mellemliggende opvarmning.

15 Forslagene til behandling (termisk + mekanisk + valg af legeringselementer) er ved mekaniske anvendelser i almindelighed ikke egnet til at blive overført til tråde til e-lektriske anvendelser. Ved mekaniske anvendelser søger man en høj trækstyrke og duktilitet, men for elektriske anven-20 delser søger man yderligere at opnå en særlig høj ledningsevne. Forslagene til forbedring af de mekaniske egenskaber står i almindelighed i modsætning til fordringen om en høj elektrisk ledningsevne. Således er forslag, der tilstræber en finere fordeling af udfældningerne gode for trækstyrken.

25 Det samme gælder for forslag, der tilstræber en forøgelse af krystalfejltætheden. Derfor ved fagmanden, at forslag til mekaniske anvendelser i almindelighed ikke uden videre lader sig overføre på området for elektriske anvendelser.

En fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art er 30 f.eks. kendt fra GB-PS nr. 1.323.433. Et væsentligt træk ved denne kendte fremgangsmåde er, at tråden under valsningen afkøles hurtigt til en temperatur på under 100°C for at opnå en valsetrådstruktur med mange dislokationer og stor overmætning. Der fremkommer dog derved den ulempe, at dislokati-35 onerne ikke er forankret ved hjælp af udskillelser, og overmætningen fører til en langsom ældning ved rumtemperatur, således at strukturen ikke er særlig stabil.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en frem-

DK 157941 B

4 . .

gangsmåde af den indledningsvis nævnte art, ved hvilken der sikres en stabil struktur af valsetråden og hvilken fremgangsmåde er enkel og kan gennemføres med små omkostninger.

I henhold til opfindelsen er fremgangsmåden ejendom-5 melig ved, at legeringen under valsningen afkøles til en temperatur på 140 til 200°C. På grund af disse forholdsregler opnås det, at der kun dannes få dislokationer og forholdsvis flere udskillelser, der forankrer disse, og at der kun forbliver få uforankrede dislokationer og legeringsele-10 menter i overmættet opløsning. Derved opnås en meget stabil valsetrådstruktur, der kan opbevares meget lang tid ved forskellige temperaturer, uden at der fremkommer ændringer i de mekaniske og elektriske egenskaber, der vedrører aftagel-sesbetingelserne. En sikker valsetråd kan trækkes til elek-15 troledertråd og behøver kun i ringe grad eller slet ikke at blive stabiliseret ved ældningsbehandling, yderligere muliggør forholdsreglerne ifølge opfindelsen, at der ikke længere er behov for den tidligere nødvendige opløsningsbehandling.

Ved den ovennævnte kendte teknik var man ikke opmærk-20 som på, hvad der kunne gøres med legeringen, når den blev afkølet efter varmebearbejdningen, navnlig hvad der kunne gøres i området med "semivarme" temperaturer. Dette område mellem varmbearbejdningstemperaturerne, dvs. de temperaturer, hvor strukturen omkrystalliserer efterhånden som den 25 bearbejdes, og bratkølingstemperaturerne, dvs. de temperaturer, hvor atomerne i strukturen er tilstrækkeligt immobili-seret til, at de har en uforanderlig metallografisk struktur, bortset fra ældningsfænomenet. Dette område vil blive mere generelt og detaljeret fastlagt i det følgende, men for 30 de ovennævnte Al-Mg-Si-kompositioner til elektrisk ledningstråd ligger området mellem 260“C og 340eC.

Ved den kendte teknik var passagen gennem dette område i form af en ren bratkøling, således at der vandtes et mellemliggende produkt med en struktur med gennemkrystalli-35 serede korn, idet produktet blev varmvalset og har et maksimum af legeringselementer i overmættet tilstand. Ved den foreliggende opfindelse er man imidlertid opmærksom på, hvad der kan gøres indenfor dette område, nemlig bearbejdning un- 5

DK 157941 B

der bratkøling. Ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes der uafhængigt af, hvorledes legeringen i forvejen er blevet behandlet, et hurtigt nedkølingstrin fra en temperatur indenfor området af semivarme temperaturer med en brat-5 kølingstemperatur, hvor legeringen bearbejdes i det mindste under nedkølingsdelen inden for dette område.

Resultatet er, at der nu kan vindes et mellemprodukt, som har en specifik kornstruktur, som viser sig at være en god struktur til opnåelse af gode egenskaber efter koldbear-10 bejdning, om nødvendigt ældning.

Opfindelsens genstand er derfor fremgangsmåden ifølge krav 1.

De uselvstændige krav angiver særlig foretrukne udførelsesfonner for denne fremgangsmåde i henhold til opfindel-15 sen.

Under bearbejdningen indenfor det nævnte område bliver kornene således deformeret til at antage en aflang form, mens dislokationerne løber gennem kornet, som således underopdeles i et antal underkorn, der afviger fra hinanden ved 20 en lille forskel i krystalgitterets orientering. Denne struktur destrueres ikke efterhånden som legeringen bearbejdes, fordi materialet er i temperaturområdet under varmbearbejdningstemperaturen, hvor dette foregår. Når der, hvad der foretrækkes, anvendes en legering, hvor legeringselementerne 25 til udfældningshærdning udfældes for en væsentlig dels vedkommende, dvs. mindst 5%, indenfor dette område, så vil der også dannes meget små bundfald, som er usynlige i det optiske mikroskop, hvilke bundfald fortrinsvis kommer til at forankre de ovennævnte dislokationer. Det vil derfor fore-30 trækkes at anvende legeringselementer, som for en væsentlig dels vedkommende, dvs. for mindst 5%'s vedkommende, er opløselige i legeringen ved den øvre grænse af det nævnte område. Dette er tilfældet for den ovenævnte Al-Mg-Si-legering til elektrisk ledningstråd.

35 6

DK 157941 B

Det er endvidere vigtigt at den vundne struktur ikke senere destrueres under indflydelse af overdreven yderligere tilsætning af temperatur-tid-energi, dvs. en for høj bevægelighed 5 af atomerne under en for lang varighed af den resterende del af nedkølingstrinnet. Nedkølingstrinnet må derfor være tilstrækkeligt hurtigt til at undgå dette, og det er det der menes med et "hurtigt" nedkølingstrin. Når der dannes udfældninger under nedkølingstrinnet vil dette trin være tilstrækkeligt hurtigt, 10 hvis det er tilstrækkeligt kort til at undgå at der dannes udfældninger med en dimension på mere end 1 p, bortset fra de udfældninger som kan have været podet i forvejen, f.eks. under et forudgående afkølingstrin eller bearbejdningstrin og som er vokset yderligere ved sammenvoksning ud over en dimension på 1 μ.

15 Disse legeringselementer og store udfældninger går nemlig senere tabt til dannelsen af slutstrukturen med meget fine udfældninger, der dannes under bearbejdning indenfor området af semi-varme temperaturer eller i et afsluttende ældningstrin.

Det er klart at undgåelsen af for stor udstrækning af 20 sammenvoksning af udfældningerne ikke er et spørgsmål om tid alene eller temperatur alene, men en kombination af tid og temperatur som tilvejebringer tilstrækkelig energi til at mobilisere de små udfældninger til at de koagulerer. På tilsvarende måde er det klart at dimensionen på 1 μ ikke er en absolut græn-25 se, men kun tjener til at angive en størrelsesorden.

Området af "semivarme" temperaturer er fastlagt af området mellem den nedre temperaturgrænse for varmebearbejdning og den øvre temperaturgrænse for bratkøling af strukturen. Varmbearbejdning er bearbejdning medens strukturen får lov til ef-30 terhånden som materialet deformeres og bearbejdningshærdnes at sætte sig igen ved genkrystallisering, således at det blødgø-res med henblik på de efterfølgende deformationer som bearbejdningen udgør. For en given legering er området for anvendelige temperaturer til varmbearbejdning ikke strengt begrænset. Den 35 nedre grænse fastlægges af muligheden for tilstrækkelig mellemliggende omkrystallisering mellem varmbearbejdningens deformationer til undgåelse af væsentlig bearbejdningshærdning, og denne grænse er for hver legering tilstrækkelig kendt af fag.-manden. For eksempel gælder det for den ovennævnte Al-Mg-Si- ' '· - *

DK 157941 B

7 legering til anvendelse som elektrisk ledningstråd'at ·'dennes nedre temperaturgrænse for varmbearbejdning ligger omkring 340°C. På den anden side er en temperatur til bratkøling af strukturen en temperatur hvor mobiliteten af atomerne er så 5 lav at strukturen bliver praktisk talt fastlåst i den tilstand den har. De atomer som endnu ikke er fordrevet ud af opløsning fra krystalgitteret vil således forblive i gitteret i overmættet tilstand, udfældningerne bliver hvor de er og tilstanden og formen af dislokationer forbliver som de er uden omkrystal-10 lisation. For en given legering er området for anvendelige temperaturer til bratkøling ikke strengt begrænset. Den øvre grænse fastlægges af en tilstrækkelig grad af ubevægelighed for atomerne til undgåelse af en tilstrækkelig hurtig og følsom modifikation af strukturen, bortset fra ældningsfænomenet, og den-15 ne grænse ér for enhver legering tilstrækkelig kendt af fagmanden. For eksempel har den ovennævnte Al-Mg-Si-legering der anvendes som elektrisk ledningstråd en øvre grænse for bratkøling som ligger omkring 260°C.

Hvis som nævnt strukturen bearbejdes indenfor området 20 af semivarme temperaturer, men derefter bruger for lang tid til at nå en bratkølingstemperatur, så vil denne struktur blive destrueret. Denne tid kan imidlertid udnyttes enten til at fortsætte bearbejdningen af legeringen eller til at bratkøle legeringen, fx ved passage gennem et bratkølingsbad. I det første 25 tilfælde kan legeringen da bearbejdes under den totale varighed af det hurtige nedkølingstrin. Når bratkølingstemperaturen er nået kan strukturen yderligere nedkøles til stuetemperatur med eller uden ældningsfænomener og derpå er produktet klar til yderligere koldbearbejdning til den ønskede form.

30 Den ønskede specifikke struktur vindes under køletrinnet indenfor det nævnte område af semivarme temperaturer, bortset fra hvad der sker forinden. Det foretrækkes imidlertid at bearbejdningen indenfor dette område kan starte med flest mulige legeringselementer i opløsning således at disse ikke går tabt 35 ved for tidlig udfældning, enten til udfældning på den ovenfor beskrevne måde under en sådan bearbejdning eller senere i et ældningstrin. Som regel bliver legeringen forinden varmebear-bejdet, fx valset eller ekstruderet, og forud for' det nævnte nedkølingstrin foretages der et forudgående afkølingstrin fra 40 en varmbearbejdningstemperatur. For at man skal have et maksimum

DK 157941 B

*Ί af legeringselementer i opløsning efter dette trin skal det fortrinsvis starte fra en så høj temperatur som muligt, fortrinsvis en temperatur med væsentlig opløselighed af legeringselementerne, dvs. en temperatur i et område hvor mindst halvde-5 len af de legeringselementer, som man regner med til udfældningshærdningen, er opløselige. For den ovennævnte Al-Mg-Si-sammensætning til elektrisk ledningstråd ligger den nederste grænse for dette område på omkring 470°C. Det er endvidere klart at dette forudgående afkølingstrin fortrinsvis skal være 10 tilstrækkeligt hurtigt, da de nævnte legeringselementer ellers ville fælde ud før starten af bearbejdningen indenfor området af semivarme temperaturer. Legeringen bliver fortrinsvis varm-bearbejdet under dette forudgående afkølingstrin.

Som regel følger dette forudgående afkølingstrin direkte 15 efter et indledende varmbearbejdningstrin, hvis starttemperatur, for at man skal have flest mulige legeringselementer i opløsning, fortrinsvis af en temperatur med væsentlig opløselighéd af legeringselementerne og under varmbearbejdningstrinnet forbliver temperaturen i området for væsentlig opløselighed af Ie-20 geringselementerne.

Når man nu ønsker at fremstille et produkt i trådform kan bearbejdningsoperationerne under det indledende bearbejdningstrin, det forudgående afkølingstrin og afkølingstrinnet ned mod bratkølingstemperaturen udføres ved ekstrudering eller 25 valsning, idet man dog foretrækker valsning. De tre bearbejdningsoperationer kan da tage form af en operation indenfor samme kontinuerlige multipassagevalsemaskine, hvor de første enheder anvendes til en indledende varmevalsning, de mellemliggende enheder anvendes til valsning i det forudgående afkølingstrin og 30 de sidste enheder anvendes til valsning indenfor nedkølingstrinnet mod bratkølingstemperaturen. I de indledende enheder til den indledende varmebearbejdning er kraftig køling ikke ønskelig, idet man ønsker at holde flest mulige legeringselementer i opløsning, og der kan endda tilføres mellemliggende op-35 varmning, hvorimod det i de mellemliggende og de afsluttende enheder er ønskeligt at fremkalde en hurtig afkøling af de ovenfor angivne grunde. Man kan derfor i en kontinuerlig multipas-sage-valsemølle skelne mellem to dele: I deri indledende del, der ' " » *

DK 15794 IB

9 ,:. .

er reserveret til det indledende varmbearbejdningstrin holdes kølingen af valseenhederne så lav som mulig og der kan endog tilføres mellemliggende varme for at holde temperaturen på en temperatur til væsentlig opløselighed af legeringselementerne, 5 og i den afsluttende del, der er reserveret til det forudgående afkølingstrin og det umiddelbart efterfølgende nedkølingstrin til bratkølingstemperatur er afkølingen af valseenhederne meget kraftig, således at disse nedkølingstrin er tilstrækkeligt hurtige i den ovenfor angivne betydning, dvs. således at man und-10 går udfældning til for store dimensioner og opnår den specifikke metallografiske struktur uden mulighed for genkrystallisation. På denne måde vindes trådstænger med god metallografisk struktur til yderligere trækning til tråde uden noget mellemliggende opvarmningsbehandlingstrin, om nødvendigt efterfulgt af ældning.

15 Det produkt som træder ind i valsemøllen kan være en stang eller en blok, men vil fortrinsvis være en kontinuerlig streng som forlader en kontinuerlig støbemaskine. På denne måde er der mindst mulig tab af varmeenergi og legeringselementerne er for den største dels vedkommende i opløsning. Hvis strengen skulle blive 20 afkølet for meget eller for at holde flest mulige legeringselementer i opløsning, kan strengen opvarmes på dens vej mod valsemøllen, men uden at den når smeltetemperatur, nemlig de temperaturer, hvor de eutektiske forbindelser ved korngrænserne begynder at blive bløde, hvilket ville forhindre god valsning.

25 Strengen kan være bibragt et cirkulært tværsnit.

Opfindelsen kan specielt anvendes til fremstilling af trådstænger til Al-Mg-Si-elektriske ledningstråde af den ovenfor nævnte sammensætning. Efter kontinuerlig støbning af legeringen til dannelse af en størknet kontinuerlig streng som for-30 lader støbehjulet ved en temperatur hvor legeringselementerne stadig er i opløsning, ifølge kendt teknik, føres denne streng kontinuerligt og øjeblikkeligt mod en kontinuerlig valsemølle med flere passager, i hvilken valsemølle man kan skelne mellem to dele. I den første del hvor tværsnittet af strengen redu-35 ceres, fortrinsvis ca. det halve antal af passagerne, bringes afkølingen ned til et minimum for at undgå for meget udfældning, fordi de først dannede udfældninger har længere tid til at kon-glomerere, og således holdes temperaturen på en temperatur, hvor der er væsentlig opløselighed af legeringselementerne, hvilket for

plC''1Si79^tl-S

* 10 denne legeringssammensætning er ved mindst 470°C. I den anden del er afkølingen så kraftig, at temperaturen direkte går fra en temperatur med væsentlig opløselighed af legeringselementerne mod en bratkølingstemperatur, der for denne legerings-5 sammensætning ligger under 260°C. Ved at gøre sådan passerer temperaturen området for semivarme temperaturer, hvorunder den ovenfor beskrevne struktur dannes, og køler yderligere ned, stadig medens legeringen bearbejdes, mod en bratkølingstemperatur. Afsluttende valsning under det nævnte område med semivarme tem-10 peraturer fungerer som koldbearbejdning før trækning, men det vigtige punkt er at strukturen bliver tilstrækkelig nedkølet således at man undgår at den specifikke subgranulære struktur destrueres. De således vundne trådstænger, sædvanligvis med en diameter på 7 til 10 mm, har da en god metallografisk struktur 15 til yderligere trækning og giver acceptable egenskaber, uden behov for mellemliggende opløsningsbehandling.

Hvis imidlertid forudgående udfældning betragtes som uskadelig, så kan temperaturen ved varmevalsningen i den første del sænkes til under 470°C, men stadig over 340°C, og kølingen hen 20 mod indtrædningen i det semivarme temperaturområde mellem 260°C og 340°C kan være langsom. Den hurtige afkøling over de sidste passager vil imidlertid fortrinsvis være en afkøling fra over 470°C til under 260°C, således at der vil fremkomme en bratkøling til nedkøling med mere end 210°C over de sidste passager.

25 Dette er en gennemsnitlig kølehastighed på mere end 50°C pr. sekund. Legeringen som indtræder i valsemøllen vil fortrinsvis være en kontinuerlig støbestreng, men det kan også være en stang eller en anden form og støbestrengen kan også når den forlader støbehjulet og går mod valsemøllen underkastes en mellemliggende 30 opvarmning.

Der er blevet behandlet fire prøver af denne legering.

Alle fire forlader en kontinuerlig støbning i form af en streng med en tykkelse på 40 mm og indføres derefter ved en temperatur på ca.500°C' i en kontinuerlig valsemølle med 13 passager, som 35 prøverne forlader i form af trådstænger med en diameter på 9,5 mm. Trådstængernes udtagningshastighed fra valsemøllen er 3 m pr. sekund. I de fire tilfælde er nedkølingen imidlertid forskellig: 11 S .

- o > *; IH 157141 §

For de tre første prøver forbruges der ved de seks første passager i valsemøllen et minimum af kølevæske af størrelsesorde-nen 5 m pr. time, således at tråden forlader de seks passager med en temperatur på ca. 480°C. Under de 7 sidste pasager an-5 vendes der forskellige forbrug af kølevæske i en mængde op til 3 30 m pr. time i afhængighed af den ønskede udgangstemperatur, som er henholdsvis 140°C, 180°C og 250°C for de tre prøver nr.

1, 2 og 3. Disse trådstænger opspoles derpå som udgangsmateriale til koldtrækning og senere ældning. Den fjerde prøve behand-10 les på den konventionelle måde: Der valses fra en temperatur på ca. 500°C med et ensartet forbrug af kølevæske over alle passa-3 erne på ca. 10 m pr. time, hvorved der opnås en udgangstemperatur af trådstængerne på ca. 350°C. Efter opspoling udsættes disse trådstænger derpå for en opløsningsbehandling i en ovn ved 15 530°C i ti timer og umiddelbart derefter køles de hurtigt ned til stuetemperatur, hvorved prøve nr. 4 vindes med samme diameter på 9,5 mm.

Disse fire prøver bliver derefter trukket uden mellemliggende varmebehandling, således at der vindes en tråd på ca.

20 3,05 mm og de behandles derefter ved en ældningsbehandling ved 145°C i 10 timer.

I de følgende resultater som er angivet i tabel 1 og 2 er værdierne betegnet med "WR" værdier målt på trådstænger før trækning, værdierne "AD" er værdier målt på tråden efter 25 trækning og før ældning, og værdierne Al, A3 til A10 er værdier målt på den trukne tråd efter ældning i henholdsvis 1 time, 3 timer og indtil 10 timer, således at man kan følge virkningen af ældningsbehandlingen.

12 DK 157941 B

in in in II

r- r-- cm v ». ».

to <i 00 CM CM O rri o till o in o I-I LO in OD Η rri **«*> >· rtj ri η H rfj h o σ cm ^ ^ ro co cm ro in ro co <f ro ro ni ro in in m cm r~ ·>» ». io in <i oo i i r i n w m1 σ ^ η οι ^ σ vo co id o <; cm ^ η n fjJ *·»*·*·

** r r r. 1—I O CTl CN

O\o m ro oo M1 co ro cm ro ro ro cm ro

•H

in (D m r~ w * - r-ί co in μ1 co η σ o σ ω r~ ι ι I ι Γ" r~ to m Η th <1 ^ η m μ1 g <J *·»·* c! r> id id ro O η o σ cm ftj r ^ ^ r. \ ro ro cm ro

Η -i co oo ro CM

<q CO to CM ro g

O S

iw m in cm r* g S' ** * Æ

O in in t" O

I I I I o h oo dl

cm in oo cm ri Is -H in o η» η* H

g rtlmoHo rfj *·-·>.* g *.*.*.·. ^cj cm o σ cm \ ^ cn ro β ro co cm ro

Oo co co cm ro cd

M -P

tn -H Tf

oo co m O

o) - - - s

χ id in M1 co σι 00 CO CM

M co ι ι ι ι X oo h oo r- id >1 <! OO CM h ri -H <! ' ' ' '

-P CO H in 4ri CM O σ CM

cq ».«.». ». ·η co ro cm ro X co co σ cm o g ro co cm co 0) P Di

Em W

· co co in ··

H r. r. CM

m <3· ^ r- id c· m oo t—ι ι ι ι ι h id o co σ O) Η ^ o σ 10 <D H ****-*

χ id o in cm Λ <1 cm Η σ CM

nj r ^ ^ ^ cd CO CO CM CO

Em η -mi* σ h Em ro co cm co in m r.

*3< «tf «3« *3< I I i i σ co in 10 p σ oo cm m P o cm σ in <; f' σ m i··* <d ^ ^ ^ ^ ro cm σ co

o O CO CO CO CM CO

CO CO CO CM

1—1 in h id cm σ o *3· id till oo cm m1 ro r—I ID CM r—I 05 VKK«.

pi CO CM in in |5 N ri ri CO

|5 **..». co (O (O co CO 00 ID r>·

CM CM CM H

(D CD

> > ri M CO M1

•ø. H ni CO if -S

P Sri cu__. L&__ .· ·: i 13

. t DK 157941 B

I tabel 1 er prøve nr. 1 den der ligger nærmest ved den konventionelle prøve nr. 4. Men hvad der i dette tilfælde er vigtigt er for det første at man stadig, uden den kostbare opløsningsbehandling tilfredsstiller specifikationerne ESE 78 o 5 (R ) 33 kg/m og A ) 41; hvor R er trækstyrken og A er for længelsen) . Desuden kan man for prøve nr. 2's vedkommende iagttage at ældning ikke længere modificerer de mekaniske egenskaber, således at også ældningen i dette tilfælde kan udelades. Dette skyldes en ældningsvirkning på den subgranulære struktur 10 under yderligere luftkøling af spolen ned mod stuetemperatur, således at det ikke er nødvendigt med yderligere ældning. Dette giver den fordel, at sådanne trådstænger, som efter valsning ofte afventer trækningsoperationen i flere uger, ikke mere er påvirkeligsved naturlig ældning, således at leveringsegenska-15 berne er de samme som efter fremstillingen. Dette eliminerer også i visse tilfælde nødvendigheden af at gennemføre en mellemliggende ældningsoperation på trådstængerne efter fremstillingen. Når man til sidst ser i tabel 2 kan det iagttages at ledningsevnen er ca. 5% bedre, hvilket tillader brugeren at spare 20 5% materialer.

Det fremgår endvidere af tabel 2 at prøve nr. 3 er langt den bedste med hensyn til ledningsevne. Hvis trækstyrken er af mindre betydning kan fremgangsmåden reguleres således at man opnår et sådant produkt. For denne prøve nr. 3 har bratkølingen 25 i den anden del af valsemøllen været mindre hurtig og den subgranulære struktur er allerede for en lille del blevet destrueret med udfældninger som kunne vokse en lille smule mere og dette forklarer de dårlige mekaniske egenskaber og den gode ledningsevne .

30 For prøve nr. 1 var bratkølingen i den anden del meget hurtig. Her kunne kun en del af legeringselementerne udfælde på den ønskede måde, men en anden del er efterladt i overmættet tilstand. Dette er grunden til at denne prøve stadig er følsom overfor ældning. Denne prøve udnytter således fordele 35 dels fra den konventionelle metode og dels fra fordelene ved strukturen ifølge opfindelsen, og der er derved vundet en god kombination af mekaniske og elektriske egenskaber, og skønt det er nødvendigt med et afsluttende ældningstrin undgås stadig det kostbare opløsningsbehandlingstrin.

14

BmæmiB

. κ

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der følgelig dækker behandlingerne af prøverne 1 til 3, giver på denne måde gode midler til at kontrollere produktionen af forskellige kombinationer af egenskaber i overensstemmelse med den ønskede an-5 vendelse indenfor eller udenfor det elektriske område. Den foretrukne udgangstemperatur fra valsemøllen vil ikke være under 140°C og ikke over 200°C.

Idet der stadig henvises til prøverne 1 og 2 må det nævnes at prøve 1, der er bearbejdet under bratkøling til 140°C, sta-10 dig var delvis overmættet. Da den senere blev koldtrukket viste den efterfølgende ældningsbehandling ved 145°C i 10 timer tydeligt effekten af udfældning af legeringselementer i overmættet tilstand. Ældningsvirkningen kan imidlertid opnås hurtigere ved at erstatte koldtrækningen og ældningsvarmebehandlingen med 15 trækning ved en ældningstemperatur på mellem 135 og 155°C. Virkningen af den mekaniske behandling i det tidsrum, hvor tråden befinder sig ved ældningstemperaturen, er at ældningen forløber meget hurtigere og er tilendebragt ved slutningen af nedkølingen efter trækningen. Dette gør det også muligt at eliminere 20 den lange ældningsvarmebehandling.

I prøve 2, der blev bearbejdet under bratkøling til 180°C, er legeringselementerne derimod praktisk talt alle udfældet i den specielle subgranulære struktur under bearbejdningen og også ved en ældningsvirkning på spolen, hvor prøven yderligere 25 køles ned til stuetemperatur. Når prøven senere koldtrækkes, viser den efterfølgende ældningsbehandling ikke nogen ældningseffekt på grund af at udfældningerne er forankret i strukturen. Yderligere ældning bliver imidlertid mulig, når dette ønskes til opnåelse af bedre duktilitet eller elektrisk ledningsevne 30 ved trækning ved ældningstemperatur som for prøve nr. 1.

Det er også muligt at opnå et alternativ til prøve nr. 2, som stadig bearbejdes under bratkøling til 180°C, men som ved udtrædningen fra valsemøllen hurtigt afkøles yderligere ned til under 100°C, i stedet for at den langsomt på spolen køles ned 35 til denne temperatur. Resultatet er at enhver ældningsvirkning under den langsomme nedkøling på spolen undgås og at ældningsstadiet er mindre fremskredent. En sådan mindre fremskreden tilstand kan også opnås ved bearbejdning under bratkøling til en temperatur der ligger over 180°C, men derefter mere hurtig 15

DK Λ 57,941 B

.Jr, / : nedkøling, idet ældningstilstanden er et spørgsmål om atomernes mobilitet (eller temperatur) og tiden for at atomerne kan bevæge sig. Når en sådan prøve med et mindre fremskredent stadium af ældning underkastes trækning ved ældningstemperatur 5 vil resultatet være en yderligere ældning, men til et mindre fremskredent stadium end for prøve nr. 2.

Det kan således konkluderes at yderligere trækning ved ældningstemperatur, fortrinsvis mellem 140 og 150°C, med eller uen forudgående bratkøling til under ca. 100°C, giver yderli-10 gere muligheder for at modificere kombinationerne af legeringens egenskaber, hvis dette ønskes.

Den ovennævnte Al-Mg-Si-legerings temperatur, når den indtræder og under det indledende varmebearbejdningstrin eller varmvalsetrin er som tidligere nævnt fortrinsvis over tempera-15 turen for væsentlig opløselighed af legeringselementerne, hvilket for denne legering er ca. 470°C, selvom dette ikke er nogen absolut grænse og afhænger af den nøjagtige sammensætning. Som et eksempel nås for forskellige sammensætninger fuldstændig opløsning eller homogenisering ved følgende temperatur. For 20 0,6% Mg og 0,6% Si: 520°C; for 0,6% Mg og 0,4% Si: 500°C; for 0,4% Mg og 0,6% Si: 490°C; for 0,4% Mg og 0,4% Si: 470°C.

Ved den varme legerings indtræden ved den foretrukne temperatur på 500°C til 530°C vil den dominerende del af legeringselementerne stadig være i opløsning uden fare for at legeringen smel-25 ter. Temperaturen må faktisk ikke være over 550°C, da de eu-tektiske forbindelser Al-Mg2~Si og Al-Si-Mg2Si først størkner ved henholdsvis 585^C og 550°C.

Efter udtrækningen fra valsemøllen vil trådstamgerne have den almene form af en valset streng, sædvanligvis med en dia-30 meter på 7 til 10 mm, og med en metallografisk struktur med aflange korn vundet ved valsning, og opdelt i subkorn eller underkorn, hvis grænser dannes af dislokationerne som forklaret ovenfor. Når legeringselementerne anvendes til udfældning vil disse elementer være til stede i legeringen i form af mindst 35 20, 30, 40 eller 50% små udfældninger, der er usynlige i det op tiske mikroskop eller i det mindste mindre end 1 μ, da større udfældninger er gået tabt hvad angår yderligere forbedring af egenskaberne.

Claims (8)

16 DK 157941 B *' - ... i.· , ..

1. Fremgangsmåde til formning af en udfældningshærdelig 5 Al-Mg-Si-legering til valsetråd til trækning af elektrisk ledningstråd, ved hvilken fremgangsmåde legeringen forafkøles brat fra en temperatur over 470®C til en temperatur i området fra 260 til 340®C og umiddelbart derefter underkastes en hurtig afkølingsproces, ved hvilken den fra den 10 sidstnævnte temperatur afkøles hurtigt til en temperatur, der ikke overstiger 260®C, og bliver valset under denne hurtige afkøling, kendetegnet ved, at legeringen under valsningen afkøles til en temperatur på 140 til 200*C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved at legeringen bearbejdes under forafkølingen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at legeringen umiddelbart forud for forafkølingen underkastes en begyndende varmbearbejdning ved en temperatur over 470"C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at bearbejdningen under den begyndende varmbearbejdning, forafkølingen og afkølingsprocessen gennemføres i et og samme kontinuerligt drevne multigennemløbs-valseværk, i hvilket to afsnit kan være forskellige, nemlig et første 25 indledningsafsnit, i hvilket afkølingen af legeringen ikke kommer under 470’C, og et andet slutafsnit, i hvilket legeringen afkøles hurtigt til en bratkølingstemperatur.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at legeringen inden begyndelsesvarmebehandlingen konti- 30 nuerligt støbes til en streng, som ved en temperatur over 470*C kontinuerligt tilføres til indgangen til det kontinuerlige multi-gennemløbs-valseværk.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at legeringen efter vals- 35 ningen ved en temperatur mellem 135 og 155®C gennemgår en trækkeproces.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at legeringen umiddelbart 1 7 DK 157941B Λ* * * \ V efter valsningen bratkøles til en temperatur på mindre end 100*C.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at legeringen består af 0,3 5 til 0,9% magnesium, 0,24 til 0,75% silicium og 0 til 0,60% jern, idet aluminium og urenheder udgør resten. 10 15