WO2001020052A2 - Verfahren und anlage zur wärmebehandlung von strangpressprofilen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a plant for the heat treatment of extruded profiles made of heat-hardenable aluminum alloys
- extrusion billets are first heated to a temperature suitable for extrusion, which is below the solution annealing temperature Extrusion presses are allowed to cool the extrusion profiles, in order to then heat them in a separate solution annealing furnace to an alloy-specific solution annealing temperature well above the extrusion temperature and to keep them at this solution annealing temperature for an alloy-specific time. They are then cooled at an alloy-specific cooling rate, which is generally achieved by Quenching is done in water
- the bolt operating temperature is generally chosen so high that the extruded profile that emerges reaches at least the solution annealing temperature. From this temperature, the extruded profiles are quenched with water due to the relatively high temperature The temperature of the bolt must reduce the pressing speed to such an extent that hot cracks are avoided
- the extruded profiles are generally cooled with moving air. Thick-walled cross sections here also require cooling with water directly behind the press outlet. This process-related process results in a relatively large spread of the extruded strand temperature, which is equal is the solution annealing temperature, which in turn results in a wide spread of the mechanical properties
- the extruded profiles emerging from the extrusion press are cut to a length suitable for the solution annealing furnace, placed with intermediate layers in oven baskets and introduced into the solution annealing furnace. After the solution annealing has ended, the extruded profiles with oven baskets are immersed in water basins and quenched Since the extruded profiles are stacked one above the other in the oven baskets in the package, they are heated up at different speeds, so that some extruded profiles are exposed to the solution annealing temperature for too long with the result of undesirable grain growth
- a technical improvement compared to horizontally or inclinedly working solution furnaces is vertical solution furnaces.
- the extruded profiles are suspended in batches in a vertical furnace housing, heated to solution annealing temperature and held and then immersed in batches vertically in a water bath. This process eliminates the disadvantages of the horizontal furnace described mitigated
- warping of the profiles is also inevitable with this method
- the invention is based on the problem of avoiding the disadvantages of the prior art and of creating a method and a system for the heat treatment of extruded profiles made of heat-hardenable aluminum alloys, with which the system costs, energy costs and production costs are reduced, as well as extruded profiles with uniform, reproducible mechanical and Geometric properties with little rework and few rejects
- the method can include the additional step of warming up the individual extrusion profiles to the alloy-specific solution annealing temperature in the continuous furnace in a single pass, the extruded profiles preferably being passed individually through the continuous furnace and the cooling device
- the invention is based on the consideration of setting heating-up, holding times, temperatures and cooling curves in an alloy-specific manner and keeping them within narrow limits, as a result of which a very high degree of uniformity and reproducibility of the process parameters for each individual extruded profile and narrowest tolerances for technological properties, in particular constant bending quality and processing quality let achieve
- the individual cooling of the extruded profiles in one pass enables profile-specific quenching, which ensures uniform and therefore low-stress cooling based on the profile cross section.This is particularly advantageous for profiles with uneven mass distribution over the cross section. Twisting and bending of the quenched aluminum profiles are very low, so that reworking is very low such as straightening or turning out are usually not necessary
- the extrusion billets are heated to temperatures between 430 ° and 520 ° C.
- the material heats up during the forming process during the extrusion process Temperatures above the solution annealing temperature, so that only a maintenance at this temperature is required for a short period of time quench by forced air cooling If the extruded profiles are thick-walled, quenching with water is carried out
- the heating of the extrusion bolts is carried out to an alloy-specific bolt operating temperature for the highest possible pressing speed while avoiding hot cracks, which is clearly below the solution annealing temperature, and the extrusion profiles emerging from the extrusion press are heated continuously to the solution annealing temperature as they exit the extrusion press
- the extrusion speed can be increased significantly, which leads to an increase in the extrusion output for extruded profiles of these alloy types and thus to productivity
- the extruded profiles can be aged under cold or hot conditions at alloy-specific times and temperatures in order to achieve a high ultimate strength
- the holding at solution annealing temperature can take place in a continuous furnace following the extrusion press, and the extrusion profile emerging from the extrusion press can be heated to solution annealing temperature in the continuous furnace in a heating area immediately following the extrusion press in front of a holding area for holding at solution annealing temperature
- the extruded profiles can then be cut to length in a single pass and straightened in a stretching bench. Since the extruded profiles are only slightly warped, the straightening is carried out in a manner which leads to a slight drop in stretch
- the extruded profiles can be cut to length after they have left the extrusion press and fed individually to a continuous furnace with transverse transport, where the solution is kept at the solution annealing temperature
- the system can be shortened overall, since the continuous furnace with transverse transport need not be designed for the total length of the extruded profiles that can be produced with the extrusion press
- the continuous furnace can be arranged at the end of the discharge path of the extrusion press line, use in the front area for the production of normal extruded profiles without solution glow is possible. Furthermore, it is possible to use the continuous furnace, the cooling device, a stretching bench and a cut-to-length section on one Side of the extrusion line for extruded profiles that are subjected to solution annealing, and on the other side to arrange a stretching bench and a cut-off for extruded profiles without solution annealing
- the extruded profiles cut to length can be heated to solution annealing temperature in a heating furnace upstream of the continuous furnace
- heating to solution annealing temperature in the heating furnace can be carried out by applying an excess temperature in order to achieve faster heating in the shortest possible time.
- the heating furnace need only have a short length
- the holding and / or preferably the heating to the solution annealing temperature can take place inductively. It is also possible to carry out the holding and / or the heating to the solution annealing temperature by means of radiation. Finally, it is also possible to hold and / or the heating to the solution annealing temperature by means of high convection by means of heated Gases, for example by fuel gases
- a system for the heat treatment of extruded profiles made of heat-hardenable aluminum alloys can have a continuous furnace for individual extruded profiles for keeping the extruded profiles at the solution annealing temperature and a continuous cooling device following the continuous furnace
- a stretching bench for straightening the cooled extruded profiles can be connected to the continuous cooling device
- the extrusion press can be used to heat up to the solution annealing temperature Connect the heating area and then a holding area of the continuous furnace
- the stretching device can preferably be arranged parallel to the runout of the extruded profiles in order to limit the total length of the system
- the continuous furnace can be designed as a linear continuous furnace for the extruded profiles emerging from the extrusion press and can preferably be equipped with a device for inductive heating of the extruded profiles
- a flying angle device for the extruded profiles can be provided
- the continuous furnace can be designed as a transverse transport furnace for the extruded profiles, which can preferably be preceded by a linear continuous furnace for heating the extruded profiles to solution annealing temperature
- the flying angle device for the extrusion profiles emerging from the extrusion press is arranged in connection with the extrusion press in front of the cross transport furnace, while the continuous cooling device is arranged at the exit of the cross transport furnace and is passed through by the extrusion profiles in the opposite direction to the pressing direction
- An extrusion press and a heating furnace for extrusion billets can preferably be located upstream of the solution annealing plant, so that the extrusion billets can be heated to an alloy-specific bolt operating temperature for the highest possible pressing speed while avoiding hot cracks and the press heat can be used for the subsequent solution annealing
- FIG. 3 shows a modification of the system according to FIG. 2 and Fig. 4 shows the temperature profile over time from
- extrusion billets are heated to an alloy-specific bolt operating temperature and transferred to an extrusion press 2.
- Each extrusion profile 3 emerging from the extrusion press 2 passes individually through a linear continuous furnace with a heating region 4 to solution annealing temperature and a holding region 5 for holding at the solution annealing temperature
- the extruded profiles 3 are quenched individually in a continuous cooling device 6 and then cut in a flying bending device 7 to a length that is matched to a stretching device 10.
- This stretching device 10 is arranged parallel to a discharge path 8 of the system, and the extruded profiles 9 which have been cut to length are inserted and aligned one after the other in the stretching device 10 by means of a transverse transport and separating device
- a saga 12 is arranged, to which the directed extruded profiles 11 are supplied individually or in groups.
- the ends of the directed extruded profiles 11, which are crushed during stretching, are canceled and the finished, cleanly cut extruded profiles 13 are removed from the system
- heating takes place in the heating furnace 1 from room temperature to the alloy-specific stud operating temperature over a period of a, after which a holding at the set stud operating temperature takes place during a period b.
- the deformation work in the extrusion press 2 increases the temperature of the extruded material and after a period c reaches a temperature which, in the case of easily pressable, hardenable alloys with low strength values of the type Al Mg Si 0.5 or Al Mg Si 0.7, can already correspond to the solution annealing temperature.
- the bolt operating temperature is significantly below the solution annealing temperature in order to achieve the highest pressing speed without the risk of hot cracks
- the solution annealing temperature is not reached after the extrusion profile 3 has emerged from the extrusion press 2
- the extrusion profiles 3 are heated in the heating area 4 for a time d around this heating area 4 for brevity, the extruded 3 are applied with an excess temperature, which during a period e is maintained for example at a temperature between 600 ° C to 1200 C C, so that the extruded profiles 3 very quickly warm to the Losungsgluhtemperatur in the holding area 5 then there is a single quenching with water in the continuous cooling device 6 during a time f
- the linear continuous furnace shown in FIG. 1 with the regions 4, 5 is particularly suitable for inductively heating the extruded profiles 3 by means of induction coils arranged along the outlet path 8 in the regions 4, 5
- the system shown in Fig. 1 requires precise temperature control in the heating area 4 and in the holding area 5. Furthermore, the length of the linear continuous furnace 4, 5 must be matched to the length of the extruded profiles 3 emerging from the extrusion press 2 in order to obtain the required holding time e in the holding area 5 to reach
- the extruded profiles 3 emerging from the extrusion press 2 are immediately after the exit by means of the flying bending device 7 onto a continuous annealing furnace 14 and 10 matched length and inserted into the continuous furnace 14
- This continuous annealing furnace is designed as a transverse transport furnace, the length of which corresponds to the length of the extruded profiles 9, while its width is matched to the duration of the holding time in the continuous annealing furnace 14
- the transverse transport furnace 14 can be in a heating area at the entrance for rapid heating of the extruded profiles 9 to solution annealing temperature and in a holding area for holding the extruded profiles 9 at an alloy-specific holding temperature and be divided during an alloy-specific holding time.
- the heating area is operated at an excess temperature which is adapted to the throughput
- the transverse transport furnace 14 is preceded by a linear continuous furnace 15 for heating to solution annealing temperature, which operates in the manner described with reference to the system according to FIG. 1 and the heating region 4 and is operated either inductively, with radiation and / or with convection
- the transverse transport furnace 14 in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 are particularly suitable for heat exposure by radiation or by high convection using hot gas, however, the various heating devices are not restricted to the respective embodiments
- the embodiments according to FIG. 2 or 3 can be modified by arranging the transverse transport oven 14 as well as a stretching bench 10 and cutting line 12 on one side of the runout 8 and a further stretching bench and cutting line on the other side of the runout 8.
- the whole Use system freely for the production of extruded profiles both with solution glow and without solution glow
- the method according to the invention can be used particularly advantageously with the use of the press heat, but the use of continuous annealing furnaces and continuous cooling devices with single passage of the extruded profiles without using the press heat also gives the advantages mentioned in terms of product quality
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Abstract
Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpressprofilen aus warm aushärtbaren Aluminiumlegierungen mit den Schritten: Einbringen der einzelnen Strangpressprofile in einen Durchlaufofen im Einzeldurchlauf, Halten der Strangpressprofile auf einer legierungsspezifischen Lösungsglühtemperatur während einer legierungsspezifischen Haltezeit im Einzeldurchlauf und Abkühlen der Strangpressprofile mit einer legierungsspezifischen Abkühlgeschwindigkeit im Einzeldurchlauf durch eine Kühlvorrichtung.
Description
"Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen aus warm aushartbaren Aluminiumlegierungen
Zum Herstellen von Strangpreßprofilen aus warm aushartbaren, schwer preßbaren Aluminiumlegierungen mit hoher Festigkeit z B der Typen AI Mg Cu, AI Mg Cu Ni sowie AI Zn Mg Cu werden Strangpreßbolzen zunächst auf eine für das Strangpressen geeignete Temperatur erwärmt, die unterhalb der Losungsgluhtemperatur liegt Nach dem Strangpressen laßt man die Strangpreßprofile abkühlen, um sie danach in einem separaten Losungsgluhofen auf eine legierungsspezifische, deutlich über der Strangpreßtemperatur liegende Losungsgluhtemperatur zu erwarmen und darin wahrend einer legierungsspezifischen Zeit auf dieser Losungsgluhtemperatur zu halten Anschließend werden sie mit einer legierungsspezifischen Abkuhlgeschwindigkeit abgekühlt, was im allgemeinen durch Abschrecken in Wasser erfolgt
Bei mittelschwer preßbaren Aluminiumlegierungen z B des Typs AI Mg Si 1, AI Mg Si Cu, 6061 wird in der Regel die Bolzeneinsatztemperatur so hoch gewählt, daß das austretende Strangpreßprofil mindestens die Losungsgluhtemperatur erreicht Aus dieser Temperatur werden die Strangpreßprofile mit Wasser abgeschreckt Aufgrund der relativ hohen Bolzeneinsatztemperatur muß die Preßgeschwindigkeit so weit abgesenkt werden, daß Warmrisse vermieden werden
Bei leicht preßbaren, warm aushartbaren Aluminiumlegierungen des Typs AI Mg Si werden die Strangpreßprofile in der Regel mit bewegter Luft abgekühlt Dickwandige Querschnitte erfordern auch hier ein Abkühlen mit Wasser direkt hinter dem Pressenaustritt Bei diesem Verfahren ergibt sich prozeßbedingt eine relativ starke Streuung der Strangaustrittstemperatur, die gleich der Losungsgluhtemperatur ist, die wieder eine breite Streuung der mechanischen Eigenschaften zur Folge hat
Die aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofile werden auf eine für den Losungsgluhofen passende Lange zugeschnitten, mit Zwischenlagen in Ofenkorbe gelegt und in den Losungsgluhofen eingebracht Nach Beendigung des Losungsgluhens werden die Strangpreßprofile mit Ofenkorben in Wasserbecken getaucht und abgeschreckt
Da die Strangpreßprofile in den Ofenkorben im Paket übereinander gestapelt liegen, werden sie unterschiedlich schnell aufgeheizt, so daß einige Strangpreßprofile zu lange der Losungsgluhtemperatur mit der Folge unerwünschtem Kornwachstums ausgesetzt sind
Profile im Inneren der Charge werden häufig nicht lange genug der Losungsgluhtemperatur ausgesetzt Die ungleichmäßige Temperaturbeaufschlagung hat starke Streuung der mechanischen Eigenschaften der Profile zur Folge
Ein weiterer Nachteil der zu einem Paket gestapelten Profilcharge ist die ungleichmäßige Abkuhlgeschwindigkeit der Profile im inneren und äußeren Bereich des Stapels Die Folge sind starker Verzug der Profile sowie Oberflachenbeschadigungen, auch Anschlagen der Stangen aneinander und an die Stahlkorbe wahrend des Abschreckvorganges Es entstehen hohe Nacharbeits- und Ausschußkosten
Eine technische Verbesserung gegenüber horizontal oder auch in Schräglage arbeitenden Losungsgluhofen stellen Vertikal-Losungsgluhofen dar Hierbei werden die Strangpreßprofile in einem vertikal stehenden Ofengehause chargenweise aufgehängt, auf Losungsgluhtemperatur erwärmt und gehalten und dann chargenweise vertikal in ein Wasserbad abgetaucht Durch dieses Verfahren werden die beschriebenen Nachteile des Horizontalofens abgemildert Bei Profilen mit ungleicher Massenverteilung über den Querschnitt ist auch bei diesem Verfahren Verzug der Profile unvermeidlich
In jedem Fall ist eine separate Streckbank mit Sagelinie erforderlich, und die gesamten Anlage- und Betriebskosten sind hoch
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren und eine Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen aus wärm aushartbaren Aluminiumlegierungen zu schaffen, mit denen sich die Anlagekosten, Energiekosten und Produktionskosten senken sowie Strangpreßprofile mit gleichmaßigen, reproduzierbaren mechanischen und geometrischen Eigenschaften bei geringer Nacharbeit und wenig Ausschuß herstellen lassen
Zur Losung dieses Problems wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen aus warm aushartbaren Aluminiumlegierungen vorgeschlagen, das erfmdun Ogs-Oe"maß aus den Schritten
Einbringen der einzelnen Strangpreßprofile in einen Durchlaufofen im Einzeldurchlauf, Halten der Strangpreßprofile auf einer legierungsspezifischen Losungsgluhtemperatur
wahrend einer legierungsspezifischen Haltezeit im Einzeldurchlauf und Abkühlen der Strangpreßprofile mit einer legierungsspezifischen Abkuhlgeschwindigkeit im Einzeldurchlauf durch eine Kuhlvorrichtung
besteht
Das Verfahren kann den zusatzlichen Schritt Anwarmen der einzelnen Strangpreßprofile auf die legierungsspezifische Losungsgluhtemperatur im Durchlaufofen im Einzeldurchlauf umfassen, wobei die Strangpreßprofile durch den Durchlaufofen und die Kuhlvorrichtung vorzugsweise einzeln liegend geführt werden
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, Aufheiz-, Haltezeiten, Temperaturen und Abkuhlkurven legierungsspezifisch einzustellen und in engen Grenzen zu halten, wodurch sich eine sehr hohe Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Prozeßparameter für jedes einzelne Strangpreßprofil und engste Toleranzen für technologische Eigenschaften, insbesondere gleichbleibende Biegequalitat und Bearbeitungsqualitat erreichen lassen
Das Einzelabkuhlen der Strangpreßprofile im Durchlauf ermöglicht eine profilspezifische Abschreckung, die ein auf den Profilquerschnitt bezogenes, gleichmaßiges und damit spannungsarmes Abkühlen sicherstellt Dies ist von besonderem Vorteil bei Profilen mit ungleichmäßiger Massenverteilung über dem Querschnitt Verwindung und Durchbiegung der abgeschreckten Aluminiumprofile sind sehr gering, so daß Nacharbeit wie Richten oder Ausdrehen in der Regel nicht notig sind
Da die Kaltauslaserungszeit zwischen Abschrecken und einem anschließenden Recken immer gleich ist, ergibt sich daraus eine gleichbleibende Streckgrenze, die eine gleichmaßige plastische Verformung mit gleichmaßiger Querkontraktion je Strangpreßprofil zur Folge hat Hierdurch sind
Maßtoleranzen einhaltbar
Mit dem erfindungsgemaßen Losungsgluhen im Einzeldurchlauf ergibt sich nur geringes Kornwachstum, da sich die Aufheizgeschwindigkeit und Haltezeit legierungsspezifisch anpassen laßt
Bei leicht preßbaren und warm aushartbaren Legierungen mit verhältnismäßig niedrigen Festigkeitswerten des Typs AI Mg Si 0,5 und AI Mg Si 0,7 werden die Strangpreßbolzen auf Temperaturen zwischen 430° und 520°C erwärmt Durch die Umformarbeit wahrend des Strangpreßprozesses erwärmt sich das Material auf Temperaturen oberhalb der Losungsgluhtemperatur, so daß nur noch ein Halten auf dieser Temperatur für einen kurzen Zeitraum erforderlich ist Danach lassen sich die Strangpreßprofile, wenn sie dünnwandig
sind, durch forcierte Luftkühlung abschrecken Sind die Strangpreßprofile dickwandig, wird ein Abschrecken mit Wasser durchgeführt
Bei der Herstellung von Strangpreßprofilen aus mittelschwer preßbaren Legierungen mit mittleren Festigkeitswerten des Typs AI Mg Si 1, AI Mg Si 1 Cu, 6061 und auch bei schwer preßbaren Legierungen mit hoher Festigkeit des Typs AI Mg Cu und AI Mg Cu Ni wird das Erwarmen der Strangpreßbolzen auf eine legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur für höchstmögliche Preßgeschwindigkeit unter Vermeidung von Warmrissen, die deutlich unter der Losungsgluhtemperatur liegt, vorgenommen, und die aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofile werden im Durchlauf von der Preßtemperatur bei Austritt aus der Strangpresse auf die Losungsgluhtemperatur erwärmt
Hierdurch laßt sich die Strangpreßgeschwindigkeit wesentlich erhohen, was zu einer Steigerung der Strangpressenausbringung für Strangpreßprofile dieser Legierungstypen und damit der Produktivität führt
Anlagekosten und Energiekosten lassen sich verringern, wenn das Halten des Strangpreßprofils auf Losungsgluhtemperatur im Durchlauf mit Nutzung der Preßwarme erfolgt Die Investitionskosten für einen Durchlauflosungsgluhofen sind deutlich niedriger als für eine separate Losungsgluhanlage Die Energiekosten verringern sich, da die Preßwarme genutzt wird
In einem weiteren Verfahrensschritt kann schließlich noch ein Kalt- oder Warmauslagern der Strangpreßprofile bei legierungsspezifischen Zeiten und Temperaturen erfolgen, um eine hohe Endfestigkeit zu erreichen
Das Halten auf Losungsgluhtemperatur kann in einem Durchlaufofen im Anschluß an die Strangpresse erfolgen, wobei das Erwarmen des aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofils auf Losungsgluhtemperatur in dem Durchlaufofen in einem sich unmittelbar an die Strangpresse anschließenden Aufheizbereich vor einem Haltebereich zum Halten auf Losungsgluhtemperatur erfolgen kann
Nach dem Abkühlen können dann die Strangpreßprofile im Durchlauf auf Lange geschnitten und in einer Reckbank gerichtet werden Da die Strangpreßprofile nur einen geringen Verzug aufweisen, erfolgt das Richten in einer Weise, die zu geringfügigem Reckabfall führt
Gemäß einer anderen Verfahrensführung können die Strangpreßprofile nach dem Austritt aus der Strangpresse im Durchlauf auf Lange geschnitten und einzeln einem Durchlaufofen mit Quertransport zugeführt werden, wo das Halten auf Losungsgluhtemperatur erfolgt
Hierdurch laßt sich die Anlage insgesamt verkurzen, da der Durchlaufofen mit Quertransport nicht für die mit der Strangpresse herstellbare Gesamtlange der Strangpreßprofile ausgebildet zu sein braucht
Da sich in diesem Fall der Durchlaufofen am Ende der Auslaufbahn der Strangpressenlinie anordnen laßt, ist eine Nutzung im vorderen Bereich für eine Fertigung von normalen Strangpreßprofilen ohne Losungsgluhen möglich Des weiteren ist es möglich, den Durchlaufofen, die Kuhlvorrichtung, eine Reckbank und eine Ablangsage auf einer Seite der Strangpressenlinie für Strangpreßprofile, die einem Losungsgluhen unterzogen werden, und auf der anderen Seite eine Reckbank und eine Ablangsage für Strangpreßprofile ohne Losungsgluhen anzuordnen
Wenn die Strangpreßprofile aus dem Durchlaufofen entgegengesetzt zur Preßrichtung austreten, dann abgekühlt und in einer Reckbank gerichtet werden, wird eine weitere Verlängerung der Anlage für diese Verfahrensschritte vermieden
Bei Verwendung eines Durchlaufofens mit Quertransport kann das Erwarmen der auf Lange geschnittenen Strangpreßprofile auf Losungsgluhtemperatur in einem dem Durchlaufofen vorgeschalteten Aufheizofen erfolgen
In allen Fallen kann das Aufheizen auf Losungsgluhtemperatur im Aufheizofen durch Beaufschlagung mit einer Ubertemperatur erfolgen, um ein Schnellerwarmen in kürzester Zeit zu erreichen Hierdurch braucht der Aufheizofen nur eine geringe Lange aufzuweisen
Das Halten und/oder vorzugsweise das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur kann induktiv erfolgen Ebenso ist es möglich, das Halten und/oder das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur durch Strahlung durchzuführen Schließlich ist es auch noch möglich, das Halten und/oder das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur durch Hochkonvektion mittels erhitzten Gases, beispielsweise durch Brenngase, durchzuführen
Eine Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen aus warm aushartbaren Aluminiumlegierungen kann einen Durchlaufofen für einzelne Strangpreßprofile zum Halten der Strangpreßprofile auf Losungsgluhtemperatur und eine Durchlaufkuhlvorrichtung im Anschluß an den Durchlaufofen aufweisen
An die Durchlaufkuhlvorrichtung kann sich eine Reckbank zum Richten der abgekühlten Strangpreßprofile anschließen
Zum Aufheizen auf Losungsgluhtemperatur kann sich an die Strangpresse unmittelbar ein
Aufheizbereich und danach ein Haltebereich des Durchlaufofens anschließen
Die Reckvorrichtung kann vorzugsweise parallel zur Auslaufbahn der Strangpreßprofile angeordnet sein, um die Gesamtlange der Anlage zu begrenzen
Bei einer Ausführungsform der Anlage kann der Durchlaufofen als Lineardurchlaufofen für die aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofile ausgebildet und vorzugsweise mit einer Vorrichtung zum induktiven Heizen der Strangpreßprofile ausgestattet sein
Im Anschluß an die Durchlaufkuhlvorrichtung kann eine fliegende Abiangvorrichtung für die Strangpreßprofile vorgesehen sein
Bei einer anderen Ausführungsform der Anlage kann der Durchlaufofen als Quertransportofen für die Strangpreßprofile ausgebildet sein, dem vorzugsweise ein Lineardurchlaufofen zum Aufheizen der Strangpreßprofile auf Losungsgluhtemperatur vorgeschaltet sein kann
Bei dieser Ausführungsform ist die fliegende Abiangvorrichtung für die aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofile im Anschluß an die Strangpresse vor dem Quertransportofen angeordnet, wahrend die Durchlaufkuhlvorrichtung am Ausgang des Quertransportofens angeordnet ist und von den Strangpreßprofilen entgegengesetzt zur Preßrichtung durchlaufen wird
Vorzugsweise können der Losungsgluhanlage eine Strangpresse und ein Anwarmofen für Strangpreßbolzen vorgelagert sein, so daß sich die Strangpreßbolzen auf eine legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur für höchstmögliche Preßgeschwindigkeit unter Vermeidung von Warmrissen erwarmen und sich die Preßwarme für das anschließende Losungsgluhen nutzen lassen
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren beschrieben In der Zeichnung zeigen
Fig 1 eine Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig 2 eine Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig 3 eine Abwandlung der Anlage gemäß Fig 2 und
Fig 4 eine Darstellung des Temperaturverlaufs über die Zeit vom
Erwarmen eines Strangpreßbolzens auf eine legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur bis zum Abkühlen mit einer legierungsspezifischen Abkuhlgeschwindigkeit im Durchlauf
In einem Anwarmofen 1 einer Anlage gemäß Fig 1 werden Strangpreßbolzen auf eine legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur erwärmt und in eine Strangpresse 2 überführt Jedes aus der Strangpresse 2 austretende Strangpreßprofil 3 durchlauft einzeln einen Lineardurchlaufofen mit einem Aufheizbereich 4 auf Losungsgluhtemperatur und einen Haltebereich 5 zum Halten auf der Losungsgluhtemperatur Beim Austritt aus dem Durchlaufofen 4, 5 werden die Strangpreßprofile 3 einzeln in einer Durchlaufkuhlvorrichtung 6 abgeschreckt und anschließend in einer fliegenden Abiangvorrichtung 7 auf eine Lange zugeschnitten, die auf eine Reckvorrichtung 10 abgestimmt ist Diese Reckvorrichtung 10 ist parallel zu einer Auslaufbahn 8 der Anlage angeordnet, und die abgelangten Strangpreßprofile 9 werden mittels einer Quertransport- und Vereinzelungsvorrichtung nacheinander in die Reckvorrichtung 10 eingelegt und gerichtet
Parallel zur Reckvorrichtung 10 ist eine Sage 12 angeordnet, der die gerichteten Strangpreßprofile 11 einzeln oder zu mehreren zugeführt werden Mittels der Sage 12 werden die beim Recken zerdruckten Enden der gerichteten Strangpreßprofile 1 1 abgesagt und die fertig gerichteten und sauber zugeschnittenen Strangpreßprofile 13 aus der Anlage entnommen
Gemäß Fig 4 erfolgt im Anwarmofen 1 ein Erwarmen von Raumtemperatur auf die legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur über einen Zeitraum a, w onach ggf noch ein Halten auf der eingestellten Bolzeneinsatztemperatur wahrend eines Zeitraums b erfolgt Durch die Verformungsarbeit in der Strangpresse 2 erhöht sich die Temperatur des stranggepreßten Materials und erreicht nach einem Zeitraum c eine Temperatur, die bei leicht preßbaren, aushartbaren Legierungen mit niedrigen Festigkeitswerten des Typs AI Mg Si 0,5 oder AI Mg Si 0,7 bereits der Losungsgluhtemperatur entsprechen kann In diesem Fall erfolgt ein Halten im Lineardurchlaufofen 4, 5 auf der Losungsgluhtemperatur, die etwa gleich der Austrittstemperatur der Strangpreßprofile 3 aus der Strangpresse 2 ist, und nach einer kurzen Haltezeit e erfolgt ein Abschrecken mit einer legierungsspezifischen Abkuhlgeschwindigkeit im Einzeldurchlauf in der Durchlaufkuhlvorrichtung 6
Bei Verwendung von mittelschwer preßbaren Legierungen mit mittleren Festigkeitswerten des Typs AI Mg Si 1, AI Mg Si 1 Cu, 6061 und von schwer preßbaren Legierungen mit hoher Festigkeit des Typs AI Mg Cu, AI Mg Cu Ni liegt die Bolzeneinsatztemperatur
deutlich unter der Losungsgluhtemperatur, um die höchste Preßgeschwindigkeit ohne Gefahr von Warmrissen zu erreichen Da die Losungsgluhtemperatur nach dem Austritt des Strangpreßprofils 3 aus der Strangpresse 2 nicht erreicht wird, erfolgt ein Erwarmen der Strangpreßprofile 3 in dem Aufheizbereich 4 wahrend einer Zeit d Um diesen Aufheizbereich 4 kurz zu halten, werden die Strangpreßprofile 3 mit einer Ubertemperatur beaufschlagt, beispielsweise mit einer Temperatur zwischen 600°C bis 1200CC, so daß sich die Strangpreßprofile 3 sehr schnell auf die Losungsgluhtemperatur erwarmen, die im Haltebereich 5 wahrend eines Zeitraums e gehalten wird Anschließend erfolgt ein Einzelabschrecken mit Wasser in der Durchlaufkühlvorrichtung 6 wahrend einer Zeit f
Der in Fig 1 dargestellte Lineardurchlaufofen mit den Bereichen 4, 5 ist besonders geeignet, die Strangpreßprofile 3 mittels entlang der Auslaufbahn 8 in den Bereichen 4, 5 angeordneten Induktionsspulen induktiv zu erwarmen
Die in Fig 1 dargestellte Anlage erfordert eine genaue Temperaturregelung im Aufheizbereich 4 und im Haltebereich 5 Des weiteren muß die Lange des Lineardurchlaufofens 4, 5 auf die Lange der aus der Strangpresse 2 austretenden Strangpreßprofile 3 abgestimmt sein, um die erforderliche Haltezeit e im Haltebereich 5 zu erreichen
Bei der Ausführungsform der Anlage gemäß Fig 2 werden die aus der Strangpresse 2 austretenden Strangpreßprofile 3 unmittelbar nach dem Austritt mittels der fliegenden Abiangvorrichtung 7 auf eine auf einen Durchlaufgluhofen 14 und die
10 abgestimmte Lange abgelangt und in den Durchlaufofen 14 eingeführt Dieser Durchlaufgluhofen ist als Quertransportofen ausgebildet, dessen Lange der Lange der abgelangten Strangpreßprofile 9 entspricht, wahrend seine Breite auf die Dauer der Haltezeit im Durchlaufgluhofen 14 abgestimmt ist
Im Anschluß an den Quertransportofen 14 ist die Durchlaufkuhlvorrichtung 6 angeordnet, die von den abgelangten Strangpreßprofilen 9 entgegengesetzt zur Preßrichtung durchlaufen werden
Anschließend werden die abgelangten Strangpreßprofile 9, wie bereits beschrieben, in der Reckvorrichtung 10 gerichtet, die gerichteten Strangpreßprofile 1 1 werden der Sage 12 zugeführt und verlassen diese als fertig gerichtete und zugeschnittene Strangpreßprofile 13
Der Quertransportofen 14 kann in einen Aufheizbereich am Eingang zum schnellen Aufheizen der Strangpreßprofile 9 auf Losungsgluhtemperatur und in einen Haltebereich zum Halten der Strangpreßprofile 9 auf einer legierungsspezifischen Haltetemperatur und
wahrend einer legierungsspezifischen Haltezeit unterteilt sein Der Aufheizbereich wird mit einer dem Durchsatz angepaßten Ubertemperatur gefahren
Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig 3 ist dem Quertransportofen 14 ein Lineardurchlaufofen 15 zum Aufheizen auf Losungsgluhtemperatur vorgelagert, der entsprechend der mit Bezug auf die Anlage gemäß Fig 1 und den Aufheizbereich 4 beschriebenen Weise arbeitet und entweder induktiv, mit Strahlung und/oder mit Konvektion betrieben wird
Wahrend bei dem Lineardurchlaufofen 4, 5 und 15 ein Aufheizen und Halten der Strangpreßprofile 3 bzw 9 durch induktives Heizen vorteilhaft ist, sind die Quertransportofen 14 bei den Ausführungsformen gemäß Fig 2 und 3 besonders für eine Warmebeaufschlagung durch Strahlung oder durch Hochkonvektion mittels heißen Gases geeignet, ohne daß jedoch die verschiedenen Heizvorrichtungen auf die jeweiligen Ausführungsformen beschrankt sind
Die Ausführungsformen gemäß Fig 2 oder 3 lassen sich abwandeln, indem der Quertransportofen 14 sowie eine Reckbank 10 und Ablangsage 12 auf einer Seite der Auslaufbahn 8 und eine weitere Reckbank und Ablangsage auf der anderen Seite der Auslaufbahn 8 angeordnet werden In diesem Fall laßt sich die ganze Anlage zwanglos für das Herstellen von Strangpreßprofilen sowohl mit Losungsgluhen als auch ohne Losungsgluhen verwenden
Das erfindungsgemaße Verfahren ist besonders vorteilhaft mit Nutzung der Preßwarme anwendbar, jedoch ergibt auch der Einsatz von Durchlaufgluhofen und Durchlaufkuhlvorrichtungen mit Einzeldurchlauf der Strangpreßprofile ohne Nutzung der Preßwarme die eingangs erwähnten Vorteile hinsichtlich Produktqualitat
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen aus warm aushartbaren Aluminiumlegierungen mit den Schritten
- Einbringen der einzelnen Strangpreßprofile in einen Durchlaufofen im Einzeldurchlauf,
- Halten der Strangpreßprofile auf einer legierungsspezifischen Losungsgluhtemperatur wahrend einer legierungsspezifischen Haltezeit im Einzeldurchlauf und
- Abkühlen der Strangpreßprofile mit einer legierungsspezifischen Abkuhlgeschwindigkeit im Einzeldurchlauf durch eine Kuhlvorrichtung
Verfahren nach Anspruch 1 mit dem zusatzlichen Schritt
- Anwarmen der einzelnen Strangpreßprofile auf die legierungsspezifische Losungsgluhtemperatur im Durchlaufofen im Einzeldurchlauf
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Strangpreßprofile durch den Durchlaufofen und die Kuhlvorrichtung einzeln liegend geführt werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Abkühlen der Strangpreßprofile einzeln im Durchlauf durch Abschrecken mit Wasser erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Strangpreßprofile nach dem Abkühlen im Durchlauf auf Lange geschnitten und in einer Reckbank gerichtet werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Erwarmen der Strangpreßprofile auf Losungsgluhtemperatur in einem dem Durchlaufofen vorgeschalteten Aufheizofen erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem ein Schnellerwarmen auf Losungsgluhtemperatur im Aufheizofen durch Beaufschlagung mit einer
Ubertemperatur erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Halten und/oder das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur induktiv erfolgen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Halten und/oder das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur durch Strahlung erfolgen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Halten und/oder das Erwarmen auf Losungsgluhtemperatur durch erhitztes Gas erfolgen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Strangpreßprofile nach dem Austritt aus der Strangpresse im Durchlauf auf Lange geschnitten und einzeln einem Durchlaufofen mit Quertransport zugeführt werden, wo das Halten auf Losungsgluhtemperatur erfolgt
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Strangpreßprofile aus dem Durchlaufofen entgegengesetzt zur Preßrichtung austreten, abgekühlt und in einer Reckbank gerichtet werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit dem zusatzlichen Schritt
- Erwarmen des Strangpreßbolzens auf eine legierungsspezifische
Bolzeneinsatztemperatur für höchstmögliche Preßgeschwindigkeit unter Vermeidung von Warmrissen
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Anwarmen und/oder Halten der Strangpreßprofile im Durchlauf mit Nutzung der Preßwarme erfolgt
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Anwarmen der aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofile im Durchlauf bei Austritt aus der Strangpresse von der Preßtemperatur auf die Losungsgluhtemperatur erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Halten auf Losungsgluhtemperatur in einem Durchlaufofen im Anschluß an die Strangpresse erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 5, bei dem das Eπvarmen des aus der Strangpresse austretenden Strangpreßprofils auf Losungsgluhtemperatur in dem
Durchlaufofen in einem sich unmittelbar an die Strangpresse anschließenden Aufheizbereich vor einem Haltebereich zum Halten auf Losungsgluhtemperatur erfol lsg>tL
Anlage zur Wärmebehandlung von Strangpreßprofilen (3, 9) aus warm aushartbaren AJuminiumlegierungen mit
- einem Durchlaufofen (4, 5, 14, 15) für einzelne Strangpreßprofile zum Halten der Strangpreßprofile (3, 9) auf Losungsgluhtemperatur und
- einer Durchlaufkuhlvorrichtung (6) im Anschluß an den Durchlaufofen (4, 5, 14, 15)
Anlage nach Anspruch 18 mit
- einer Reckbank (10) im Anschluß an die Durchlaufkuhlvorrichtung (6) zum Richten der abgekühlten Strangpreßprofile (9)
Anlage nach Anspruch 18 oder 19 mit einem Aufheizbereich (4) im unmittelbaren Anschluß an die Strangpresse (2) und einen daran anschließenden Haltebereich (5) des Durchlaufofens (4, 5)
Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei der die Reckbank (10) parallel zur Auslaufbahn (8) der Strangpreßprofile (3, 9) aus einer Strangpresse (2) angeordnet ist
Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei der der Durchlaufofen (4, 5) als Lineardurchlaufofen für die aus der Strangpresse (2) austretenden Strangpreßprofile (3) ausgebildet ist
Anlage nach Anspruch 22 mit einer Vorrichtung zum induktiven Heizen der Strangpreßprofile (3)
Anlage nach Anspruch 22 mit einer fliegenden Ablangvorrichtung (7) für die Strangpreßprofile (3) im Anschluß an die Durchlaufkuhlvorrichtung (4, 5)
Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der der Durchlaufofen (14) als Quertransportofen für die Strangpreßprofile (9) ausgebildet ist
Anlage nach Anspruch 25, bei der dem Quertransportofen (14) ein
Lineardurchlaufofen (15) zum Aufheizen der Strangpreßprofile (9) auf Losungsgluhtemperatur vorgeschaltet ist
Anlage nach Anspruch 25 oder 26 mit einer fliegenden Abiangvorrichtung (7) für die aus der Strangpresse (2) austretenden Strangpreßprofile (3) im Anschluß an die Strangpresse (2) vor dem Quertransportofen (14)
Anlage nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei der die Durchlaufkuhlvorrichtung (6) am Ausgang des Quertransportofens (14) angeordnet ist und von den Strangpreßprofilen (9) entgegengesetzt zur Preßrichtung durchlaufen wird
Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 28 mit einer vorgelagerten Strangpresse (2) und einem Anwarmofen (1) für Strangpreßbolzen auf eine legierungsspezifische Bolzeneinsatztemperatur für höchstmögliche Preßgeschwindigkeit unter Vermeidung von Warmrissen
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001020052A3 (de) | 2001-09-27 |
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