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      Kontrollierte Abschreckung von Aluminiumbauteilen durch Sprühkühlen Translated title: Controlled quenching of aluminum components by spray cooling

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          Kurzfassung

          Die Ausscheidungshärtung von Aluminium-Legierungen erfolgt durch eine Wärmebehandlung, bei der sich insbesondere der integrierte Abschreckprozess entscheidend auf die resultierenden Festigkeits- und Verzugseigenschaften des Bauteils auswirkt. Zur Einstellung höchster Festigkeiten ist eine hohe Abschreckgeschwindigkeit nach dem Lösungsglühen erforderlich, gleichzeitig besteht die Forderung nach einem lokal gleichmäßigen Abkühlverlauf, um Bauteilverzug zu vermeiden. Ein kontrollierter Abschreckvorgang bei der Wärmebehandlung von Aluminium-Bauteilen kann in flexiblen Sprühdüsenfeldern realisiert werden. Auf Basis von Abschreckprozesssimulationen können geeignete Wärmeübergänge ermittelt werden, die für die Auslegung von angepassten Sprühdüsenfeldern genutzt werden. Die Abschreckintensität kann dabei an die Bauteilgeometrie und die Abschreckempfindlichkeit der Legierung angepasst werden, um gezielt die mechanischen Eigenschaften und gleichzeitig den Verzug nach der Wärmebehandlung zu kontrollieren. Mit dem Ziel der Verzugsminimierung können so insbesondere durch den Einsatz von Zweistoffzerstäubern in Sprühkühlprozessen spezifische lokale Wärmeübergangsbedingungen eingestellt werden, die die Möglichkeit einer asymmetrischen Abschreckung von komplexen Aluminium-Bauteilen eröffnen. Ein flexibles Sprühdüsenfeld wurde in den Wärmebehandlungsprozess zur Ausscheidungshärtung von Knet-, Guss- und sprühkompaktierten Al-Legierungen integriert. In Abhängigkeit der Verfahrensparameter der flüssigen und der gasförmigen Phase des Sprays wurden mechanische Eigenschaften an zylindrischen Halbzeugen bestimmt. Diese Ergebnisse wurden auf Bauteile übertragen, an denen die Abschreckverläufe durch ein kontrolliert asymmetrisches Abschrecken an die Bauteilgeometrie angepasst werden.

          Abstract

          During heat treatment of age hardenable aluminum alloys, the resulting mechanical properties and the distortion behavior can particularly be influenced by the quenching process. To achieve a required strength, a high efficient quenching rate aft­er solution annealing is necessary. In order to avoid distortion, a homogeneous distribution of quenching intensity should be realized as well. Controlled quenching within heat treatment processes of aluminum components can be realized by flexible spray fields. Suitable heat transfer conditions of the aluminum components are realized by adjusted flexible flow fields (local and/or temporal) based on quenching process simulations. By the use of spray fields, it is possible to adapt the quenching intensity to the component geometry and quench sensitivity of the alloy, thereby controlling the mechanical properties as well as the distortion after heat treatment. Especially the use of multiphase atomizers for spray cooling processes offer the possibility to generate specific local heat transfer conditions for asymmetric quenching of components to reduce distortion. For this purpose, a flexible spray field quenching process was integrated into the heat treatment for age hardening of different wrought, cast, and spray formed aluminum alloys. In dependency of relevant spray process parameters, mechanical properties of cylindrical specimen will be discussed. These results will be transferred to adapted asymmetric quenching conditions of more complex aluminum components.

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                Author and article information

                Journal
                htme
                HTM Journal of Heat Treatment and Materials
                Carl Hanser Verlag
                1867-2493
                2194-1831
                22 August 2013
                : 68
                : 4
                : 179-187
                Affiliations
                1 Universität, Bremen, Mechanische Verfahrenstechnik
                2 Stiftung Institut für Werkstofftechnik, Bremen
                3 Universität Bremen, Mechanische Verfahrenstechnik
                Author notes
                4 hornig@ 123456iwt.uni-bremen.de (Kontakt/Corresponding author)
                Article
                HT110194
                10.3139/105.110194
                © 2013, Carl Hanser Verlag, München
                Page count
                References: 12, Pages: 9
                Product
                Self URI (journal page): http://www.hanser-elibrary.com/loi/htme
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                Fachbeiträge/Technical Contributions

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