Ρυθμισμός θερμοκρασίας θέρμανσηςκράμα αργιλίουΗ υπερβολική θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει όχι μόνο ρωγμές, αλλά και διάφορα ελαττώματα.Παρακάτω παρουσιάζεται μια ανάλυση της τεχνολογίας ελέγχου της θερμοκρασίας, μηχανισμός επιρροής της θερμοκρασίας και προληπτικά μέτρα:
Ι. Τεχνολογία ακριβούς ρύθμισης της θερμοκρασίας θέρμανσης
1. Ρυθμισμός κατώτατης θερμοκρασίας με βάση την ποιότητα του κράματος
|
Παράδειγμα: Όταν μια εταιρεία σφυρηλατεί 7075 κελύφη μπαταριών, χρησιμοποιεί διαχωρισμένο έλεγχο θερμοκρασίας: στο στάδιο προθέρμανσης, διατηρείται σε θερμοκρασία 400 °C για 2 ώρες,και στη συνέχεια θερμαίνονται σε σταθερή θερμοκρασία 430°C±5°C για να εξασφαλίζεται ότι η β- φάση (MgZn2) διαλύεται πλήρως, αποφεύγοντας την τήξη του χαμηλού σημείου τήξης ευτεκτικής (475°C) στο όριο α+β φάσης.
2Συσκευές θέρμανσης και σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας
Ελέγχος θερμοκρασίας σε τμηματικό βαθμό με φούρνο αερίου: χρησιμοποιείται φούρνος συνεχούς θέρμανσης τριών θαλάμων (θάλαμος προθέρμανσης 400 °C, θάλαμος θέρμανσης 450 °C και θάλαμος εξισορρόπησης 430 °C),με θερμόμετρο υπέρυθρου (ακρίβεια ±3°C), και η ομοιομορφία της θερμοκρασίας του κλιβάνου ελέγχεται εντός των ±10°C.
ακριβής ρύθμιση του ηλεκτρικού θερμαντικού φούρνου: ο φούρνος αντίστασης κενού χρησιμοποιεί το σύστημα PID για τον έξυπνο έλεγχο της θερμοκρασίας για να θερμαίνεται στην ρυθμισμένη θερμοκρασία με ταχύτητα 5°C/min·και η διακύμανση στο στάδιο μόνωσης είναι ≤±5°C, το οποίο είναι κατάλληλο για ευαίσθητα κράματα όπως η σειρά 7.
Δυναμική αντιστάθμιση της θέρμανσης με επαγωγή: Για σφυρηλατήματα πολύπλοκης μορφής (όπως δομές πολλαπλών κοιλότητας των κελιών μπαταριών),Η θερμοκρασία του θερμοκηπίου είναι χαμηλότερη από την θερμοκρασία του θερμοκηπίου., έτσι ώστε η διαφορά θερμοκρασίας της εγκάρσιας τομής να είναι μικρότερη από 15°C.
3- προσομοίωση πεδίου θερμοκρασίας και παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο
προσομοίωση CAE πριν από το σφυρηλάτημα: το Deform-3D χρησιμοποιείται για να προσομοιώσει τη διαδικασία θέρμανσης και να προβλέψει την κατανομή θερμοκρασίας του σφαιριού.η προσομοίωση ενός συγκεκριμένου σφυρηλατηρίου στηριγμού μπαταρίας σε σχήμα L δείχνει ότι η θερμοκρασία στη γωνία είναι 20 °C χαμηλότερη από εκείνη στο επίπεδοΣτην πραγματική παραγωγή, αντισταθμίζεται με θέρμανση με περιθώρια θέρμανσης.
Εικονική θερμική μηχανή υπέρυθρων εικόνων: ταχύτητα σάρωσης 100 πλάνα/δευτερόλεπτο, δημιουργία σε πραγματικό χρόνο χάρτη των νεφών θερμοκρασίας, όταν ανιχνεύεται τοπική υπερθερμοκρασία (όπως > 15°C),το σύστημα ξεκινάει αυτόματα την ψύξη της συσκευής ψύξης αέρα.
ΙΙ. Ανάλυση του μηχανισμού ρωγμών που προκαλούνται από υπερβολική θερμοκρασία
1- Διαρθρωτικά ελαττώματα που προκαλούνται από θερμικές ζημιές
Τρία χαρακτηριστικά της υπερκαύσης:
Τα τρίγωνα οξείδωσης εμφανίζονται στα όρια των κόκκων (όταν η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από το ευτεκτικό σημείο τήξης, το Mg2Si και άλλες φάσεις λιώνουν).
Τα όρια των σιτηρών διευρύνονται και σχηματίζουν ένα δίκτυο (για παράδειγμα, όταν 6061κράμα αργιλίουθερμαίνεται σε θερμοκρασία 560 °C για 20 λεπτά, ο λόγος υγρής φάσης στα όρια των κόκκων φτάνει το 3%·
Οι σφαίρες που ξαναλιώνουν εμφανίζονται μεταξύ των δενδρίτων (7075κράμα αργιλίουΤο φάρμακο διατηρείται σε θερμοκρασία 480°C για 1 ώρα και η φάση Al-Zn-Mg μεταξύ των δενδρίτων λιώνει).
Σκόκοι και αδύναμοι κόκκοι: Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το ανώτατο όριο της θερμοκρασίας ανακρυσταλλώσεως (όπως 460°C για το 7075),το μέγεθος του κόκκου αυξάνεται γρήγορα από 10-20μm σε σφυρηλατημένη κατάσταση σε περισσότερα από 500μm, η πλαστικότητα μειώνεται κατά 40%, ενώ κατά τη σφυρηλάτηση εμφανίζονται ρωγμές κατά μήκος των ορίων των κόκκων.
2Η συγκέντρωση άγχους προκαλεί ρωγμές.
Διαφορά θερμοκρασίας: Όταν ο ρυθμός θέρμανσης είναι πολύ γρήγορος (π.χ. > 15°C/min), η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήνα της σφυρηλασίας είναι > 50°C.η θερμική πίεση που παράγεται (σ=EαΔT)Όταν η αντοχή σ > του υλικού (π.χ. 7075 σε 400°C σs=120MPa), εμφανίζεται ρωγμάτωση.
Επικάλυψη στρες μετασχηματισμού φάσης: Όταν το κράμα αλουμινίου 2 σειρών θερμαίνεται στους 500 °C, ο ρυθμός διάλυσης της φάσης θ (CuAl2) είναι άνιμοι,και η τοπική τάση μετασχηματισμού φάσης επιβάλλεται στην τάση σφυρηλάτησης, προκαλώντας τη ρωγμή να επεκταθεί κατά μήκος του ορίου του κόκκου.
ΙΙΙ. Αντιμέτρα κατά της ρωγμάτωσης
1- Έλεγχος της θέρμανσης και της μόνωσης των κλίσεων
Στροφή θέρμανσης με βήμα:
Το τμήμα χαμηλής θερμοκρασίας (200-300°C): ταχύτητα θέρμανσης 5°C/min, εξάλειψη της εσωτερικής πίεσης του σκελετού.
Μέση θερμοκρασία τμήματος (300-400°C): ταχύτητα 10°C/min, προώθηση ομοιόμορφη κατανομή της δεύτερης φάσης.
Το τμήμα υψηλής θερμοκρασίας (400 - ρυθμιστική θερμοκρασία): ρυθμός 5°C/min, διασφάλιση ομοιόμορφης θερμοκρασίας.
Υπολογισμός του χρόνου μόνωσης: σύμφωνα με το πάχος του σκελετού (mm) × 1,5-2min/mm, για παράδειγμα, σκελετός 7075 πάχους 100 mm, με μόνωση 430 °C για 2,5-3h, έτσι ώστε η φάση ενίσχυσης να διαλύεται πλήρως.
2. Προθερμοποίηση πετσέτας και ισοθερμική σφυρηλασία
Αντιστοίχιση της θερμοκρασίας του καλούπιου: πριν από το σφυρηλάτημα, το καλούπι προθεραπεύεται σε 250-300 °C (6 σειρές) ή 180-220 °C (7 σειρές) για να μειωθεί η πίεση διαφοράς θερμοκρασίας που προκαλείται από την ταχεία ψύξη του σφυρηλατηρίου.
Τεχνολογία ισοθερμικής σφυρηλασίας: σφυρηλασία με χαμηλή ταχύτητα 0,01 έως 0,1 mm/s σε ελεγκτικό πρέσσο, ενώ η ενσωματωμένη ράβδος θέρμανσης στο καλούπι διατηρεί τη θερμοκρασία του σφυρηλατητή σε ±3 °C,που είναι κατάλληλο για σύνθετα στενόπετρα καύσιμα μπαταριών (δυναμικότητα τοιχώματος <3 mm).
3Πρόληψη και ανίχνευση της ρήξης
Επεξεργασία της επιφάνειας πριν από τη θέρμανση: αφαιρέστε την κλίμακα οξειδίου από την επιφάνεια του σκελετού (όταν το πάχος είναι > 0,2 mm, οι μικροτρύπες κάτω από την κλίμακα οξειδίου επεκτείνονται σε υψηλή θερμοκρασία),και να χρησιμοποιήσετε το σφαιρίδιο του σφαιριού ή το αλκαλικό πλύσιμο για την προκατασκευή.
Ελέγχος μη καταστροφικής δοκιμής: 100% υπερήχων ανίχνευση ελαττωμάτων (συχνότητα 2.5-5MHz) μετά τη σφυρηλάτηση για την ανίχνευση της χαλάρωσης του ορίου του κόκκου που προκαλείται από υπερκαύση (άμβλεια αντανάκλασης ≥φ2mm ισοδύναμη με επίπεδη τρύπα βυθού).
E-mail:cast@ebcastings.com
Ρυθμισμός θερμοκρασίας θέρμανσηςκράμα αργιλίουΗ υπερβολική θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει όχι μόνο ρωγμές, αλλά και διάφορα ελαττώματα.Παρακάτω παρουσιάζεται μια ανάλυση της τεχνολογίας ελέγχου της θερμοκρασίας, μηχανισμός επιρροής της θερμοκρασίας και προληπτικά μέτρα:
Ι. Τεχνολογία ακριβούς ρύθμισης της θερμοκρασίας θέρμανσης
1. Ρυθμισμός κατώτατης θερμοκρασίας με βάση την ποιότητα του κράματος
|
Παράδειγμα: Όταν μια εταιρεία σφυρηλατεί 7075 κελύφη μπαταριών, χρησιμοποιεί διαχωρισμένο έλεγχο θερμοκρασίας: στο στάδιο προθέρμανσης, διατηρείται σε θερμοκρασία 400 °C για 2 ώρες,και στη συνέχεια θερμαίνονται σε σταθερή θερμοκρασία 430°C±5°C για να εξασφαλίζεται ότι η β- φάση (MgZn2) διαλύεται πλήρως, αποφεύγοντας την τήξη του χαμηλού σημείου τήξης ευτεκτικής (475°C) στο όριο α+β φάσης.
2Συσκευές θέρμανσης και σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας
Ελέγχος θερμοκρασίας σε τμηματικό βαθμό με φούρνο αερίου: χρησιμοποιείται φούρνος συνεχούς θέρμανσης τριών θαλάμων (θάλαμος προθέρμανσης 400 °C, θάλαμος θέρμανσης 450 °C και θάλαμος εξισορρόπησης 430 °C),με θερμόμετρο υπέρυθρου (ακρίβεια ±3°C), και η ομοιομορφία της θερμοκρασίας του κλιβάνου ελέγχεται εντός των ±10°C.
ακριβής ρύθμιση του ηλεκτρικού θερμαντικού φούρνου: ο φούρνος αντίστασης κενού χρησιμοποιεί το σύστημα PID για τον έξυπνο έλεγχο της θερμοκρασίας για να θερμαίνεται στην ρυθμισμένη θερμοκρασία με ταχύτητα 5°C/min·και η διακύμανση στο στάδιο μόνωσης είναι ≤±5°C, το οποίο είναι κατάλληλο για ευαίσθητα κράματα όπως η σειρά 7.
Δυναμική αντιστάθμιση της θέρμανσης με επαγωγή: Για σφυρηλατήματα πολύπλοκης μορφής (όπως δομές πολλαπλών κοιλότητας των κελιών μπαταριών),Η θερμοκρασία του θερμοκηπίου είναι χαμηλότερη από την θερμοκρασία του θερμοκηπίου., έτσι ώστε η διαφορά θερμοκρασίας της εγκάρσιας τομής να είναι μικρότερη από 15°C.
3- προσομοίωση πεδίου θερμοκρασίας και παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο
προσομοίωση CAE πριν από το σφυρηλάτημα: το Deform-3D χρησιμοποιείται για να προσομοιώσει τη διαδικασία θέρμανσης και να προβλέψει την κατανομή θερμοκρασίας του σφαιριού.η προσομοίωση ενός συγκεκριμένου σφυρηλατηρίου στηριγμού μπαταρίας σε σχήμα L δείχνει ότι η θερμοκρασία στη γωνία είναι 20 °C χαμηλότερη από εκείνη στο επίπεδοΣτην πραγματική παραγωγή, αντισταθμίζεται με θέρμανση με περιθώρια θέρμανσης.
Εικονική θερμική μηχανή υπέρυθρων εικόνων: ταχύτητα σάρωσης 100 πλάνα/δευτερόλεπτο, δημιουργία σε πραγματικό χρόνο χάρτη των νεφών θερμοκρασίας, όταν ανιχνεύεται τοπική υπερθερμοκρασία (όπως > 15°C),το σύστημα ξεκινάει αυτόματα την ψύξη της συσκευής ψύξης αέρα.
ΙΙ. Ανάλυση του μηχανισμού ρωγμών που προκαλούνται από υπερβολική θερμοκρασία
1- Διαρθρωτικά ελαττώματα που προκαλούνται από θερμικές ζημιές
Τρία χαρακτηριστικά της υπερκαύσης:
Τα τρίγωνα οξείδωσης εμφανίζονται στα όρια των κόκκων (όταν η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από το ευτεκτικό σημείο τήξης, το Mg2Si και άλλες φάσεις λιώνουν).
Τα όρια των σιτηρών διευρύνονται και σχηματίζουν ένα δίκτυο (για παράδειγμα, όταν 6061κράμα αργιλίουθερμαίνεται σε θερμοκρασία 560 °C για 20 λεπτά, ο λόγος υγρής φάσης στα όρια των κόκκων φτάνει το 3%·
Οι σφαίρες που ξαναλιώνουν εμφανίζονται μεταξύ των δενδρίτων (7075κράμα αργιλίουΤο φάρμακο διατηρείται σε θερμοκρασία 480°C για 1 ώρα και η φάση Al-Zn-Mg μεταξύ των δενδρίτων λιώνει).
Σκόκοι και αδύναμοι κόκκοι: Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το ανώτατο όριο της θερμοκρασίας ανακρυσταλλώσεως (όπως 460°C για το 7075),το μέγεθος του κόκκου αυξάνεται γρήγορα από 10-20μm σε σφυρηλατημένη κατάσταση σε περισσότερα από 500μm, η πλαστικότητα μειώνεται κατά 40%, ενώ κατά τη σφυρηλάτηση εμφανίζονται ρωγμές κατά μήκος των ορίων των κόκκων.
2Η συγκέντρωση άγχους προκαλεί ρωγμές.
Διαφορά θερμοκρασίας: Όταν ο ρυθμός θέρμανσης είναι πολύ γρήγορος (π.χ. > 15°C/min), η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του πυρήνα της σφυρηλασίας είναι > 50°C.η θερμική πίεση που παράγεται (σ=EαΔT)Όταν η αντοχή σ > του υλικού (π.χ. 7075 σε 400°C σs=120MPa), εμφανίζεται ρωγμάτωση.
Επικάλυψη στρες μετασχηματισμού φάσης: Όταν το κράμα αλουμινίου 2 σειρών θερμαίνεται στους 500 °C, ο ρυθμός διάλυσης της φάσης θ (CuAl2) είναι άνιμοι,και η τοπική τάση μετασχηματισμού φάσης επιβάλλεται στην τάση σφυρηλάτησης, προκαλώντας τη ρωγμή να επεκταθεί κατά μήκος του ορίου του κόκκου.
ΙΙΙ. Αντιμέτρα κατά της ρωγμάτωσης
1- Έλεγχος της θέρμανσης και της μόνωσης των κλίσεων
Στροφή θέρμανσης με βήμα:
Το τμήμα χαμηλής θερμοκρασίας (200-300°C): ταχύτητα θέρμανσης 5°C/min, εξάλειψη της εσωτερικής πίεσης του σκελετού.
Μέση θερμοκρασία τμήματος (300-400°C): ταχύτητα 10°C/min, προώθηση ομοιόμορφη κατανομή της δεύτερης φάσης.
Το τμήμα υψηλής θερμοκρασίας (400 - ρυθμιστική θερμοκρασία): ρυθμός 5°C/min, διασφάλιση ομοιόμορφης θερμοκρασίας.
Υπολογισμός του χρόνου μόνωσης: σύμφωνα με το πάχος του σκελετού (mm) × 1,5-2min/mm, για παράδειγμα, σκελετός 7075 πάχους 100 mm, με μόνωση 430 °C για 2,5-3h, έτσι ώστε η φάση ενίσχυσης να διαλύεται πλήρως.
2. Προθερμοποίηση πετσέτας και ισοθερμική σφυρηλασία
Αντιστοίχιση της θερμοκρασίας του καλούπιου: πριν από το σφυρηλάτημα, το καλούπι προθεραπεύεται σε 250-300 °C (6 σειρές) ή 180-220 °C (7 σειρές) για να μειωθεί η πίεση διαφοράς θερμοκρασίας που προκαλείται από την ταχεία ψύξη του σφυρηλατηρίου.
Τεχνολογία ισοθερμικής σφυρηλασίας: σφυρηλασία με χαμηλή ταχύτητα 0,01 έως 0,1 mm/s σε ελεγκτικό πρέσσο, ενώ η ενσωματωμένη ράβδος θέρμανσης στο καλούπι διατηρεί τη θερμοκρασία του σφυρηλατητή σε ±3 °C,που είναι κατάλληλο για σύνθετα στενόπετρα καύσιμα μπαταριών (δυναμικότητα τοιχώματος <3 mm).
3Πρόληψη και ανίχνευση της ρήξης
Επεξεργασία της επιφάνειας πριν από τη θέρμανση: αφαιρέστε την κλίμακα οξειδίου από την επιφάνεια του σκελετού (όταν το πάχος είναι > 0,2 mm, οι μικροτρύπες κάτω από την κλίμακα οξειδίου επεκτείνονται σε υψηλή θερμοκρασία),και να χρησιμοποιήσετε το σφαιρίδιο του σφαιριού ή το αλκαλικό πλύσιμο για την προκατασκευή.
Ελέγχος μη καταστροφικής δοκιμής: 100% υπερήχων ανίχνευση ελαττωμάτων (συχνότητα 2.5-5MHz) μετά τη σφυρηλάτηση για την ανίχνευση της χαλάρωσης του ορίου του κόκκου που προκαλείται από υπερκαύση (άμβλεια αντανάκλασης ≥φ2mm ισοδύναμη με επίπεδη τρύπα βυθού).
E-mail:cast@ebcastings.com
