کنترل دمای گرمایشآلیاژ آلومینیومسنگ شکن ها، پیوند اصلی برای تضمین کیفیت سنگ شکن ها هستند. دمای بیش از حد نه تنها می تواند باعث ترک شدن شود، بلکه نقص های مختلفی را نیز ایجاد می کند.در زیر یک تجزیه و تحلیل از تکنولوژی کنترل دمای، مکانیسم تاثیر درجه حرارت و اقدامات پیشگیرانه:
تکنولوژی کنترل دقیق دمای گرمایش
1تنظیم محدوده دمای بر اساس درجه آلیاژ
|
مثال: هنگامی که یک شرکت 7075 پوسته باتری را می سازد، از کنترل درجه حرارت قطعی استفاده می کند: در مرحله پیش گرم کردن، آن را در 400 ° C برای 2 ساعت نگه می دارد،و سپس به دمای ثابت 430°C±5°C گرم می شود تا اطمینان حاصل شود که فاز β (MgZn2) به طور کامل حل شده است، در حالی که از ذوب شدن نقطه ذوب پایین eutectic (475 ° C) در مرز فاز α + β جلوگیری می شود.
2تجهیزات گرمایش و سیستم کنترل دما
کنترل درجه حرارت قطعی کوره گاز: از کوره گرمایش مستمر سه اتاق (کادر پیش گرمایش 400 درجه سانتیگراد، اتاق گرمایش 450 درجه سانتیگراد و اتاق تعادل 430 درجه سانتیگراد) استفاده می شود.با یک ترمومتر مادون قرمز (دقیقیت ±3°C)، و یکسانی دمای کوره در محدوده ±10°C کنترل می شود.
کنترل دقیق کوره گرمایش الکتریکی: کوره مقاومت خلاء از سیستم کنترل دمای هوشمند PID برای گرم کردن به دمای تنظیم شده با سرعت 5 °C/min استفاده می کند.و نوسان در مرحله عایق ≤±5°C است، که برای آلیاژ های حساس مانند سری 7 مناسب است.
جبران دینامیک گرمایش تحرک: برای جعل های شکل پیچیده (مانند ساختارهای چند حفره ای پوسته باتری)گرمایش حشره ای با فرکانس متوسط (فرکانس 20-50kHz) برای جبران دمای محلی از طریق اثر جریان گردشی استفاده می شود، به طوری که تفاوت دمای برش متقابل کمتر از 15°C است.
3شبیه سازی میدان درجه حرارت و نظارت در زمان واقعی
شبیه سازی CAE قبل از جعل: Deform-3D برای شبیه سازی فرآیند گرم کردن و پیش بینی توزیع دمای بلیت استفاده می شود.شبیه سازی یک شکل L- شکل از جعل براکت باتری نشان می دهد که دمای در گوشه 20 ° C پایین تر از آن در هواپیما استدر تولید واقعی، این با کویل های گرمایش پارتیشن جبران می شود.
تصویرگر حرارتی مادون قرمز آنلاین: سرعت اسکن 100 فریم در ثانیه، تولید نقشه ابرهای دمایی در زمان واقعی، هنگامی که دمای بیش از حد محلی تشخیص داده شود (مانند > مقدار تنظیم شده 15 °C) ،سیستم به طور خودکار دستگاه خنک کننده هوا را برای خنک شدن شروع می کند..
۲- تجزیه و تحلیل مکانیسم ترکیدن ناشی از دمای بیش از حد
1نقص های ساختاری ناشی از آسیب حرارتی
سه خصوصيت از سوختگي زياد:
مثلث های اکسیداسیون در مرزهای دانه ها ظاهر می شوند (وقتی دمای بالاتر از نقطه ذوب eutectic است، Mg2Si و سایر فاز ها ذوب می شوند).
مرز دانه ها گسترش می یابد و یک شبکه را تشکیل می دهد (به عنوان مثال، زمانی که 6061آلیاژ آلومینیومبه مدت ۲۰ دقیقه در ۵۶۰ درجه سانتیگراد گرم می شود، نسبت فاز مایع در مرز دانه ها به ۳٪ می رسد؛
توپ های ذوب مجدد بین دندریت ها ظاهر می شوند (7075آلیاژ آلومینیومدر طول یک ساعت در دمای ۴۸۰ درجه سانتیگراد نگهداری می شود و فاز Al-Zn-Mg بین دندریت ها ذوب می شود.
دانه های دانه دار و ضعیف: هنگامی که دمای بیش از حد بالایی دمای دوباره بلوری (مانند 460°C برای 7075) ،اندازه دانه به سرعت از 10-20μm در حالت جعل به بیش از 500μm رشد می کند، پلاستیکی 40٪ کاهش می یابد و در طول مرز دانه در طول جعل رخ می دهد.
2تمرکز استرس باعث ترک شدن می شه
شکستن فشار با تفاوت دمایی: هنگامی که سرعت گرم کردن بسیار سریع است (به عنوان مثال > 15 °C / دقیقه) ، تفاوت دمایی بین سطح و هسته جعل > 50 °C است.تولید فشار حرارتی (σ=EαΔT)هنگامی که σ> مقاومت کشش مواد (به عنوان مثال 7075 در 400 ° C σs = 120MPa) ، ترک رخ می دهد.
تعویض فشارهای تحول فاز: هنگامی که آلیاژ آلومینیوم 2 سری به 500 °C گرم می شود، سرعت انحلال فاز θ (CuAl2) نامنظم است.و استرس تحول فاز محلی بر فشار جعل اعمال می شود، باعث می شود شکاف در امتداد مرز دانه گسترش یابد.
III. اقدامات مقابله ای ضد ترک
1کنترل گرما و عایق گریدیانت
منحنی گرمایش مرحله ای:
بخش دمای پایین (200-300°C): سرعت گرمایش 5°C/دقیقه، از بین بردن استرس داخلی بلیت؛
بخش دمای متوسط (300 تا 400 درجه سانتیگراد): سرعت 10 درجه سانتیگراد در دقیقه، تسهیل توزیع یکنواخت فاز دوم؛
بخش دمای بالا (400 - دمای تنظیم شده): سرعت 5°C/ دقیقه، اطمینان از دمای یکنواخت.
محاسبه زمان عایق بندی: با توجه به ضخامت بلوت (mm) × 1.5-2min/mm، به عنوان مثال، بلوت 7075 ضخامت 100mm، عایق 430 °C برای 2.5-3h، به طوری که مرحله تقویت به طور کامل حل می شود.
2. پیش گرم کردن و جعل ایزوترمی
تطبیق دمای قالب: قبل از جعل ، قالب به 250-300 ° C (6 سری) یا 180-220 ° C (7 سری) گرم می شود تا استرس تفاوت دمایی ناشی از خنک شدن سریع جعل را کاهش دهد.
تکنولوژی جعل ایزوترم: جعل با سرعت پایین 0.01-0.1mm / s در یک پریس سرو، در حالی که میله گرم سازی داخلی در قالب دمای بلوت را در ± 3 ° C حفظ می کند،که برای پوسته های باتری پیچیده با دیواره نازک مناسب است (ضخامت دیواره <3mm).
3پیشگیری و تشخیص ترک
درمان سطح قبل از گرم کردن: لایه اکسید را از سطح بلیت حذف کنید (وقتی ضخامت > 0.2 میلی متر باشد، میکروشکافها در زیر لایه اکسید در دمای بالا گسترش می یابند).و استفاده از شات peening یا شستشوی قلیایی برای پیش پردازش.
کنترل آزمایش غیر مخرب: شناسایی نقص 100٪ با استفاده از سونوگرافی (فریکونسی 2.5-5MHz) پس از جعل برای تشخیص گسستن مرز دانه ناشی از سوزش بیش از حد (بزرگ بودن انعکاس ≥φ2mm معادل سوراخ پایین صاف).
ایمیل:cast@ebcastings.com
کنترل دمای گرمایشآلیاژ آلومینیومسنگ شکن ها، پیوند اصلی برای تضمین کیفیت سنگ شکن ها هستند. دمای بیش از حد نه تنها می تواند باعث ترک شدن شود، بلکه نقص های مختلفی را نیز ایجاد می کند.در زیر یک تجزیه و تحلیل از تکنولوژی کنترل دمای، مکانیسم تاثیر درجه حرارت و اقدامات پیشگیرانه:
تکنولوژی کنترل دقیق دمای گرمایش
1تنظیم محدوده دمای بر اساس درجه آلیاژ
|
مثال: هنگامی که یک شرکت 7075 پوسته باتری را می سازد، از کنترل درجه حرارت قطعی استفاده می کند: در مرحله پیش گرم کردن، آن را در 400 ° C برای 2 ساعت نگه می دارد،و سپس به دمای ثابت 430°C±5°C گرم می شود تا اطمینان حاصل شود که فاز β (MgZn2) به طور کامل حل شده است، در حالی که از ذوب شدن نقطه ذوب پایین eutectic (475 ° C) در مرز فاز α + β جلوگیری می شود.
2تجهیزات گرمایش و سیستم کنترل دما
کنترل درجه حرارت قطعی کوره گاز: از کوره گرمایش مستمر سه اتاق (کادر پیش گرمایش 400 درجه سانتیگراد، اتاق گرمایش 450 درجه سانتیگراد و اتاق تعادل 430 درجه سانتیگراد) استفاده می شود.با یک ترمومتر مادون قرمز (دقیقیت ±3°C)، و یکسانی دمای کوره در محدوده ±10°C کنترل می شود.
کنترل دقیق کوره گرمایش الکتریکی: کوره مقاومت خلاء از سیستم کنترل دمای هوشمند PID برای گرم کردن به دمای تنظیم شده با سرعت 5 °C/min استفاده می کند.و نوسان در مرحله عایق ≤±5°C است، که برای آلیاژ های حساس مانند سری 7 مناسب است.
جبران دینامیک گرمایش تحرک: برای جعل های شکل پیچیده (مانند ساختارهای چند حفره ای پوسته باتری)گرمایش حشره ای با فرکانس متوسط (فرکانس 20-50kHz) برای جبران دمای محلی از طریق اثر جریان گردشی استفاده می شود، به طوری که تفاوت دمای برش متقابل کمتر از 15°C است.
3شبیه سازی میدان درجه حرارت و نظارت در زمان واقعی
شبیه سازی CAE قبل از جعل: Deform-3D برای شبیه سازی فرآیند گرم کردن و پیش بینی توزیع دمای بلیت استفاده می شود.شبیه سازی یک شکل L- شکل از جعل براکت باتری نشان می دهد که دمای در گوشه 20 ° C پایین تر از آن در هواپیما استدر تولید واقعی، این با کویل های گرمایش پارتیشن جبران می شود.
تصویرگر حرارتی مادون قرمز آنلاین: سرعت اسکن 100 فریم در ثانیه، تولید نقشه ابرهای دمایی در زمان واقعی، هنگامی که دمای بیش از حد محلی تشخیص داده شود (مانند > مقدار تنظیم شده 15 °C) ،سیستم به طور خودکار دستگاه خنک کننده هوا را برای خنک شدن شروع می کند..
۲- تجزیه و تحلیل مکانیسم ترکیدن ناشی از دمای بیش از حد
1نقص های ساختاری ناشی از آسیب حرارتی
سه خصوصيت از سوختگي زياد:
مثلث های اکسیداسیون در مرزهای دانه ها ظاهر می شوند (وقتی دمای بالاتر از نقطه ذوب eutectic است، Mg2Si و سایر فاز ها ذوب می شوند).
مرز دانه ها گسترش می یابد و یک شبکه را تشکیل می دهد (به عنوان مثال، زمانی که 6061آلیاژ آلومینیومبه مدت ۲۰ دقیقه در ۵۶۰ درجه سانتیگراد گرم می شود، نسبت فاز مایع در مرز دانه ها به ۳٪ می رسد؛
توپ های ذوب مجدد بین دندریت ها ظاهر می شوند (7075آلیاژ آلومینیومدر طول یک ساعت در دمای ۴۸۰ درجه سانتیگراد نگهداری می شود و فاز Al-Zn-Mg بین دندریت ها ذوب می شود.
دانه های دانه دار و ضعیف: هنگامی که دمای بیش از حد بالایی دمای دوباره بلوری (مانند 460°C برای 7075) ،اندازه دانه به سرعت از 10-20μm در حالت جعل به بیش از 500μm رشد می کند، پلاستیکی 40٪ کاهش می یابد و در طول مرز دانه در طول جعل رخ می دهد.
2تمرکز استرس باعث ترک شدن می شه
شکستن فشار با تفاوت دمایی: هنگامی که سرعت گرم کردن بسیار سریع است (به عنوان مثال > 15 °C / دقیقه) ، تفاوت دمایی بین سطح و هسته جعل > 50 °C است.تولید فشار حرارتی (σ=EαΔT)هنگامی که σ> مقاومت کشش مواد (به عنوان مثال 7075 در 400 ° C σs = 120MPa) ، ترک رخ می دهد.
تعویض فشارهای تحول فاز: هنگامی که آلیاژ آلومینیوم 2 سری به 500 °C گرم می شود، سرعت انحلال فاز θ (CuAl2) نامنظم است.و استرس تحول فاز محلی بر فشار جعل اعمال می شود، باعث می شود شکاف در امتداد مرز دانه گسترش یابد.
III. اقدامات مقابله ای ضد ترک
1کنترل گرما و عایق گریدیانت
منحنی گرمایش مرحله ای:
بخش دمای پایین (200-300°C): سرعت گرمایش 5°C/دقیقه، از بین بردن استرس داخلی بلیت؛
بخش دمای متوسط (300 تا 400 درجه سانتیگراد): سرعت 10 درجه سانتیگراد در دقیقه، تسهیل توزیع یکنواخت فاز دوم؛
بخش دمای بالا (400 - دمای تنظیم شده): سرعت 5°C/ دقیقه، اطمینان از دمای یکنواخت.
محاسبه زمان عایق بندی: با توجه به ضخامت بلوت (mm) × 1.5-2min/mm، به عنوان مثال، بلوت 7075 ضخامت 100mm، عایق 430 °C برای 2.5-3h، به طوری که مرحله تقویت به طور کامل حل می شود.
2. پیش گرم کردن و جعل ایزوترمی
تطبیق دمای قالب: قبل از جعل ، قالب به 250-300 ° C (6 سری) یا 180-220 ° C (7 سری) گرم می شود تا استرس تفاوت دمایی ناشی از خنک شدن سریع جعل را کاهش دهد.
تکنولوژی جعل ایزوترم: جعل با سرعت پایین 0.01-0.1mm / s در یک پریس سرو، در حالی که میله گرم سازی داخلی در قالب دمای بلوت را در ± 3 ° C حفظ می کند،که برای پوسته های باتری پیچیده با دیواره نازک مناسب است (ضخامت دیواره <3mm).
3پیشگیری و تشخیص ترک
درمان سطح قبل از گرم کردن: لایه اکسید را از سطح بلیت حذف کنید (وقتی ضخامت > 0.2 میلی متر باشد، میکروشکافها در زیر لایه اکسید در دمای بالا گسترش می یابند).و استفاده از شات peening یا شستشوی قلیایی برای پیش پردازش.
کنترل آزمایش غیر مخرب: شناسایی نقص 100٪ با استفاده از سونوگرافی (فریکونسی 2.5-5MHz) پس از جعل برای تشخیص گسستن مرز دانه ناشی از سوزش بیش از حد (بزرگ بودن انعکاس ≥φ2mm معادل سوراخ پایین صاف).
ایمیل:cast@ebcastings.com
