چگونه درجه حرارت گرم شدن جعلات آلومینیوم را کنترل کنیم؟

آیا دمای بیش از حد باعث ترک خوردن می شود؟

کنترل دمای گرمایش آهنگری های آلیاژ آلومینیوم، پیوند اصلی برای اطمینان از کیفیت آهنگری است. دمای بیش از حد ممکن است نه تنها باعث ترک خوردن شود، بلکه باعث ایجاد عیوب مختلف نیز می شود. در زیر تجزیه و تحلیل فناوری کنترل دما، مکانیسم تأثیر دما و اقدامات پیشگیرانه ارائه شده است:

I. فناوری کنترل دقیق دمای گرمایش

1. تنظیم آستانه دما بر اساس درجه آلیاژ

مثال: هنگامی که یک شرکت 7075 پوسته باتری را جعل می کند، از کنترل درجه حرارت تقسیم شده استفاده می کند: در مرحله پیش گرم کردن، به مدت 2 ساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود و سپس تا دمای ثابت 5±430 درجه سانتیگراد گرم می شود تا اطمینان حاصل شود که فاز β (MgZn2) به طور کامل حل شده است (5 ℃ نقطه ذوب پایین) (4 ℃ حل شدن نقطه ذوب پایین). در مرز فاز α+β.

2. تجهیزات گرمایش و سیستم کنترل دما
کنترل دمای قطعه بندی شده کوره گاز: یک کوره گرمایش پیوسته سه محفظه (محفظه پیش گرمایش 400 درجه سانتیگراد، محفظه گرمایش 450 درجه سانتیگراد، و محفظه یکسان سازی 430 درجه سانتیگراد) با دماسنج مادون قرمز (دقت 3 ± ℃) استفاده می شود و یکنواختی دمای کوره در محدوده ± 10 ℃ کنترل می شود.
کنترل دقیق کوره گرمایش الکتریکی: کوره مقاومت خلاء از سیستم کنترل دما هوشمند PID برای گرم کردن تا دمای تنظیم شده با نرخ 5℃/min استفاده می کند و نوسان در مرحله عایق ≤±5℃ است که برای آلیاژهای حساس مانند سری 7 مناسب است.
جبران دینامیکی گرمایش القایی: برای آهنگری های پیچیده شکل (مانند ساختارهای چند حفره ای پوسته باتری)، گرمایش القایی با فرکانس متوسط ​​(فرکانس 20-50 کیلوهرتز) برای جبران موضعی دما از طریق اثر جریان گردابی استفاده می شود، به طوری که اختلاف دمای مقطع کمتر از 15 درجه سانتی گراد باشد.

3. شبیه سازی میدان دما و نظارت در زمان واقعی
شبیه سازی CAE قبل از آهنگری: Deform-3D برای شبیه سازی فرآیند گرمایش و پیش بینی توزیع دمای بیلت استفاده می شود. برای مثال، شبیه‌سازی فورج براکت باتری L شکل مشخصی نشان می‌دهد که دما در گوشه 20 درجه سانتی‌گراد کمتر از دمای هواپیما است. در تولید واقعی، با کویل های گرمایش پارتیشن جبران می شود.
تصویرگر حرارتی مادون قرمز آنلاین: سرعت اسکن 100 فریم در ثانیه، تولید نقشه ابر دما در زمان واقعی، زمانی که دمای بیش از حد محلی تشخیص داده شود (مانند مقدار تنظیم شده 15 درجه سانتیگراد)، سیستم به طور خودکار دستگاه خنک کننده هوا را برای خنک شدن راه اندازی می کند.

II. تجزیه و تحلیل مکانیسم ترک ناشی از دمای بیش از حد

1. عیوب ساختاری ناشی از آسیب حرارتی
سه ویژگی سوزش بیش از حد:
مثلث های اکسیداسیون در مرزهای دانه ظاهر می شوند (زمانی که دما از نقطه ذوب یوتکتیک بیشتر است، Mg2Si و سایر فازها ذوب می شوند).
مرزهای دانه گسترش می یابد و یک شبکه را تشکیل می دهد (به عنوان مثال، هنگامی که آلیاژ آلومینیوم 6061 در دمای 560 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه گرم می شود، نسبت فاز مایع در مرزهای دانه به 3٪ می رسد).
توپ های ذوب مجدد بین دندریت ها ظاهر می شوند (آلیاژ آلومینیوم 7075 به مدت 1 ساعت در دمای 480 درجه سانتیگراد نگهداری می شود و فاز Al-Zn-Mg بین دندریت ها ذوب می شود).
دانه های دانه ای و ضعیف: هنگامی که دما از حد بالایی دمای تبلور مجدد فراتر رود (مانند 460 درجه سانتیگراد برای 7075)، اندازه دانه به سرعت از 10 تا 20 میکرومتر در حالت آهنگری به بیش از 500 میکرومتر افزایش می یابد، انعطاف پذیری تا 40 درصد کاهش می یابد و در طول دانه بندی شکاف ایجاد می شود.

2. تمرکز استرس باعث ایجاد ترک می شود
ترک خوردگی تنش اختلاف دما: هنگامی که سرعت گرمایش خیلی سریع است (به عنوان مثال > 15 ℃ / دقیقه)، اختلاف دما بین سطح و هسته آهنگری بیش از 50 درجه است و تنش حرارتی (σ=EαΔT) ایجاد می کند. هنگامی که σ> قدرت تسلیم مواد (به عنوان مثال 7075 در 400 ℃ σs = 120MPa)، ترک خوردگی رخ می دهد.
برهم نهی تنش تبدیل فاز: وقتی آلیاژ آلومینیوم سری 2 تا دمای 500 درجه سانتیگراد گرم می شود، سرعت انحلال فاز θ (CuAl2) ناهموار است و تنش تبدیل فاز موضعی بر تنش آهنگری قرار می گیرد و باعث می شود که ترک در امتداد مرز دانه گسترش یابد.

III. اقدامات متقابل فرآیند ضد ترک خوردگی

1. گرمایش گرادیان و کنترل عایق
منحنی گرمایش مرحله ای:
بخش دمای پایین (200-300 ℃): نرخ گرمایش 5 ℃ / دقیقه، از بین بردن استرس داخلی بیلت.
بخش دمای متوسط ​​(300-400 ℃): سرعت 10 ℃ / دقیقه، ترویج توزیع یکنواخت فاز دوم.
بخش دمای بالا (400 - دمای تنظیم شده): نرخ 5 ℃ / دقیقه، اطمینان از دمای یکنواخت.
محاسبه زمان عایق: با توجه به ضخامت بیلت (mm) × 1.5-2min/mm، به عنوان مثال، شمش با ضخامت 100mm 7075، عایق 430℃ برای 2.5-3h، به طوری که فاز تقویت به طور کامل حل شود.

2. قالب پیش گرم و آهنگری همدما
تطبیق دمای قالب: قبل از آهنگری، قالب تا 250-300 ℃ (6 سری) یا 180-220 ℃ (سری 7) گرم می شود تا تنش اختلاف دما ناشی از خنک شدن سریع آهنگری کاهش یابد.
فن آوری آهنگری همدما: آهنگری با سرعت کم 0.01-0.1mm/s روی سروو پرس، در حالی که میله گرمایش داخلی در قالب دمای بیلت را در ± 3 درجه سانتیگراد حفظ می کند، که برای پوسته های باتری با دیواره نازک پیچیده (ضخامت دیواره کمتر از 3 میلی متر) مناسب است.
3. پیشگیری و تشخیص ترک
عملیات سطحی قبل از حرارت دادن: فلس اکسید روی سطح بیلت را بردارید (زمانی که ضخامت بیش از 0.2 میلی متر باشد، ریزترک های زیر مقیاس اکسید در دمای بالا منبسط می شوند) و از لایه برداری شات یا شستشوی قلیایی برای پیش تصفیه استفاده کنید.
کنترل تست غیر مخرب: 100٪ تشخیص نقص اولتراسونیک (فرکانس 2.5-5 مگاهرتز) پس از آهنگری برای تشخیص شل شدن مرز دانه ناشی از سوزاندن بیش از حد (دامنه بازتاب ≥φ2 میلی متر معادل سوراخ کف صاف).

ایمیل：cast@ebcastings.com