Điều khiển nhiệt độ sưởi ấm củahợp kim nhômCác sản phẩm đúc là một liên kết cốt lõi để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm đúc. nhiệt độ quá cao không chỉ có thể gây nứt mà còn gây ra các khuyết tật khác nhau.Sau đây là một phân tích về công nghệ điều khiển nhiệt độ, cơ chế ảnh hưởng nhiệt độ và các biện pháp phòng ngừa:
I. Công nghệ điều khiển chính xác nhiệt độ sưởi ấm
1. Đặt ngưỡng nhiệt độ dựa trên loại hợp kim
|
Ví dụ: Khi một công ty đúc 7075 vỏ pin, nó sử dụng điều khiển nhiệt độ phân đoạn: trong giai đoạn làm nóng trước, nó được giữ ở nhiệt độ 400 ° C trong 2h,và sau đó đun nóng đến nhiệt độ 430 °C ± 5 °C để đảm bảo rằng pha β (MgZn2) được hòa tan hoàn toàn, trong khi tránh sự tan chảy của điểm nóng chảy thấp eutectic (475 ° C) ở ranh giới pha α + β.
2Thiết bị sưởi ấm và hệ thống điều khiển nhiệt độ
Kiểm soát nhiệt độ phân đoạn lò khí: sử dụng lò sưởi liên tục ba phòng (phòng sưởi trước 400 °C, phòng sưởi 450 °C và phòng cân bằng 430 °C),với nhiệt kế hồng ngoại (chính xác ±3°C), và sự đồng nhất nhiệt độ lò được kiểm soát trong phạm vi ± 10 °C.
Điều khiển chính xác lò sưởi điện: lò chống chân không sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ thông minh PID để làm nóng lên nhiệt độ được đặt với tốc độ 5 °C/phút,và sự biến động trong giai đoạn cách nhiệt là ≤ ± 5 °C, phù hợp với hợp kim nhạy cảm như loạt 7.
Trả thù năng động của sưởi ấm cảm ứng: Đối với đúc có hình dạng phức tạp (chẳng hạn như cấu trúc đa khoang của vỏ pin),sưởi ấm cảm ứng tần số trung bình (tần số 20-50kHz) được sử dụng để bù đắp nhiệt độ tại địa phương thông qua hiệu ứng dòng xoáy, để sự khác biệt nhiệt độ cắt ngang dưới 15 °C.
3. Mô phỏng trường nhiệt độ và giám sát thời gian thực
Mô phỏng CAE trước khi rèn: Deform-3D được sử dụng để mô phỏng quá trình sưởi ấm và dự đoán sự phân bố nhiệt độ của billet.mô phỏng của một số L-con hình pin bracket rèn cho thấy rằng nhiệt độ ở góc là 20 °C thấp hơn so với trên mặt phẳngTrong sản xuất thực tế, nó được bù đắp bằng cuộn nén sưởi.
Máy ảnh nhiệt hồng ngoại trực tuyến: Tốc độ quét 100 khung hình / giây, tạo bản đồ mây nhiệt độ theo thời gian thực, khi phát hiện nhiệt độ quá cao tại địa phương (chẳng hạn như > giá trị đặt 15 °C),hệ thống tự động khởi động thiết bị làm mát không khí để làm mát xuống.
Phân tích cơ chế nứt do nhiệt độ quá cao
1. Các khiếm khuyết cấu trúc do tổn thương nhiệt
Ba đặc điểm của quá đốt:
Tam giác oxy hóa xuất hiện ở ranh giới hạt (khi nhiệt độ lớn hơn điểm nóng chảy eutectic, Mg2Si và các pha khác tan chảy);
ranh giới ngũ cốc mở rộng và tạo thành một mạng lưới (ví dụ, khi 6061hợp kim nhômđược làm nóng ở 560 °C trong 20 phút, tỷ lệ pha lỏng ở ranh giới hạt đạt 3%);
Các quả bóng tái tan xuất hiện giữa các dendrit (7075hợp kim nhômđược giữ ở 480 °C trong 1h, và giai đoạn Al-Zn-Mg giữa các dendrit tan chảy).
hạt hạt và hạt yếu: Khi nhiệt độ vượt quá giới hạn trên của nhiệt độ tái tinh thể (chẳng hạn như 460 °C cho 7075),kích thước hạt tăng nhanh từ 10-20μm trong trạng thái giả mạo lên hơn 500μm, tính dẻo dai giảm 40%, và vết nứt xảy ra dọc theo ranh giới hạt trong quá trình rèn.
2Nồng độ căng thẳng gây nứt
Sự khác biệt nhiệt độ căng thẳng nứt: Khi tốc độ sưởi ấm quá nhanh (ví dụ: > 15 °C / phút), sự khác biệt nhiệt độ giữa bề mặt và lõi của rèn là > 50 °C,tạo ra căng thẳng nhiệt (σ=EαΔT)Khi σ> độ bền của vật liệu (ví dụ: 7075 ở 400 ° C σs = 120MPa), nứt xảy ra.
Đặt chồng áp lực biến đổi pha: Khi hợp kim nhôm 2 loạt được nung nóng đến 500 °C, tốc độ hòa tan của pha θ (CuAl2) là không đồng đều,và căng thẳng chuyển đổi pha địa phương được áp đặt trên căng thẳng rèn, làm cho vết nứt mở rộng dọc theo ranh giới hạt.
III. Các biện pháp chống nứt trong quá trình
1. kiểm soát sườn dốc sưởi ấm và cách nhiệt
Đường cong sưởi ấm theo kiểu bước:
Phần nhiệt độ thấp (200-300 °C): tốc độ sưởi ấm 5 °C / phút, loại bỏ căng thẳng bên trong của bucket;
Phần nhiệt độ trung bình (300-400 °C): tốc độ 10 °C/min, thúc đẩy sự phân bố đồng đều của giai đoạn thứ hai;
Phần nhiệt độ cao (400 - nhiệt độ thiết lập): tốc độ 5 °C/min, đảm bảo nhiệt độ đồng đều.
Tính toán thời gian cách nhiệt: theo độ dày của vỏ (mm) × 1,5-2min / mm, ví dụ, vỏ 7075 dày 100mm, cách nhiệt 430 °C trong 2,5-3h, để pha tăng cường được hòa tan hoàn toàn.
2. Chế độ làm nóng trước và đúc bằng nhiệt đồng
Phù hợp nhiệt độ khuôn: trước khi rèn, khuôn được làm nóng trước đến 250-300 °C (6 loạt) hoặc 180-220 °C (7 loạt) để giảm căng thẳng khác biệt nhiệt độ do làm mát nhanh chóng của rèn.
Công nghệ rèn đồng nhiệt: Rèn với tốc độ thấp 0,01-0,1 mm / s trên máy ép servo, trong khi thanh sưởi tích hợp trong khuôn giữ nhiệt độ billet ở ± 3 °C,thích hợp cho các vỏ pin tường mỏng phức tạp (nhiệm tường <3mm).
3. Phòng ngừa và phát hiện crack
Điều trị bề mặt trước khi sưởi ấm: Loại bỏ vỏ oxit trên bề mặt của vỏ (khi độ dày > 0,2 mm, các vết nứt nhỏ bên dưới vỏ oxit sẽ mở rộng ở nhiệt độ cao),và sử dụng lọc đạn hoặc rửa kiềm để xử lý trước.
Kiểm soát thử nghiệm không phá hủy: phát hiện lỗi siêu âm 100% (tần số 2.5-5MHz) sau khi rèn để phát hiện sự nới lỏng ranh giới hạt do quá đốt (chiều độ phản xạ ≥ φ2mm tương đương lỗ đáy phẳng).
Email:cast@ebcastings.com
Điều khiển nhiệt độ sưởi ấm củahợp kim nhômCác sản phẩm đúc là một liên kết cốt lõi để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm đúc. nhiệt độ quá cao không chỉ có thể gây nứt mà còn gây ra các khuyết tật khác nhau.Sau đây là một phân tích về công nghệ điều khiển nhiệt độ, cơ chế ảnh hưởng nhiệt độ và các biện pháp phòng ngừa:
I. Công nghệ điều khiển chính xác nhiệt độ sưởi ấm
1. Đặt ngưỡng nhiệt độ dựa trên loại hợp kim
|
Ví dụ: Khi một công ty đúc 7075 vỏ pin, nó sử dụng điều khiển nhiệt độ phân đoạn: trong giai đoạn làm nóng trước, nó được giữ ở nhiệt độ 400 ° C trong 2h,và sau đó đun nóng đến nhiệt độ 430 °C ± 5 °C để đảm bảo rằng pha β (MgZn2) được hòa tan hoàn toàn, trong khi tránh sự tan chảy của điểm nóng chảy thấp eutectic (475 ° C) ở ranh giới pha α + β.
2Thiết bị sưởi ấm và hệ thống điều khiển nhiệt độ
Kiểm soát nhiệt độ phân đoạn lò khí: sử dụng lò sưởi liên tục ba phòng (phòng sưởi trước 400 °C, phòng sưởi 450 °C và phòng cân bằng 430 °C),với nhiệt kế hồng ngoại (chính xác ±3°C), và sự đồng nhất nhiệt độ lò được kiểm soát trong phạm vi ± 10 °C.
Điều khiển chính xác lò sưởi điện: lò chống chân không sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ thông minh PID để làm nóng lên nhiệt độ được đặt với tốc độ 5 °C/phút,và sự biến động trong giai đoạn cách nhiệt là ≤ ± 5 °C, phù hợp với hợp kim nhạy cảm như loạt 7.
Trả thù năng động của sưởi ấm cảm ứng: Đối với đúc có hình dạng phức tạp (chẳng hạn như cấu trúc đa khoang của vỏ pin),sưởi ấm cảm ứng tần số trung bình (tần số 20-50kHz) được sử dụng để bù đắp nhiệt độ tại địa phương thông qua hiệu ứng dòng xoáy, để sự khác biệt nhiệt độ cắt ngang dưới 15 °C.
3. Mô phỏng trường nhiệt độ và giám sát thời gian thực
Mô phỏng CAE trước khi rèn: Deform-3D được sử dụng để mô phỏng quá trình sưởi ấm và dự đoán sự phân bố nhiệt độ của billet.mô phỏng của một số L-con hình pin bracket rèn cho thấy rằng nhiệt độ ở góc là 20 °C thấp hơn so với trên mặt phẳngTrong sản xuất thực tế, nó được bù đắp bằng cuộn nén sưởi.
Máy ảnh nhiệt hồng ngoại trực tuyến: Tốc độ quét 100 khung hình / giây, tạo bản đồ mây nhiệt độ theo thời gian thực, khi phát hiện nhiệt độ quá cao tại địa phương (chẳng hạn như > giá trị đặt 15 °C),hệ thống tự động khởi động thiết bị làm mát không khí để làm mát xuống.
Phân tích cơ chế nứt do nhiệt độ quá cao
1. Các khiếm khuyết cấu trúc do tổn thương nhiệt
Ba đặc điểm của quá đốt:
Tam giác oxy hóa xuất hiện ở ranh giới hạt (khi nhiệt độ lớn hơn điểm nóng chảy eutectic, Mg2Si và các pha khác tan chảy);
ranh giới ngũ cốc mở rộng và tạo thành một mạng lưới (ví dụ, khi 6061hợp kim nhômđược làm nóng ở 560 °C trong 20 phút, tỷ lệ pha lỏng ở ranh giới hạt đạt 3%);
Các quả bóng tái tan xuất hiện giữa các dendrit (7075hợp kim nhômđược giữ ở 480 °C trong 1h, và giai đoạn Al-Zn-Mg giữa các dendrit tan chảy).
hạt hạt và hạt yếu: Khi nhiệt độ vượt quá giới hạn trên của nhiệt độ tái tinh thể (chẳng hạn như 460 °C cho 7075),kích thước hạt tăng nhanh từ 10-20μm trong trạng thái giả mạo lên hơn 500μm, tính dẻo dai giảm 40%, và vết nứt xảy ra dọc theo ranh giới hạt trong quá trình rèn.
2Nồng độ căng thẳng gây nứt
Sự khác biệt nhiệt độ căng thẳng nứt: Khi tốc độ sưởi ấm quá nhanh (ví dụ: > 15 °C / phút), sự khác biệt nhiệt độ giữa bề mặt và lõi của rèn là > 50 °C,tạo ra căng thẳng nhiệt (σ=EαΔT)Khi σ> độ bền của vật liệu (ví dụ: 7075 ở 400 ° C σs = 120MPa), nứt xảy ra.
Đặt chồng áp lực biến đổi pha: Khi hợp kim nhôm 2 loạt được nung nóng đến 500 °C, tốc độ hòa tan của pha θ (CuAl2) là không đồng đều,và căng thẳng chuyển đổi pha địa phương được áp đặt trên căng thẳng rèn, làm cho vết nứt mở rộng dọc theo ranh giới hạt.
III. Các biện pháp chống nứt trong quá trình
1. kiểm soát sườn dốc sưởi ấm và cách nhiệt
Đường cong sưởi ấm theo kiểu bước:
Phần nhiệt độ thấp (200-300 °C): tốc độ sưởi ấm 5 °C / phút, loại bỏ căng thẳng bên trong của bucket;
Phần nhiệt độ trung bình (300-400 °C): tốc độ 10 °C/min, thúc đẩy sự phân bố đồng đều của giai đoạn thứ hai;
Phần nhiệt độ cao (400 - nhiệt độ thiết lập): tốc độ 5 °C/min, đảm bảo nhiệt độ đồng đều.
Tính toán thời gian cách nhiệt: theo độ dày của vỏ (mm) × 1,5-2min / mm, ví dụ, vỏ 7075 dày 100mm, cách nhiệt 430 °C trong 2,5-3h, để pha tăng cường được hòa tan hoàn toàn.
2. Chế độ làm nóng trước và đúc bằng nhiệt đồng
Phù hợp nhiệt độ khuôn: trước khi rèn, khuôn được làm nóng trước đến 250-300 °C (6 loạt) hoặc 180-220 °C (7 loạt) để giảm căng thẳng khác biệt nhiệt độ do làm mát nhanh chóng của rèn.
Công nghệ rèn đồng nhiệt: Rèn với tốc độ thấp 0,01-0,1 mm / s trên máy ép servo, trong khi thanh sưởi tích hợp trong khuôn giữ nhiệt độ billet ở ± 3 °C,thích hợp cho các vỏ pin tường mỏng phức tạp (nhiệm tường <3mm).
3. Phòng ngừa và phát hiện crack
Điều trị bề mặt trước khi sưởi ấm: Loại bỏ vỏ oxit trên bề mặt của vỏ (khi độ dày > 0,2 mm, các vết nứt nhỏ bên dưới vỏ oxit sẽ mở rộng ở nhiệt độ cao),và sử dụng lọc đạn hoặc rửa kiềm để xử lý trước.
Kiểm soát thử nghiệm không phá hủy: phát hiện lỗi siêu âm 100% (tần số 2.5-5MHz) sau khi rèn để phát hiện sự nới lỏng ranh giới hạt do quá đốt (chiều độ phản xạ ≥ φ2mm tương đương lỗ đáy phẳng).
Email:cast@ebcastings.com
