تحكم درجة حرارة التدفئةسبيكة الألومنيومالصقاقات هي الحلقة الأساسية لضمان جودة الصقاقات. الحرارة المفرطة قد لا تسبب فقط الشقوق، ولكن أيضا أن تسبب عيوب مختلفة.فيما يلي تحليل لتكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة، آلية تأثير درجة الحرارة والتدابير الوقائية:
تقنية التحكم الدقيق في درجة حرارة التدفئة
1تعيين الحد الأدنى لدرجة الحرارة بناءً على درجة السبائك
|
مثال: عندما تقوم شركة بتصنيع 7075 قذيفة بطارية، فإنها تستخدم التحكم في درجة الحرارة المقطوعة: في مرحلة التسخين المسبق، يتم الاحتفاظ بها عند 400 درجة مئوية لمدة ساعتين،ومن ثم يتم تسخينها إلى درجة حرارة ثابتة 430 °C ± 5 °C لضمان أن تكون المرحلة β (MgZn2) محلولة تمامًا، مع تجنب ذوبان نقطة الذوبان المنخفضة (475 درجة مئوية) في الحدود الفاز α + β.
2معدات التدفئة ونظام التحكم في درجة الحرارة
تحكم درجة الحرارة المجزئة في فرن الغاز: يتم استخدام فرن تسخين مستمر من ثلاث غرف (غرفة التسخين المسبق 400 درجة مئوية، وغرفة التسخين 450 درجة مئوية، وغرفة التسوية 430 درجة مئوية) ،مع مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء (دقة ± 3 درجة مئوية)، ويتم التحكم في توحيد درجة حرارة الفرن في حدود ± 10 درجة مئوية.
التحكم الدقيق في فرن التسخين الكهربائي: فرن المقاومة الفراغية يستخدم نظام التحكم الذكي في درجة الحرارة PID لتحميته إلى درجة الحرارة المحددة بمعدل 5 درجة مئوية / دقيقة.وتقلبات مرحلة العزل ≤ ± 5 °C، والتي هي مناسبة للسبائك الحساسة مثل سلسلة 7.
التعويض الديناميكي للتسخين عن طريق الاستقبال: للصناعات الصناعية ذات الشكل المعقد (مثل الهياكل متعددة الأجوف في قشور البطارية)يتم استخدام التسخين الاستقرائي المتوسط التردد (تردد 20-50kHz) للتعويض المحلي لدرجة الحرارة من خلال تأثير التيار الدوامي، بحيث يكون فرق درجة الحرارة في الشق العرضي أقل من 15 درجة مئوية.
3محاكاة حقل درجة الحرارة ومراقبة في الوقت الحقيقي
محاكاة CAE قبل التزوير: يستخدم Deform-3D لمحاكاة عملية التسخين وتنبؤ بتوزيع درجة حرارة القلم. على سبيل المثال ،يظهر محاكاة لحد من تشكيل بطارية على شكل حرف L أن درجة الحرارة في الزاوية أقل بـ 20 درجة مئوية من تلك الموجودة على الطائرةفي الإنتاج الفعلي ، يتم تعويضها بواسطة لفائف التسخين.
جهاز تصوير الحرارة تحت الحمراء عبر الإنترنت: سرعة المسح 100 إطار / ثانية، إنتاج خريطة سحابة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي، عندما يتم الكشف عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية (مثل > القيمة المحددة 15 درجة مئوية) ،يبدأ النظام تلقائيًا جهاز تبريد الهواء لتبريد.
تحليل آلية التشقق الناجمة عن درجة حرارة مفرطة
1العيوب الهيكلية الناجمة عن الضرر الحراري
ثلاث خصائص للإفراط في الحرق:
تظهر مثلثات الأكسدة في حدود الحبوب (عندما تكون درجة الحرارة أعلى من نقطة الذوبان الايوتيكتيكية ، يذوب Mg2Si والمراحل الأخرى).
حدود الحبوب تتوسع وتشكل شبكة (على سبيل المثال، عندما 6061سبيكة الألومنيوميتم تسخينها عند 560 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة ، تصل نسبة المرحلة السائلة عند حدود الحبوب إلى 3٪) ؛
تظهر كرات إعادة الذوبان بين الأغصان (7075سبيكة الألومنيوميتم الاحتفاظ بها في 480 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، وتذوب مرحلة Al-Zn-Mg بين التنفسية).
الحبيبات الحبيبية والضعيفة: عندما تتجاوز درجة الحرارة الحد الأعلى لدرجة حرارة إعادة التبلور (مثل 460 درجة مئوية لـ 7075).حجم الحبوب ينمو بسرعة من 10-20μm في حالة التزوير إلى أكثر من 500μm، تنخفض البلاستيكية بنسبة 40٪ وتحدث الشقوق على طول حدود الحبوب أثناء التزوير.
2تركيز الضغط يسبب الشقوق
اختراق التوتر من خلال الاختلاف في درجة الحرارة: عندما يكون معدل التسخين سريعًا جدًا (على سبيل المثال > 15 درجة مئوية / دقيقة) ، يبلغ فرق درجة الحرارة بين السطح والقلب من التصنيع > 50 درجة مئوية ،توليد الإجهاد الحراري (σ=EαΔT)عندما σ> قوة تساقط المواد (على سبيل المثال 7075 عند 400 درجة مئوية σs = 120MPa) ، يحدث التشقق.
الترتيب على الإجهاد من خلال تحويل المراحل: عندما يتم تسخين سبيكة الألومنيوم من السلسلة 2 إلى 500 درجة مئوية ، فإن معدل الذوبان للمرحلة θ (CuAl2) غير متساو،ويتم وضع التوتر المحلي لتحويل المرحلة على التوتر التجويفي، مما يسبب التشقق لتمتد على طول حدود الحبوب.
III. التدابير المضادة لعملية التشقق
1التحكم في تسخين المنحدرات وعزل
منحنى التدفئة من النوع الخطوة:
قسم درجة الحرارة المنخفضة (200-300 درجة مئوية): معدل تسخين 5 درجة مئوية / دقيقة ، والقضاء على الإجهاد الداخلي للشريط.
قسم درجة الحرارة المتوسطة (300-400 درجة مئوية): معدل 10 درجة مئوية / دقيقة ، وتعزيز التوزيع الموحد للمرحلة الثانية ؛
قسم درجة الحرارة العالية (400 - درجة حرارة محددة): معدل 5 درجة مئوية / دقيقة ، وضمان درجة حرارة موحدة.
حساب وقت العزل: وفقًا لسمك القلم (ملم) × 1.5-2min / mm ، على سبيل المثال ، 7075 قلم سميك 100 ملم ، عزل 430 درجة مئوية لمدة 2.5-3 ساعة ، بحيث يتم حل مرحلة التقوية بالكامل.
2. التسخين المسبق والتكوين العازل الحرارية
مطابقة درجة حرارة القالب: قبل التصنيع ، يتم تسخين القالب مسبقًا إلى 250-300 درجة مئوية (6 سلسلة) أو 180-220 درجة مئوية (7 سلسلة) لتقليل إجهاد الفرق في درجة الحرارة الناجم عن التبريد السريع للقالب.
تكنولوجيا التزوير الحراري: التزوير بسرعة منخفضة تبلغ 0.01-0.1 ملم / ثانية على مطبعة سيرفو ، بينما يحافظ عصا التسخين المدمجة في القالب على درجة حرارة القالب عند ± 3 درجة مئوية ،والذي مناسب لحجاب بطارية معقدة ذات جدران رقيقة (سمك الجدار <3mm).
3الوقاية من الكراك والكشف عنه
معالجة السطح قبل التسخين: إزالة قشرة الأوكسيد على سطح القشرة (عندما يكون سمكها > 0.2mm ، فإن الشقوق الدقيقة تحت قشرة الأوكسيد سوف تتوسع في درجة حرارة عالية).واستخدام شوت شق أو غسل القلي للمعالجة المسبقة.
التحكم في الاختبار غير المدمر: الكشف عن العيوب بالمقدار 100٪ بالموجات فوق الصوتية (تردد 2.5-5MHz) بعد التزوير للكشف عن تخفيف حدود الحبوب الناجم عن الإفراط في الحرق (وتوسع الانعكاس ≥φ2mm معادلة ثقب القاع المسطح).
البريد الإلكتروني:cast@ebcastings.com
تحكم درجة حرارة التدفئةسبيكة الألومنيومالصقاقات هي الحلقة الأساسية لضمان جودة الصقاقات. الحرارة المفرطة قد لا تسبب فقط الشقوق، ولكن أيضا أن تسبب عيوب مختلفة.فيما يلي تحليل لتكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة، آلية تأثير درجة الحرارة والتدابير الوقائية:
تقنية التحكم الدقيق في درجة حرارة التدفئة
1تعيين الحد الأدنى لدرجة الحرارة بناءً على درجة السبائك
|
مثال: عندما تقوم شركة بتصنيع 7075 قذيفة بطارية، فإنها تستخدم التحكم في درجة الحرارة المقطوعة: في مرحلة التسخين المسبق، يتم الاحتفاظ بها عند 400 درجة مئوية لمدة ساعتين،ومن ثم يتم تسخينها إلى درجة حرارة ثابتة 430 °C ± 5 °C لضمان أن تكون المرحلة β (MgZn2) محلولة تمامًا، مع تجنب ذوبان نقطة الذوبان المنخفضة (475 درجة مئوية) في الحدود الفاز α + β.
2معدات التدفئة ونظام التحكم في درجة الحرارة
تحكم درجة الحرارة المجزئة في فرن الغاز: يتم استخدام فرن تسخين مستمر من ثلاث غرف (غرفة التسخين المسبق 400 درجة مئوية، وغرفة التسخين 450 درجة مئوية، وغرفة التسوية 430 درجة مئوية) ،مع مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء (دقة ± 3 درجة مئوية)، ويتم التحكم في توحيد درجة حرارة الفرن في حدود ± 10 درجة مئوية.
التحكم الدقيق في فرن التسخين الكهربائي: فرن المقاومة الفراغية يستخدم نظام التحكم الذكي في درجة الحرارة PID لتحميته إلى درجة الحرارة المحددة بمعدل 5 درجة مئوية / دقيقة.وتقلبات مرحلة العزل ≤ ± 5 °C، والتي هي مناسبة للسبائك الحساسة مثل سلسلة 7.
التعويض الديناميكي للتسخين عن طريق الاستقبال: للصناعات الصناعية ذات الشكل المعقد (مثل الهياكل متعددة الأجوف في قشور البطارية)يتم استخدام التسخين الاستقرائي المتوسط التردد (تردد 20-50kHz) للتعويض المحلي لدرجة الحرارة من خلال تأثير التيار الدوامي، بحيث يكون فرق درجة الحرارة في الشق العرضي أقل من 15 درجة مئوية.
3محاكاة حقل درجة الحرارة ومراقبة في الوقت الحقيقي
محاكاة CAE قبل التزوير: يستخدم Deform-3D لمحاكاة عملية التسخين وتنبؤ بتوزيع درجة حرارة القلم. على سبيل المثال ،يظهر محاكاة لحد من تشكيل بطارية على شكل حرف L أن درجة الحرارة في الزاوية أقل بـ 20 درجة مئوية من تلك الموجودة على الطائرةفي الإنتاج الفعلي ، يتم تعويضها بواسطة لفائف التسخين.
جهاز تصوير الحرارة تحت الحمراء عبر الإنترنت: سرعة المسح 100 إطار / ثانية، إنتاج خريطة سحابة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي، عندما يتم الكشف عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية (مثل > القيمة المحددة 15 درجة مئوية) ،يبدأ النظام تلقائيًا جهاز تبريد الهواء لتبريد.
تحليل آلية التشقق الناجمة عن درجة حرارة مفرطة
1العيوب الهيكلية الناجمة عن الضرر الحراري
ثلاث خصائص للإفراط في الحرق:
تظهر مثلثات الأكسدة في حدود الحبوب (عندما تكون درجة الحرارة أعلى من نقطة الذوبان الايوتيكتيكية ، يذوب Mg2Si والمراحل الأخرى).
حدود الحبوب تتوسع وتشكل شبكة (على سبيل المثال، عندما 6061سبيكة الألومنيوميتم تسخينها عند 560 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة ، تصل نسبة المرحلة السائلة عند حدود الحبوب إلى 3٪) ؛
تظهر كرات إعادة الذوبان بين الأغصان (7075سبيكة الألومنيوميتم الاحتفاظ بها في 480 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، وتذوب مرحلة Al-Zn-Mg بين التنفسية).
الحبيبات الحبيبية والضعيفة: عندما تتجاوز درجة الحرارة الحد الأعلى لدرجة حرارة إعادة التبلور (مثل 460 درجة مئوية لـ 7075).حجم الحبوب ينمو بسرعة من 10-20μm في حالة التزوير إلى أكثر من 500μm، تنخفض البلاستيكية بنسبة 40٪ وتحدث الشقوق على طول حدود الحبوب أثناء التزوير.
2تركيز الضغط يسبب الشقوق
اختراق التوتر من خلال الاختلاف في درجة الحرارة: عندما يكون معدل التسخين سريعًا جدًا (على سبيل المثال > 15 درجة مئوية / دقيقة) ، يبلغ فرق درجة الحرارة بين السطح والقلب من التصنيع > 50 درجة مئوية ،توليد الإجهاد الحراري (σ=EαΔT)عندما σ> قوة تساقط المواد (على سبيل المثال 7075 عند 400 درجة مئوية σs = 120MPa) ، يحدث التشقق.
الترتيب على الإجهاد من خلال تحويل المراحل: عندما يتم تسخين سبيكة الألومنيوم من السلسلة 2 إلى 500 درجة مئوية ، فإن معدل الذوبان للمرحلة θ (CuAl2) غير متساو،ويتم وضع التوتر المحلي لتحويل المرحلة على التوتر التجويفي، مما يسبب التشقق لتمتد على طول حدود الحبوب.
III. التدابير المضادة لعملية التشقق
1التحكم في تسخين المنحدرات وعزل
منحنى التدفئة من النوع الخطوة:
قسم درجة الحرارة المنخفضة (200-300 درجة مئوية): معدل تسخين 5 درجة مئوية / دقيقة ، والقضاء على الإجهاد الداخلي للشريط.
قسم درجة الحرارة المتوسطة (300-400 درجة مئوية): معدل 10 درجة مئوية / دقيقة ، وتعزيز التوزيع الموحد للمرحلة الثانية ؛
قسم درجة الحرارة العالية (400 - درجة حرارة محددة): معدل 5 درجة مئوية / دقيقة ، وضمان درجة حرارة موحدة.
حساب وقت العزل: وفقًا لسمك القلم (ملم) × 1.5-2min / mm ، على سبيل المثال ، 7075 قلم سميك 100 ملم ، عزل 430 درجة مئوية لمدة 2.5-3 ساعة ، بحيث يتم حل مرحلة التقوية بالكامل.
2. التسخين المسبق والتكوين العازل الحرارية
مطابقة درجة حرارة القالب: قبل التصنيع ، يتم تسخين القالب مسبقًا إلى 250-300 درجة مئوية (6 سلسلة) أو 180-220 درجة مئوية (7 سلسلة) لتقليل إجهاد الفرق في درجة الحرارة الناجم عن التبريد السريع للقالب.
تكنولوجيا التزوير الحراري: التزوير بسرعة منخفضة تبلغ 0.01-0.1 ملم / ثانية على مطبعة سيرفو ، بينما يحافظ عصا التسخين المدمجة في القالب على درجة حرارة القالب عند ± 3 درجة مئوية ،والذي مناسب لحجاب بطارية معقدة ذات جدران رقيقة (سمك الجدار <3mm).
3الوقاية من الكراك والكشف عنه
معالجة السطح قبل التسخين: إزالة قشرة الأوكسيد على سطح القشرة (عندما يكون سمكها > 0.2mm ، فإن الشقوق الدقيقة تحت قشرة الأوكسيد سوف تتوسع في درجة حرارة عالية).واستخدام شوت شق أو غسل القلي للمعالجة المسبقة.
التحكم في الاختبار غير المدمر: الكشف عن العيوب بالمقدار 100٪ بالموجات فوق الصوتية (تردد 2.5-5MHz) بعد التزوير للكشف عن تخفيف حدود الحبوب الناجم عن الإفراط في الحرق (وتوسع الانعكاس ≥φ2mm معادلة ثقب القاع المسطح).
البريد الإلكتروني:cast@ebcastings.com
