Isıtma sıcaklık kontrolü alüminyum alaşımı dövmeler, dövmelerin kalitesini sağlamak için temel bir bağlantıdır. Aşırı sıcaklık sadece çatlamaya neden olmakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli kusurlara da yol açabilir. Aşağıda sıcaklık kontrol teknolojisi, sıcaklık etki mekanizması ve önleyici tedbirlerin bir analizi bulunmaktadır:
I. Isıtma sıcaklığının hassas kontrol teknolojisi
1. Alaşım sınıfına göre sıcaklık eşiği ayarı
|
Örnek: Bir şirket 7075 pil kabukları dövdüğünde, kademeli sıcaklık kontrolü kullanır: ön ısıtma aşamasında, 2 saat boyunca 400℃'de tutulur ve ardından β fazının (MgZn₂) tamamen çözünmesini sağlamak için 430℃±5℃ sabit sıcaklığa ısıtılırken, α+β faz sınırında düşük erime noktalı ötektik (475℃) erimesi önlenir.
2. Isıtma ekipmanı ve sıcaklık kontrol sistemi
Gaz fırını kademeli sıcaklık kontrolü: Kızılötesi termometre (doğruluk ±3℃) ile üç odalı sürekli bir ısıtma fırını (ön ısıtma odası 400℃, ısıtma odası 450℃ ve dengeleme odası 430℃) kullanılır ve fırın sıcaklık homojenliği ±10℃ içinde kontrol edilir.
Elektrikli ısıtma fırınının hassas kontrolü: Vakum direnç fırını, PID akıllı sıcaklık kontrol sistemini kullanarak ayarlanan sıcaklığa 5℃/dak hızla ısınır ve yalıtım aşamasındaki dalgalanma ≤±5℃'dir, bu da 7 serisi gibi hassas alaşımlar için uygundur.
İndüksiyonlu ısıtmanın dinamik telafisi: Karmaşık şekilli dövmeler (pil kabuklarının çok oyuklu yapıları gibi) için, enine kesit sıcaklık farkının 15°C'den az olması için girdap akımı etkisi yoluyla sıcaklığı yerel olarak telafi etmek için orta frekanslı indüksiyonlu ısıtma (frekans 20-50kHz) kullanılır.
3. Sıcaklık alanı simülasyonu ve gerçek zamanlı izleme
Dövmeden önce CAE simülasyonu: Kütüğün ısıtma işlemini simüle etmek ve sıcaklık dağılımını tahmin etmek için Deform-3D kullanılır. Örneğin, belirli bir L şeklinde pil braketi dövmesinin simülasyonu, köşedeki sıcaklığın düzlemdeki sıcaklıktan 20°C daha düşük olduğunu gösterir. Gerçek üretimde, bölme ısıtma bobinleri ile telafi edilir.
Çevrimiçi kızılötesi termal görüntüleyici: Tarama hızı 100 kare/saniye, sıcaklık bulut haritasının gerçek zamanlı üretimi, yerel aşırı sıcaklık tespit edildiğinde (örneğin > ayar değeri 15°C), sistem otomatik olarak soğutma cihazını çalıştırır.
II. Aşırı sıcaklığın neden olduğu çatlama mekanizmasının analizi
1. Termal hasarın neden olduğu yapısal kusurlar
Aşırı yanmanın üç özelliği:
Tane sınırlarında oksidasyon üçgenleri görünür (sıcaklık ötektik erime noktasından yüksek olduğunda, Mg₂Si ve diğer fazlar erir);
Tane sınırları genişler ve bir ağ oluşturur (örneğin, 6061 alüminyum alaşımı 560℃'de 20 dakika ısıtıldığında, tane sınırlarındaki sıvı faz oranı %3'e ulaşır);
Dendritler arasında yeniden erime topları görünür (7075 alüminyum alaşımı 480℃'de 1 saat tutulur ve dendritler arasındaki Al-Zn-Mg fazı erir).
Granüler ve zayıf taneler: Sıcaklık, yeniden kristalleşme sıcaklığının üst sınırını aştığında (örneğin 7075 için 460℃), tane boyutu dövme halindeki 10-20μm'den 500μm'den fazlaya hızla büyür, süneklik %40 azalır ve dövme sırasında tane sınırları boyunca çatlaklar oluşur.
2. Gerilim yoğunlaşması çatlamayı tetikler
Sıcaklık farkı gerilimi çatlaması: Isıtma hızı çok hızlı olduğunda (örneğin >15℃/dak), dövmenin yüzeyi ile çekirdeği arasındaki sıcaklık farkı >50℃ olur ve termal gerilim (σ=EαΔT) oluşur. σ> malzeme akma dayanımı (örneğin 400℃'de 7075 σs=120MPa) olduğunda, çatlama meydana gelir.
Faz dönüşüm gerilimi süperpozisyonu: 2 serisi alüminyum alaşımı 500℃'ye ısıtıldığında, θ fazının (CuAl₂) çözünme hızı düzensizdir ve yerel faz dönüşüm gerilimi dövme gerilimi üzerine bindirilerek çatlağın tane sınırı boyunca uzamasına neden olur.
III. Çatlamayı önleme prosesi önlemleri
1. Gradyan ısıtma ve yalıtım kontrolü
Adım tipi ısıtma eğrisi:
Düşük sıcaklık bölümü (200-300℃): ısıtma hızı 5℃/dak, kütüğün iç gerilimini ortadan kaldırır;
Orta sıcaklık bölümü (300-400℃): hız 10℃/dak, ikinci fazın homojen dağılımını teşvik eder;
Yüksek sıcaklık bölümü (400 - ayar sıcaklığı): hız 5℃/dak, homojen sıcaklık sağlar.
Yalıtım süresi hesaplaması: kütük kalınlığına (mm) × 1,5-2dak/mm göre, örneğin, 100 mm kalınlığında 7075 kütük, 430℃'de 2,5-3 saat yalıtım, böylece güçlendirme fazı tamamen çözülür.
2. Kalıp ön ısıtması ve izotermal dövme
Kalıp sıcaklığı eşleşmesi: Dövmeden önce, dövmenin hızlı soğumasının neden olduğu sıcaklık farkı gerilimini azaltmak için kalıp 250-300℃ (6 serisi) veya 180-220℃ (7 serisi) önceden ısıtılır.
İzotermal dövme teknolojisi: Bir servo preste 0,01-0,1 mm/s gibi düşük bir hızda dövme yapılırken, kalıptaki yerleşik ısıtma çubuğu kütük sıcaklığını ±3℃'de tutar, bu da karmaşık ince cidarlı pil kabukları (duvar kalınlığı <3mm) için uygundur.
3. Çatlak önleme ve tespiti
Isıtmadan önce yüzey işlemi: Kütüğün yüzeyindeki oksit tabakasını temizleyin (kalınlık >0,2 mm olduğunda, oksit tabakası altındaki mikro çatlaklar yüksek sıcaklıkta genişleyecektir) ve ön işlem için bilyalı püskürtme veya alkali yıkama kullanın.
Tahribatsız test kontrolü: Aşırı yanmanın neden olduğu tane sınırı gevşemesini tespit etmek için dövmeden sonra %100 ultrasonik kusur tespiti (frekans 2,5-5MHz) (yansıma genliği ≥φ2mm düz tabanlı delik eşdeğeri).
Email：cast@ebcastings.com
Isıtma sıcaklık kontrolü alüminyum alaşımı dövmeler, dövmelerin kalitesini sağlamak için temel bir bağlantıdır. Aşırı sıcaklık sadece çatlamaya neden olmakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli kusurlara da yol açabilir. Aşağıda sıcaklık kontrol teknolojisi, sıcaklık etki mekanizması ve önleyici tedbirlerin bir analizi bulunmaktadır:
I. Isıtma sıcaklığının hassas kontrol teknolojisi
1. Alaşım sınıfına göre sıcaklık eşiği ayarı
|
Örnek: Bir şirket 7075 pil kabukları dövdüğünde, kademeli sıcaklık kontrolü kullanır: ön ısıtma aşamasında, 2 saat boyunca 400℃'de tutulur ve ardından β fazının (MgZn₂) tamamen çözünmesini sağlamak için 430℃±5℃ sabit sıcaklığa ısıtılırken, α+β faz sınırında düşük erime noktalı ötektik (475℃) erimesi önlenir.
2. Isıtma ekipmanı ve sıcaklık kontrol sistemi
Gaz fırını kademeli sıcaklık kontrolü: Kızılötesi termometre (doğruluk ±3℃) ile üç odalı sürekli bir ısıtma fırını (ön ısıtma odası 400℃, ısıtma odası 450℃ ve dengeleme odası 430℃) kullanılır ve fırın sıcaklık homojenliği ±10℃ içinde kontrol edilir.
Elektrikli ısıtma fırınının hassas kontrolü: Vakum direnç fırını, PID akıllı sıcaklık kontrol sistemini kullanarak ayarlanan sıcaklığa 5℃/dak hızla ısınır ve yalıtım aşamasındaki dalgalanma ≤±5℃'dir, bu da 7 serisi gibi hassas alaşımlar için uygundur.
İndüksiyonlu ısıtmanın dinamik telafisi: Karmaşık şekilli dövmeler (pil kabuklarının çok oyuklu yapıları gibi) için, enine kesit sıcaklık farkının 15°C'den az olması için girdap akımı etkisi yoluyla sıcaklığı yerel olarak telafi etmek için orta frekanslı indüksiyonlu ısıtma (frekans 20-50kHz) kullanılır.
3. Sıcaklık alanı simülasyonu ve gerçek zamanlı izleme
Dövmeden önce CAE simülasyonu: Kütüğün ısıtma işlemini simüle etmek ve sıcaklık dağılımını tahmin etmek için Deform-3D kullanılır. Örneğin, belirli bir L şeklinde pil braketi dövmesinin simülasyonu, köşedeki sıcaklığın düzlemdeki sıcaklıktan 20°C daha düşük olduğunu gösterir. Gerçek üretimde, bölme ısıtma bobinleri ile telafi edilir.
Çevrimiçi kızılötesi termal görüntüleyici: Tarama hızı 100 kare/saniye, sıcaklık bulut haritasının gerçek zamanlı üretimi, yerel aşırı sıcaklık tespit edildiğinde (örneğin > ayar değeri 15°C), sistem otomatik olarak soğutma cihazını çalıştırır.
II. Aşırı sıcaklığın neden olduğu çatlama mekanizmasının analizi
1. Termal hasarın neden olduğu yapısal kusurlar
Aşırı yanmanın üç özelliği:
Tane sınırlarında oksidasyon üçgenleri görünür (sıcaklık ötektik erime noktasından yüksek olduğunda, Mg₂Si ve diğer fazlar erir);
Tane sınırları genişler ve bir ağ oluşturur (örneğin, 6061 alüminyum alaşımı 560℃'de 20 dakika ısıtıldığında, tane sınırlarındaki sıvı faz oranı %3'e ulaşır);
Dendritler arasında yeniden erime topları görünür (7075 alüminyum alaşımı 480℃'de 1 saat tutulur ve dendritler arasındaki Al-Zn-Mg fazı erir).
Granüler ve zayıf taneler: Sıcaklık, yeniden kristalleşme sıcaklığının üst sınırını aştığında (örneğin 7075 için 460℃), tane boyutu dövme halindeki 10-20μm'den 500μm'den fazlaya hızla büyür, süneklik %40 azalır ve dövme sırasında tane sınırları boyunca çatlaklar oluşur.
2. Gerilim yoğunlaşması çatlamayı tetikler
Sıcaklık farkı gerilimi çatlaması: Isıtma hızı çok hızlı olduğunda (örneğin >15℃/dak), dövmenin yüzeyi ile çekirdeği arasındaki sıcaklık farkı >50℃ olur ve termal gerilim (σ=EαΔT) oluşur. σ> malzeme akma dayanımı (örneğin 400℃'de 7075 σs=120MPa) olduğunda, çatlama meydana gelir.
Faz dönüşüm gerilimi süperpozisyonu: 2 serisi alüminyum alaşımı 500℃'ye ısıtıldığında, θ fazının (CuAl₂) çözünme hızı düzensizdir ve yerel faz dönüşüm gerilimi dövme gerilimi üzerine bindirilerek çatlağın tane sınırı boyunca uzamasına neden olur.
III. Çatlamayı önleme prosesi önlemleri
1. Gradyan ısıtma ve yalıtım kontrolü
Adım tipi ısıtma eğrisi:
Düşük sıcaklık bölümü (200-300℃): ısıtma hızı 5℃/dak, kütüğün iç gerilimini ortadan kaldırır;
Orta sıcaklık bölümü (300-400℃): hız 10℃/dak, ikinci fazın homojen dağılımını teşvik eder;
Yüksek sıcaklık bölümü (400 - ayar sıcaklığı): hız 5℃/dak, homojen sıcaklık sağlar.
Yalıtım süresi hesaplaması: kütük kalınlığına (mm) × 1,5-2dak/mm göre, örneğin, 100 mm kalınlığında 7075 kütük, 430℃'de 2,5-3 saat yalıtım, böylece güçlendirme fazı tamamen çözülür.
2. Kalıp ön ısıtması ve izotermal dövme
Kalıp sıcaklığı eşleşmesi: Dövmeden önce, dövmenin hızlı soğumasının neden olduğu sıcaklık farkı gerilimini azaltmak için kalıp 250-300℃ (6 serisi) veya 180-220℃ (7 serisi) önceden ısıtılır.
İzotermal dövme teknolojisi: Bir servo preste 0,01-0,1 mm/s gibi düşük bir hızda dövme yapılırken, kalıptaki yerleşik ısıtma çubuğu kütük sıcaklığını ±3℃'de tutar, bu da karmaşık ince cidarlı pil kabukları (duvar kalınlığı <3mm) için uygundur.
3. Çatlak önleme ve tespiti
Isıtmadan önce yüzey işlemi: Kütüğün yüzeyindeki oksit tabakasını temizleyin (kalınlık >0,2 mm olduğunda, oksit tabakası altındaki mikro çatlaklar yüksek sıcaklıkta genişleyecektir) ve ön işlem için bilyalı püskürtme veya alkali yıkama kullanın.
Tahribatsız test kontrolü: Aşırı yanmanın neden olduğu tane sınırı gevşemesini tespit etmek için dövmeden sonra %100 ultrasonik kusur tespiti (frekans 2,5-5MHz) (yansıma genliği ≥φ2mm düz tabanlı delik eşdeğeri).
Email：cast@ebcastings.com
