ההשפעה של הרולינג על מבנה המיקרו וכוח של Metal Alloys

הרולינג עומד כאחד התהליכים הנפוצים ביותר של עיבוד מתכת, עיצוב מיליארדי טונות של פלדה, אלומיניום, טיטניום וסגסוגת המתמחה בכל שנה.על ידי העברת מתכת דרך אחד או יותר זוגות של רולרים תחת כוחות דחוסים, יצרנים להפחית עובי, גיאומטריה, ולשנות באופן ביקורתי את המבנה הפנימי של ⁇ . אלה שינויים מיקרו-מבנה ישירות למשול הביצועים המכניים של המוצר הסופי - לקבוע אם מרכיב יכול לעמוד במתח גבוה, כדי לשמור על כוח אדם, או כוח חיים, או כוח, הוא מסוגל לשמור על בסיס קבוע, או כוח פעולה מכני, או כוח, הוא מסוגל לשמור על בסיס קבוע, או כוח מכני, או כוח המשיכה, הוא מסוגל לשמור על בסיס קבוע, כגון, 000, או כוח, או כוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, או כוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, כדי לשמור על בסיס קריטי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 כוח, 000 כוח, 000

יסודות תהליך ה-Ringation Process

הרולינג מסווג בעיקר על ידי הטמפרטורה שבה המתכת מעובדת: גלגול חם וגלגול קר.כל משטר מטיל תנאים שונים עיוות והיסטוריה תרמית, המוביל לתוצאות מיקרו-מבנה שונות.

הבולגריה חמה

גלגול חם מתרחש מעל טמפרטורת ההרסה של ⁇ - באופן חד-משמעי עבור פלדה זה הוא מעל 1,100 °F (כ 600 מעלות צלזיוס עבור ⁇ אלומיניום) בטמפרטורות אלה, המתכת נשאר רך ודקטי, ומאפשר הפחתה גדולה של שלב עם עובי עם פריחה נמוכה יחסית.השילוב דינמי בין עבודה קשה ותיקון מייצר מבנה מעודן, מבוזרת, בדרך כלל, לדגימות טמפרטורה מהירה, אבל הוא משמש לפירוק של נוזל קירור, אבל.

הרולינג קר

קר מתגלגל מבוצע מתחת לטמפרטורת ההרסה, לעתים קרובות בתנאים הסביבה.זה גורם כוח גבוה יותר באמצעות מאמץ קשיחות מתוחה, אבל דורש כוחות רול גדולים יותר ועוברים מרובים עם annealing ביניים כדי לשחזר את הפשטות. קר מתגלגל מייצר מבנה דגנים עדין, מוארך עם צפיפות גבוהה, מניבה משטח מעולה וסובלנות ממדית.תהליך זה הוא לטובת ייצור של רכיבי מתכת עבור לוחות רכב, ציפוי, ציפוי, אלומיניום.

הרולינג מיל קונריג'ורים

מעבר לטמפרטורה, סידור רולס משפיע על שדה העיוות 2 גבוה, 4 גבוה, ו מילימטרים אשכול הם נפוצים.ארבעה מילימטרים גבוהים משתמשים בגלגלים קטנים של מילימטרים מגובים על ידי גלילי תמיכה גדולים יותר כדי למזער את השתקפות רול, המאפשר שליטה עובי מדויקת. כמרים להפוך את ה-microersing מילימטרים לאפשר לעבור דרך אותה עמדה, בעוד מילימטרים טנדמונים מורכבים ממספר סדרות עבור תצורה גבוהה של תצורה של תאים מתחדשים.

(FLT:0Key פרמטר:BuildFLT:1) יחס ההפחתה (ירידה במתח לחלוף) ומהירות מתגלגלת לשלוט ישירות בקצב הזנים והזן המצטבר הכולל, שהם הנהגים העיקריים של התחדשות ואבולוציה מרקם.

התפתחות מיקרו-מבנה במהלך הרולינג

עיוות הפלסטיק שהוטל על ידי מתגלגל ארקייד של שינויים מיקרו-מבנה בקנה מידה רב טווח - מפגמים של נקודה אטומית למרקם בקנה מידה דגנים.

גרסטין מסרב

במהלך עיוות, גרגרי דגנים הם מוארכים ומפוזרים על ידי יצירה ותנועת של פירוקים.כפי שזן עולה, הדגנים subdivide לתוך גבישים קטנים יותר מופרדים על ידי גבולות דגנים נמוכים.עם מספיק, במיוחד בגלגול חם שבו רדיאנטיזציה דינמי מתרחשת במידה רבה, תת-עשרים אלה להפוך לדגנים חדשים, מסודרים.

הכחשה ומבנה משנה

צפיפות הפירוק - אורך הכולל של קווי פירוק נפח יחידה - מעצימות באופן דרמטי במהלך הגלגול, לעתים קרובות על ידי כמה פקודות של גודל.במתמות קרות, נחיתות מעל 1 × 10irFLT:0 (0)15FLT:1 מ'מב':2-2FLT 3: הם נפוצים.

פיתוח טקסט

הרולינג גורם מרקם גבישי אופייני כמו גרגרי מסתובב לכיוון האוריינטציה המועדפת היישר עם הכיוון המתגלגל.במת מעוקבת ממוקדת פנים (למשל, אלומיניום, נחושת), המרקם האופייני "מוחות" ו"מגניב" מופיעות, בעוד שאוזניים ממוקדות בגוף מייצרות מתחמי טקסט קריטיים (למשל, פלדה) מפתחים "alpha" וסיבים "מאגמה" זה יתרון מוכוון יכול להיות מתואם לחלים עמוק כמו דגנים מכניים, כגון חומרים מזיקים, כגון רכיבים מכניים, או חומרים מזיקים, כגון חומרים מכניים, חומרים מכניים, או חומרים מזיקים.

(ב) לעיין במרקמים מתגלגלים, ראה:0 ScienceDirect: Rolling TextureFreaLT:1.

השפעה על תכונות מכניות

השינויים המיקרו-מבנהיים המתוארים לעיל מתרגמים ישירות לשינויים בקנייני רכוש מכניים שניתן למדידה.על ידי מניפולציה של פרמטרים מתגלגלים, יצרנים יכולים להשיג איזון הרצוי בין כוח, דוקטריות, וקשידות.

חיזוק

השילוב של זיכוך דגנים וצפיפות הפיזור מוגברת מעלה את כוח התשואות וכוח רבן האולטימטיבי (UTS) של ⁇ מגולגלות.לדוגמה, ירידה של 50% בפלדה נמוכה פחמן יכול להגדיל את כוח התשואות מ -200 MPa ליותר מ -500 MPa.בסגסוגת אלומיניום של גיל-קשה כמו 6061, מתגלגל לפני ההזדקנות יכול לשפר את המשקעים על ידי חלוקת dislocations המשמשים כמו אתרי LTFeration.

המרירות

הרדיות, שנמדדה על ידי שיטות כגון ויקירים או רוקוול, בקנה מידה עם כוח.חומרים קרים בדרך כלל מציגים את ערכי קשיות פני השטח 50–100% גבוה יותר מאשר עמיתיהם הנחושים.פרופיל הקשיחות דרך הניקיון הוא בדרך כלל אחיד בגלגול מבוקר היטב, אבל ⁇ משמעותי יכול להתרחש אם הטמפרטורה או ההפחתה משתנה לאורך עובי, המוביל לרכך על פני השטח מהתחממות דו-לשונית.

דוקטריות ואומץ

בעוד שגלגל מגביר את העוצמה, זה בדרך כלל מקטין את הדוקטרינה - היכולת לפענוח באופן פלסטי לפני שבר.במוצרים חמים עם דגנים טריים מסולקים, דיקטיביות נשאר גבוה יחסית (הארכה של 20-40% עבור הרבה פלדה) מוצרים קר-רומים, במיוחד בהפחתה גבוהה, עשוי להראות אורכות מתחת ל-5%.

Anisotropy

המרקם הקריסטלגרפי ומורולוגיה גרגר מוארכת שפותחה במהלך הגלגול גורמים מכניים להשתנות עם כיוון.כוח התשואות בכיוון הגלגול הוא לעתים קרובות גבוה יותר מאשר בכיוון ההפוך, ואת הגמישות במהלך עיבוד מאוחר (בסביבות, בולים) יכול להיות מאוד כיוון. פרמטר Lankford (r-value) לכמת מאפיין זה והוא קריטי ביצירת לוח זמנים מתגלגל וסגסוגת יכול להיות סגסוגת לא רצויה למזער סגסוגת לא רצויה.

טכניקות הרולינג מתקדמות

כדי להתאים עוד מיקרו מבנים לדחוף גבולות רכוש, חוקרים ותעשייה פיתחו וריאציות מעבר לגלגול שטוח קונבנציונלי.

Aסימטרי הרולינג

בגלגול אסימטרי, רולס יש קוטרים שונים או מהירויות סיבוביות שונות, המציג רכיב זן Shear לאורך עובי.זה עיוות הרפורמציה כישר את מבנה הדגנים ביעילות רבה יותר מאשר קונבנציונאלי מתגלגל, מאיץ דגנים ומפיק מרקמים דקים יותר. Aסימטרי מתגלגל כדי לייצר חומרים אולטרה-FG) עם עודף כוח עליון, יש עודף הראה רק סגסוגת לאחר סגסוגת רק סגסוגת.

Cryogenic Rolling

בטמפרטורות בוכותוגניות (למשל, בחנקן נוזלי ב- −196 ° C) מדכא התאוששות דינמיות ותיקון מחדש של התחדשות, ומאפשר הרבה יותר ניתנות של פירוק גבוה יותר כדי להישאר.הפעלת תרמית המדכאת מאפשרת למתח קיצוני, לעתים קרובות מניב שיפורי כוח של 200% או יותר בהשוואה למחזור החדר.טכניקה הוא יעיל במיוחד עבור ⁇ סגסוגת גבוהה ומתקדמים, שבו לא יכול להשיג עיבודים גלגולים.

Reumulative Roll Bonding (ARB)

ARB הוא טכניקת עיוות פלסטי חמורה שבה הסדינים מערערמים, התגלגלו יחד כדי לחבר אותם, ולאחר מכן לחתוך ולהישאר עבור חולות חוזרות ונשנות.תהליך זה מעניק זנים גבוהים יותר (זנים יעילים > 8), לייצר כמויות גדולות של חומרים אולטרה סגולים או אפילו nano-gated עם שכבות של הרכב מבוקר. ARB שימש כדי ליצור מטבוליות של מתפוררות (למשל, כוח נחושת) ועוצמה מוגברת מאוד.

(ב) להצגת קשר לגלגלים, ראה (FLT:0) ממתיטרינים מדע והנדסה AFLT:1 למחקרים מצופים עמיתים.

יישומים בתעשיות מפתח

היכולת מהנדס מיקרו-מבנה באמצעות גלגול של אינספור רכיבים במגזרים תובעניים.

חללי תעופה

גלידות והצלחות של סגסוגת אלומיניום גבוהה סטרנגית (למשל, 7075, 2024 משמשים עבור עורי פתיל, חוטי כנף, וראשית.תהליך הגלגול חייב לייצר מבנה דגנים דק, אחיד כדי להבטיח קשיחות רבה והתנגדות גבוהה למתחרים שברים גבוהים והתנגדות למתחילים סדקים.In titanium ⁇ s (עד 6Al-4V), מבוקרים על ידי טיפול חם מתעת על ידי חום מניבה של כוח נשימה מיקרו-סגולה מיקרו-סגולה ומנועי סוללה microbeta רכיבי כוח.

רכב

תעשיית הרכב צורכת כמויות עצומות של פלדה ואלומיניום מגולגלת.פלדות גבוהות (AHSS) כגון כפול-phase (DP) ופלסטיות המושרה טרנספורמציה (TRIP) להשיג את השילוב הייחודי של כוח וכושר להיווצרות באמצעות לוחות זמנים מגלגלים בקפידה שיוצרים שלב מרגנטיסטי או נשמר בתוך מקדמה.

אנרגיה ובניה

צורות מבניות מרוצות – I-beams, ערוצים, זוויות – הן עמוד השדרה של מבנים, גשרים, ותשתית של הדור של כוח.הגלגל של פלדות מיקרו-מזויות המכילות חנקיום, וניל, או טיטניום מייצרות צלחות זעומות עם התשואות מעל 500 MPa תוך שמירה על יכולת המיזוג.במגזר הנפט והגז, קופיפלה חייב לעמוד בפני סדקים המושרה מימן ותפקוד עמוק תחת לחץ פנימי (מחץ) ולהשיג שליטה עמוקה (מחץ) או שליטה על פני סביבת עיבוד עמוק (CRMI) או שליטה (מסלולארי) או שליטה עמוקה).

אתגרים ושליטה בתהליכים

למרות הבשלות שלה, הגלגול מציג כמה אתגרים הדורשים שליטה פרמטרית מדויקת כדי להימנע מפגמים ולהבטיח תכונות עקביות.

מתחים חמורים

עיוות לא חד-משמעי ו ⁇ תרמי לגרום חיי דחיסה ועשרותילי מגורים כדי לפתח בתוך הסדינים התגלגלו. אלה מדגישים יכולים להוביל להתנגשות במהלך מאצ'ינג, מופחת חיי עייפות, ועומס התמוטטות. Post-rolling טיפול להקלת מתח, כגון נשימה או קירור מבוקר, הם לעתים קרובות הכרחיים.

Defect Suppression

פגמים מתגלגלים נפוצים כוללים סדקים קצה, הפרדה מרכזית, ואת פני השטח לחות.צוק להתעורר מן מתחים גבוהים על קצה גיליון, במיוחד בחומרים עם טיהור חם נמוך.מרכז הפרדה היא מורשת של ליהוק שיכול להימשך דרך מתגלגל אם הפחתת הוא לא מספיק. פגמים על פני השטח (scabs, קשקשים) נגרמים על ידי חמצון או תהליך סיכה ירודה.

אופטימיזציה

יחסי הטמפרטורות, היחס להפחתה, מהירות מתגלגל, ו lubrication דורש אופטימיזציה זהירה.לדוגמה, בגלגל חם של פלדה, הטמפרטורה מתגלגל חייב להישאר מעל טמפרטורת Ar3 כדי למנוע היווצרות של fer בלתי רצוי Widmanstätten. in קר מתגלגל של אלומיניום, הגיאומטריה גלגלול ושליטה הם קריטי כדי למנוע דבקה ורינג.

פרספקטיבה עתידית

האבולוציה המתמשכת של טכנולוגיית מתגלגלת מונעת על ידי הביקוש של חומרים קלים, חזקים יותר, עמידים יותר.מודלים Computational - מן היסוד הסופי של הפלסטיות (CPFE) סימולציות למודלים בשלב-שדה - ניתן אופטימיזציה וירטואלית של לוחות הזמנים מתגלגל לפני ניסויים פיזיים, צמצום זמן הפיתוח ועלות. למערכות ⁇ חדשות כגון מדיום-טרופיה והתחדשות גבוהה של סגסוגת הנוכחית, כמו אתגרים מנגנוני סימולציה של אנרגיה לנטרל, כולל מנגנונים מתקדמים, כולל מנגנונים מתקדמים, כגון מנגנונים מתקדמים, כגון מנגנוני התפתחותיים, כגון מנגנוני התפתחותיים, כולל מנגנוני התפתחותיים, כגון מנגנוני התפתחותיים, כגון מנגנוני פיתוח מנגנוני מדידה, כגון מנגנוני פיתוח לנטרל, כגון מנגנוני מדידה, כגון מנגנוני פיתוח סגסוגת יעילה יותר.

יתר על כן, השילוב של טכניקות להתאמה של קו-וואו (למשל, סינכרן X-ray diffraction במהלך הגלגול) מספק תובנה חסרת תקדים של האבולוציה המיקרו-מבנה בזמן אמת, אימות מודלים ושיפורים בתהליך המנחה.כפי שגלגל ממשיך להתפתח מאמנות אמפירית ועד שיטת ייצור מבוססת מדע, היכולת מהנדס מיקרו-מבנה יאפשר לדור הבא של רכיבי מתכת גבוהים.

מסקנה

הרולינג הוא הרבה יותר מאשר ניתוח פשוט שינוי צורה: זה כלי רב עוצמה לתכנון מיקרו-מבנה. על ידי הבנת ההשפעות של טמפרטורה, מתח, ועיוות מסלול על גודל דגנים, צפיפות דיסקורציה, ומרקם, מהנדסים יכולים לייצר ⁇ מתכת עם שילובים מותאמים של כוח, דוקטריות, ו anisotropy מתעשיות מתכת בסיסיות של פלדה מבנית כדי לבעוטגניציה מתקדמת של ⁇ מסגסוגת מגלגולים, נשאר תהליך מרכזי של אנרגיה, להמשיך תהליך ייצור, אפילו, להמשיך תהליך מרכזי של חומרים מודרניים, להמשיך ולפיתוח, להמשיך תהליך ייצור, ואפקטים, להמשיך תהליך ייצור, ואפקטים מתקדמים, להמשיך תהליך ייצור, להמשיך ולשיפורים, להמשיך תהליך ייצור, תהליך ייצור, ואפקטים מתקדמים יותר.

(ב) סקירה טכנית מקיפה של תורת הגלגול והפרקטיקה, ייעוץ:0ASM International's Metals HandletFLT:1 ו-FLT:2Journal of Materials Engineering and PerformanceFLT 3: 3.