חדירה חמה היא תהליך ייצור אבן הפינה לייצור רכיבים אלומיניום עם קטגוריות מורכבות, שיעורי ייצור גבוהים, ושלמות מכנית מעולה. בעוד התהליך הוא מובן היטב ברמת מאקרו, האבולוציה המיקרו-מבנה במהלך extrusion - במיוחד בקרת גודל דגנים - קובע אם רכיב עומד בדרישות ביצועים מיקרוטרנטימיים.היכולת לתמרן את גודל הדגנים ואת השפעות העיצוב ישירות, דביליות, חיי דגנים, עייפות, איכות גבוהה יותר, כמו גם תכונות מדידה, כוח חזק יותר, כוח חזק יותר, כוח חזק יותר, כוח חזק יותר, כמו גם על פני השטח.

הבנת גודל Grain באלומיניום Alloys

גודל Grain מתייחס לקוטר הממוצע של אזורי גביש בודדים - גרינס - המרכיבים סגסוגת אלומיניום פוליקליסטלליין.כל גרגר הוא גביש יחיד עם אוריינטציה גבישית ספציפית, ואת הגבולות בין גרגרי לפעול כמו מחסומים כדי dislocation תנועה.Inאלומיניום, אשר יש מבנה מעוקב ממוקד פנים (FCC), גבולות דגנים יעילים במיוחד בלוקים בחדר.

מערכת יחסים של הול-פטר ונכסים מכניים

(ב) משוואה ה- Hall-Petch (FLT:0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מעבר לעוצמה, גרגרי דק משפרים את המיומנות והנוקשות על ידי הפצת עיוות פלסטיק אחיד יותר. דגנים קוארזה, מצד שני, יכול להוביל ל anisotropy בתכונות מכניות בגלל נטייה גבישית מעדיפה, לעתים קרובות וכתוצאה מכך חוסר יכולת צורה והתנגדות עייפות מופחתת. עבור רכיבים הנמצאים בעומס מחזורי - כגון רכיבי מטוסים או חלקי רכב - גודל אחיד - בגודל גרגרי של 50T ארוך יכול להיות מופחת של דגנים.

טכניקות מדידה גודל Grain Size Measurement

מדידה בגודל דגנים גבוהה חיונית לפיתוח איכות בקרה ותהליך.השיטה המסורתית לינארית (ASTM E112) נחשבת מספר הצטלבות גבול דגנים לאורך קו מבחן על דגימה מלוטשת ומטושטשת. אלקטרון אחורית אלקטרון (EBSD) מספק מפות נטיות המוכיחות גבולות דגנים עם דיוק גבוה וזיהוי מוטציות.

גורמים המשפיעים על גודל גרלין במהלך החדירה החמה

תהליך החדירה משלב טמפרטורה גבוהה (בדרך כלל 350-500 מעלות צלזיוס לאלומיניום), עיוות פלסטי גדול, ולעתים קרובות קירור מהיר.כל אחד מהמשתנים האלה משפיע על התחרות בין הזיכוך של דגנים באמצעות התחדשות וגידול באמצעות מנגנונים סטטיים או דינמיים.

טמפרטורה וגרין צמיחה Kinetics

הטמפרטורה היא הפרמטר המשפיע ביותר השולט בגודל 380. בטמפרטורות גבוהות, שיעורי דיפוזיה אטומיים להגדיל באופן אקספוננציאלי, נסיעה של הגירה בגבול דגנים ו coarsating.היחסים הבאים משוואה מסוג Arrhenius-type: קצב גידול ⁇ (Q/RT), שבו Q הוא כוח ההפעלה עבור דגנים הגבול באופן כללי (בדרך כלל 80-120 kJ / אלומיניום).

טמפרטורה ⁇ בתוך השטר גם משנה.השכבות החיצוניות, במגע עם מיכל, לעתים קרובות לחוות עיוות הרהר גבוה יותר והיסטוריה תרמית אחרת, וכתוצאה מכך גודל גרגר מן פני השטח למרכז.שליטה חימום של מיכל ומת יכול למזער את ה ⁇ s האלה. Modating את הפרופיל התרמית - באמצעות חימום, רב-אזור שליטה, או thermocouple - מאפשר משובים יותר על פני גודל גרגר.

שיעור העיוות וההתאוששות הדינמית

במהלך רטידוד חם, החומר עובר זנים פלסטיק גדולים בשיעורי מתח גבוהים (בדרך כלל 1–100 scioFLT:0-1,103FLT:1) זה עיוות אינטנסיבי מניע התחדשות דינמי (DRX), שבו גרגרי חנק חינם חדשים (Dolate) ומתפתחים בתוך המיקרופורים, מנפח את גודל הדגנים.

מהירות החדירה (מהירותם) משפיעה ישירות על קצב הזן.מהירויות של החדירה מהירה יותר להגדיל Z, קידום דגנים דקנים, אבל גם להעלות את החום שנוצר על ידי עבודה פלסטית, אשר יכול להתחיל הזיכוך.המאזן בין חימום וקירור מן המתים הוא עדין.העיתונות המודרנית של חדירה לשימוש ניטור טמפרטורה בזמן אמת ובקרת מהירות הסתגלות כדי לשמור את החומר בטווח האופטימלי Z עבור רבים.

Alloy הנקה וגרין Refiners

(הופנה מהדף [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]] [[[[[[1966]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924

סורק (Sc) הוא הזיקוק החזק ביותר לאלומיניום, אשר יוצר קוהרנטי אלפאל:0303033FLT:1Sc חלקיקים שנשאר יציב עד 400 מעלות צלזיוס, עם זאת, את גבולות העלות הגבוהה שלה להשתמש כדי ליישומים אוויריים מיוחדים והגנה. סגסוגת מסחרית רבים עכשיו לשלב שילוב של Zr ו- Sc כדי להשיג הן גרגר והתחממות.

Cooling Rate and Quenching Effects

לאחר החדירה, הפרופיל יוצא מן המוות ובדרך כלל מוטבע על ידי מטוסי דגנים, מים ערפל, או אמבטיה מים. Rapid קירור מדכא את צמיחת הדגנים על ידי צמצום הזמן בטמפרטורה גבוהה.עבור ⁇ סגסוגת קשה כמו 6061 או 6063, quenching גם יכול להקפיץ את גודל המים המהיר ביותר, אך גם מעכב את גודל הניקוי המהיר ביותר של מים זורמים.

חשיבות בקרת גודל Grain עבור יישומים

שימושים שונים מקצה לכפות דרישות ספציפיות על גודל דגנים, והשגת מטרות אלה חיונית לתקני התעשייה ולפרטים של הלקוחות.

המונחים: space Components

יישומים אוויריים דורשים יחסים גבוהים במשקל, עמידות עייפות גבוהה, ופגיעה סובלנות. עבור extrusions in מטוסים ממזג אוויר מחרוזת, חוטי כנף, ומסילות מושב, גודל גרגר בסדר, אחיד (בדרך כלל <50 μm) חיוני לפגוש את ASTM B221 ו- AMSs דגנים יכול להוביל לשבר גרוע וצמיחה מהירה תחת עומס כבד של פחמן CSTR.

משקל האור

דחיפה של תעשיית הרכב לחומרים קלים הובילה צמיחה מהירה באלומיניום של מערכות ניהול דגנים, תת-מסגרות, ומפרטים סוללה.עבור ספיגת אנרגיה במהלך התרסקות, גודל דגנים דק (10-30 מיקרומטר) משפר את הדלונות ומונע שברים של דגנים גדולים - בזריקת לחץ חזק מדי עבור דגנים, כוח התשואות דינמי ועבודה קשה הם רגישים לגודל דגנים: דגנים חמים לעתים קרובות כמו דגנים מלאים דגנים.

בנייה ופרופילים מבניים

בבנייתם ובבניה, הדרים לקירות וילונות, מסגרות החלון, ו Handrails חייבים לעמוד בקריטריונים אסתטיים.איכות סיומו של Surface End קשורה ישירות לגודל דגנים: דגנים משובחים מייצרים משטח מוטבע עם אחידות צבע עקבית. דגנים קוארזה יכולים לגרום "קלף כתום" לאחר יצירת או aodizing, אשר אינו מקובל על פרופילים ארכיטקטוניים גלויים.

טכניקות ל- Controlling Grain Size

ניהול טמפרטורה ו עיצוב Die

בקרת טמפרטורה מוקדמת מתחילה עם החיוב לפני החימום.מדת חימום בכבשה ⁇ או באמצעות ניכוי preheaters להבטיח כי כל החיוב מגיע לטמפרטורת היעד לפני extrusion. Die design גם ממלא תפקיד: מת עם אורך רבבות נדיבים וזווית קרקע מבוקרת משפיע על העיוות והדור החום בממשק החומרי-die.

Alloy Selection and Minor Additions

בחירת ⁇ הנכונה עבור היישום הוא הצעד הראשון. עבור extrusions ספוגים, ⁇ עם אלמנטים של דגנים כגון 6063 (נמו נמוך, extrudability) לייצר גרגרי דק יותר מ 6061 בתנאים דומים. כאשר כוח גבוה נוסף הוא תוספת 0-0.2% Zr או 0.05-0.15% C יכול ליצור פיזור כי סיכות דגנים האחרונים כגון סגסוגת של 5.02.

אופטימיזציה תהליכים וסימפוציה

צמחי extrusion מודרניים משתמשים בשליטה תהליכים סטטיסטיים (SPC) ולמידה של מכונה כדי להתאים פרמטרים בזמן אמת. על ידי ניטור טמפרטורה, לחץ, מהירות, אלגוריתמים יכולים לחזות כאשר דגנים coarsating הוא סביר ולהתאים את המהירות או קצב קירור. על ידי ניטור של כלי סימבנדרום שילוב של אוטומאטה או מודל שדה שלב יכול לחזות גודל דגנים יקר כתפקוד של תהליכים משתנים.

עיבוד לאחר-Extrusion Thermomechanical Processing

כאשר גודל הדגנים הרשום אינו עומד מפרטים, טיפולים לאחר-טקסון יכולים לעזור. a rerystallization anneal (למשל, 350 מעלות צלזיוס למשך שעה אחת עבור 6061) יכול להמיר מבנה דגנים מעורב לגודל גרגר אחיד בגודל גרגר עדין באמצעות רכיבי הדבקה סטטיים (אך), תוספת זו ושעה.

אתגרים ומגמות עתידיות

למרות ההתקדמות, שליטה בגודל של דגנים באלומיניום חם extruded נשאר מאתגר.האינטראקציה המורכבת בין כימיה ⁇ , טמפרטורה, קצב מתח, וגיאומטריה למות עושה מודלים חיזוי קשה. צמחי extrusion רבים מסתמכים על ידע אמפירי ולא פיזיקה בסיסית, המוביל לחוסן בין אצילות ושינויים.

כיוונים עתידיים כוללים את השימוש ברשתות עצביות מלאכותיות המאומנים על נתוני חיישן בזמן אמת כדי לחזות ולבקר בגודל של גרגר.ייצור אדרטיבי הוא גם מתערב עם חדירה: תהליכים היברידיים המשלבים חדירה חמה עם עיוות פלסטי חמור (למשל, שינוי חד-משמעי בגודל של זרם) יכולים גם לייצר שינויים אולטרה-דלקתיים עם תכונות ייחודיות.

מסקנה

בקרת גודל Grain אינה מדד איכות משנית ברכיבי אלומיניום חמים - היא מכריעה עיקרית של ביצועים מכניים, איכות פני השטח, והתאמה יישומים. באמצעות הממשק של טמפרטורה, שיעור עיוות, סגסוגת ואסטרטגיה קירור, יצרנים יכולים להשיג את הנאות, אחיד מבנים הדורשים על ידי אווירור, תעשיות רכב, בנייה.

(ב) ◄ .

  • ASM International - Grain Size and Its Impact on Mechanical Properties:0.ASM InternationalearFLT 1
  • מערכת יחסים של הול-פטר (Hall-Petch) בסגסוגת אלומיניום:0Matmatch.
  • מנגנוני טיהור דינמי באלומיניום:0.MDPI MetalscioFLT 1
  • טכנולוגיית הפלסטיה אלומיניום מאת פלאסמיה S. (הופנה מהדף) - ראה את ה-FLT:0Aluminum AssociationFLT:1 להנחיות.