Metals'te Mekanik Anisotropy'nin Temelleri
Mekanik anisotropy, malzemenin iç yapısına göre farklı yönlerde ölçülen materyal özelliklerindeki varyasyonu açıklar. Polykristalline Metallerde, bu yönsel bağımlılık tahılların kolektif hizalarından, kristalinografik dokulara ve ikinci faz parçacıklarının dağılımına bağlı olarak ortaya çıkar.Bir metal bileşeninin ortaya çıkardığında, itenç davranışına yanıtını uygular, sıkıştırır, sıkıştırır, oar veya döngüsel ve iyonik dokular; yükleme yönüne bağlı olarak değiştirir.
Bir metaldeki bireysel tahıllar belirli kristalografik yönelimlere sahip olabilir. Bu yönelimler, büyük malzemedeki olmayan sistemlerde, makrooskopik özellikler bu yöndeki bağımlılığı dikkate alır, çünkü anisotropik bir bileşen bir eksen boyunca iyi performans gösterir ancak başka bir yandan erkenden başarısız olur.Bu eğilim özellikle de güvenlik marjlarının sıkı ve başarısızlık modlarının tam olarak anlaşılabileceği endüstrilerde kritik hale gelir.
Bu anisotropy'nin derecesi ve karakteri deformasyon yolunda, sıcaklık, su basıncı ve sonraki termal tedavilere bağlıdır; çünkü yüksek sıcaklık ve büyük plastik sular birleştirir, son anisotropy'nin bileşenini yöneten ayırt edici mikrotural özellikler üretir.
Sıcak Filtre Mikroyapı ve Texture
Sıcak Cut, tekrar kristalizasyon noktasının üzerindeki sıcaklıklarında sertleştirici kuvvetlere bir metal faturası konularını, istenen haçın bir parçasıyla malzemeyi zorlamak.Bu suşit yolu, mühendislerin mekanik davranışı tahmin etmek zorunda olduğunu anlamaları gerekir.
Elongation and Sort
Sıcak ekstrüzyon sırasında, bireysel tahıllar malzeme akışı yönünden elongate. Bu bilgisel tahılların yönü, optikler tarafından görünür hale gelen ve sabit hareketlere bağlı olarak, sabit olmayan alanlara göre hareket eden tahıl sınırlarına göre daha az görünür hale gelir.
Yüzeydeki deneyimlere yakın malzeme, güneş duvarları ile sürtünme nedeniyle daha yüksek hear sular ve daha yoğun bir dokuya sahip olan bir komplekstir.Bu yüksek çözünürlükte deformasyon, mikroyapıda bir araya gelir.
Kristalografik Texture Development
Zenginlik şeklinin ötesinde, sıcak bir yapıştırıcı ve bakır, örneğin çelik ve alaşımlar; velt; 100-gt; bu fiber bileşenlerin göreceli hacimleri malzeme kompozisyonuna, ısıtılmasına ve susmasına bağlı olarak, polyester ve bakıra bağlı olarak, Lowry-merkezli bir tel doku oluşturur.In body-centered twin fiber doku (BCC) Metaller çelik ve alaşımlar, ve dokular, vb.
Texture geliştirme mekanik özellikler üzerinde doğrudan ve doğrulanabilir bir etkiye sahiptir. Schmid faktörü, bu da çözümü aktif kayma sistemleri üzerinde belirler, uygulanan yüke göre kristalografik yönelimli olarak değişir.Bir dokuda yüksekte, bazı tahıl yönlendirmeleri belirli yükleme yollarına göre daha olumlu bir şekilde yönlendirilir, örneğin güçlü velt;111> alüminyum spreyler, alüminyum dokular, transistasyonlara kıyasla% 15-30 daha yüksek üretebilir.
Elektron geri dönüşleri gibi deneysel karakterizasyon teknikleri ve X-ray diffraction pole rakam analizi, mühendislerin doku yoğunluğunu ölçmek ve mevcut belirli doku bileşenlerini tanımlamak için izin verir.Bu veriler, eklenmiş parçaların iyi doğrulukla sonuçlanmasını tahmin edebilir.
Residual Stress Fields
Sıcak Capsule iki birincil mekanizmayla canlı stresler getiriyor: Üst katta diferansiyel plastik deformasyon ve ısıtıcı sonrası soğutmaya bağlı olmayan soğutma sıcaklığı ve faz dönüşümleri ısı-reteratif alaşımları daha fazla hear deformasyonu, içten daha fazla stres durumunda. Birçok üründe, yüzeyin sıkıştırıldığı zaman, sıkıştırılabiliyor.
Bu kalıntı stres alanları, görünüşte anisotropy üretmek için uygulanan yüklerle etkileşime girer. Transverse yönde daha düşük verim gücüne sahip görünen bir bileşen aslında uygun bir oturma işlemine ve ekleyen işlem veya ısı tedavi edildikten sonra, bazen bu tür uzun süreli stresleri tekrar dağıtmaya yardımcı olabilir.
Mekanik Özellikler Üzerindeki Sayısal Etkileri
Mekanik anisotropy'nin etkisi birden fazla mülk ölçümlerinde ortaya çıkmaktadır. Mühendisler güç, nihai çekme gücü, en yüksek dayanıklılık, yorgunluk direnci ve kırılma sertliği, yönlendirme ile değişebilir.Bu veriler uygun malzeme seçimi, tasarım izin edilebilirleri ve süreç optimizasyonu sağlar.
Güçlü ve Ultimate Çekme Güçleri Anisotropy
Metallerde su aisotropy hem doku hem de tahıl morfoloji etkilerinden doğar. Örneğin, alüminyum alaşım 6061 Capsules, uzunlamasına yön veren yapıdaki verim gücü genellikle standart kompleksiyon koşulları için% 10-20 oranında azalır.Bu oran yaşlanma tedavisi ile değişebilir: doğal olarak yaşlanmaya maruz kalanlardan daha yüksek anisotropy, çünkü precipitate yapıdaki kristal doku ile farklı şekilde etkileşime girer.
PPV veya daha yüksek bir çözünürlükte (HCP) kristal yapısına sahip olan magnezyum alaşımları için, eksternal magnezyum kaplamaları, 1.5 ila 2.0 veya daha yüksek çözünürlükte (HCP) yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Ultimate çekme gücü anisotropy benzer eğilimleri takip eder, ancak genellikle güçlü anisotropy'yi göstermeden daha az telaffuz edilir.İş sertleştirme mekanizmaları daha yüksek sularda yönsel bağımlılığı azaltma eğilimindedir, çünkü dislokasyon birikimi ve alt yapı geliştirme kısmen homojenleşir.
Kanallama ve Fracture Davranış
Sıcak ekstrüzyon sadece güç değil, aynı zamanda bir malzeme deforms ve kırıklar gibi etkiler.Elongated tahıl yapıları çatlaklar için tercih edilen yollar yaratır.Inzasyon yüklemesi bazı alaşımlarda transverse'in yarısına uygulanırken, çatlaklar elongated tahıl sınırları boyunca veya uyumlu metalik parçacıklar yoluyla ortaya çıkabilir.
Kombinasyon sertliği ölçümler, ekstrüksiyonel alüminyum alaşımlar açık bir yönlendirme göstermektedir. Uzun zamandır kırık sertliği (küresel yönde transverse) genellikle transiste doğru% 20-40 daha yüksektir (kahkaha yönüne paralel olarak ortaya çıkar).
Inclusion ve ikinci fazlı parçacığı hizalama daha da birisotropy'yi kırarak kırılmaya katkıda bulunur.In Cut, non-metallic dahil olmak üzere, transistimal özellikleri geliştirmek için çok zor bir stratejidir.Bu dizeler transistimal yükleme altındaki tercih edilen kırıklık siteleri olarak hareket eder, bu yöndeki her iki giriş ve sertliği azaltır.
Şişman Yaşam ve Crack Peragation
Şükrümüş bileşenlerin performansı özellikle yüksek döngüsünde, doku kombinasyonu, canlı stres ve dahil edici uçları etkiler, çünkü uygulanan stresle ilgili olarak, yorgunluk çatlakları genellikle yüzey kusurlarına veya stres eksenlerine uygun olarak karşılaştırılabilir.In transverse Oriente, the same installationers become more strong initiators because they present a larger indüktörleri çünkü onlar uygulanan strese daha büyük bir etki sağlarlar.
Crack propagasyon oranları da yönelimle farklıdır.Kırıklık çatlakları için eşanlam stresi yoğunluk faktörü, 345K)), uzun vadede büyüyen çatlaklar için genellikle daha yüksektir.Bu, küçük çatlakların transiste yönlendirmede ortaya çıkmasının daha muhtemel olmasıdır.
Shot peting, yüzey yuvarlanıyor ve diğer mekanik yüzey tedavileri genellikle eksperatif bileşenleri tanıtmak için eklenmiş bileşenlere uygulanır.Bu tedaviler özellikle de tasarımın, ekstrüzyon eksene göre yüklemesi gereken eklenmiş ürünler için değerlidir.
Faktörler Sıcak Bağlantılar sırasında Anisotropy Etkiliyor
Bir ekspektif bileşeninin son anisotropic durumu düzeltilmiyor ancak süreç parametrelerinin dikkatli seçimi ile kontrol edilebilir.In son anisotropic state of antrated component is not correct but can be control through careful Selection Selection between process parameter and result anisotropy allows the customers to ter products for specific applications.
Sıcaklık ve Ram Hız
Sıcaklık, sıcak küvet sırasında doku gelişimini kontrol eden en etkili parametredir. Yüksek frekanslı sıcaklıklar dinamik rekristalizasyonu teşvik eder ve bu da deformasyon dokusunu zayıflatabilir veya değiştirebilir. alüminyum alaşımlarda, yüksek sıcaklıklarda 500 °F'nin üzerindeki sıcaklık artışını olumsuz yönde etkileyebilir.
Ram hız, veya 0.0 oranı, malzeme tarafından deneyimlenen su oranını etkiler. Yüksek hızlı hızlar akış stresi arttırır ve deformasyon bölgesinde adiabatik ısıtmaya yol açabilir.Susajlı ısı hızları önemli olabilir ve 50-100°C (90-180°F) yüksek hızda azalırken, bu yerelleştirilmiş ısıtma, çapraz segment üzerinden gradientler oluşturur.
Sıcaklık ve ram hız arasındaki etkileşim, mekanik özellikleri ve anisotropy'nin arzulanan dengesini üreten bir işlem pencereleri ile bu parametreyi haritalamak için etkin bir şekilde ilişkili olan tek bir değere dönüşür.
Die Geometry ve Lanet
Ölü tasarım, malzemenin ısıtılması sırasındaki bozulma yolunu belirler.Düzük açılarından veya aniden geçişler, yüksek dokulu yüzey tabakaları üreten yoğun hear bölgeleri yaratır.Bu hear dokular, temeldeki deformasyon dokusundan önemli ölçüde farklı olabilir, bir tabakalı anisotropic yapı oluşturmak.
Ölü kağıt arayüzünde yağdırma koşulları yüzey kalitesi ve yakın çevre mikroyapı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.In unlubricated Capsule, in the die wall create a dead metal region where material flow is captured. Material that flows through this zone experience additional shear deformasyon that intensing the sun shear, lead to a more homogeneous micro structure and less sentences.
Çok delik tek bir billetten birden fazla profil üreten, ek karmaşıklık tanıtıyor. Her bir ölü boşluğun içinden akan malzeme, billet ve ölü geometrideki konumuna bağlı olarak farklı bir sualtı tarihini takip ediyor.
Malzeme Kompozisyon ve İlk Mikroyapım
Başlangıç faturalamanın bileşimi hem de indüksiyon sırasında anisotropy'nin gelişimini etkiler ve post-ex Attack tedavilerinin etkinliğini etkiler.Pozisyon veya dispersoidler oluşturan elementler, tahıl sınırlarını ve gerilemeyi ölçebilir, platozminasyon sırasında gelişmiştir.
Fatura vedash'un ilk tahıl yapısı; bir koarse ile kıyasla daha fazla üniformalı, sütunlu bir yapı ile karşılaştırıldığında, önceden bilgilendirilmiş ve mikropartikülleri azaltan ve mikropüresel bir başlangıç noktasını ince, yarı iletkenlik yapısını azaltır.
Mession and Control Strategies
Anisotropy sıcak döngü sürecine doğal olsa da, mühendisler istenmeyen anisotropy'yi en aza indirmek veya faydalı amaçlar için kullanmak için bir dizi strateji geliştirdiler. strateji seçimi uygulama gereksinimlerine ve özel materyal sistemine bağlıdır.
Süreç optimizasyonu Optimizasyonu
Anisotropy'yi kontrol etmek için en doğrudan yaklaşım, belirli bir dizi parametreyi kullanarak, en uygun koşullara sahip olan doku ve tahıl yapısını tahmin etmek için mühendislere izin vermek ve böylece parametrik çalışmalarla en uygun koşullar, uzun ve transistimal özelliklerini içeren yöntemlerin istenen dengelerini tespit edebilir.
Frekans döngüsü boyunca sıcaklık kontrolü kritiktir. Üniformalı fatura sıcaklığı korumak ve deformasyon sırasında sıcaklık artışını kontrol etmek mikroyapı ve retorik stresde gradyanları azaltır. Isoterm Capsule, nerede ölü ve konteynerin en üniformalı üründe muhafaza edildiği, ancak en pahalı ve özel uygulamalarla sınırlı.
Post-Expost Heat Tedavisi
Eksotropy'yi değiştirmek için güçlü bir araç sağlar. Rekristalizasyon noktası, yeniden kristalleşme noktasının üzerindeki sıcaklıklarda yeniden yapılandırılabilir, yeni bir dizi equiaxed tahıl yapısı ile ilgili olarak, yeniden kristalizasyon dokusuna bağlı olarak, tamamen farklı bir tercih edilen yönelimler ortaya çıkabilir.
Yaş-hardenable alaşımlar için, yaşlanma tedavisi seçimi, akran dokusuna olan precipitate yapısını nasıl etkileyebileceğini etkiler. Ticaretten çıkarma, verimdeki güçlü anisotropy'ye karşı dengeli hale gelen, aşırılamanın coarse, işitmeye karşı hazırlıksız ön hazırlıklar yapar.
Stresli rahatlama tedavileri, yeniden kristalizasyon noktasının altında sıcaklıklarda yapılan, rekreasyon noktasının altında yapılan tedavilerin önemli ölçüde tahıl yapısını veya dokusunu değiştirmeksizin ikamet eden geçici stres süperpozisyonun neden olduğu belirgin bir şekilde azaltılması için etkilidir.
Termomechanical Processing Routes
Aşağıdaki deformasyon süreçleri ile kombinasyonlama, ek bir kontrol sunar, örneğin, doku ve tahıl şeklini, son sayfada veya plakadaotropik özellikler üretmek için değiştirebilir. Ek olarak, doku ve tahıl yapısının belirli bölgelerinde yeniden dağıtılmasını sağlar, yerel olarak özel olarak tasarlanmış özellikler oluşturabilir.
Frekansın ardından çok yönlü tahıl yapısını kırıp kristalografik dokuyu rastgeleleştirmek için çok yönlü özellikler için yüksek performanslı alüminyum ve titanyum alaşımların üretiminde kullanılır.
Endüstri için Pratik Örnekler
Sıcak bir yapıştırıcı ile ilgili anisotropy'nin anlaşılması, birden fazla endüstride doğrudan uygulamaları vardır.Uygutlı alüminyum ve titanyum bileşenleri fuselage çerçevelerde, kanat spars ve iniş dişli yapıları içinde kullanılır. Tasarım mühendisleri, uygulanabilir stres seviyelerini ve yaşam tahmin modellerini oluştururken mekanik özelliklere olan bağımlılıklarını hesaba katmalıdır.Uygunluk bileşenleri için sertifika standartları genellikle anisotropy'nin kabul edilebilir sınırları içinde olduğunu doğrulamaları gerekir.
Otomotiv uygulamalarında, eksperatif alüminyum profiller kaza yönetimi yapıları, batarya muhafazaları ve vücut-beyaz bileşenler için yaygın olarak kullanılır.Bu ekspektiflerin atrofikasyon özellikleri kaza olayları sırasında azalır. Longitudinal Capsules, yüksek güçleriyle, aksiyel ezilmiş yükler için mükemmel enerji absorpsiyonunu sağlar. ancak, yan etkilerde deneyimli olanlar gibi, daha düşük transistimal güçlerinin erken başarısızlıklara yol açmasını sağlamak için dikkatli bir tasarım gerektirir.
Tıbbi cihaz endüstrisi, implantlar ve cerrahi aletler için eklenmiş titanyum ve kobalt-chromium alaşımlarını kullanır. Bu malzemelerin yorulma anisotropyu özellikle birincil yükleme eksenleri ve omur çubukları gibi, ki, çiftliği birden fazla yönde yükleme normdur.
Sonuç ve Future Yol
Sıcak ekstrüzyon, yüksek çözünürlükte, yorgunluk direnci ve kırılması için güçlü ve çok yönlü bir üretim sürecidir. Metal bileşenleri tasarlayan mühendisler için, kristal doku gelişimi ve komple uygulamalar için kapalı alanların tanıtılması için temeldir.
Süreç modelleme ve karakterizasyon teknikleri, yüksek enerji X-ray difraksiyon ve nötron diffraction dahil olmak üzere, doku evrimi simülasyonları ile birlikte, şimdi sanal prototyping işlemlerinin doğru tahminine ve kontrol etme yeteneğine devam etmektedir.
İleriye bakıldığında, özellikle de Bulk&mdash için tasarlanmış yeni alaşım sistemlerinin gelişimi; Mekanik işleme ve aisotropy'ye optimize edilen yanıt ile, sürecin yeteneklerini genişletmek için. Katkı ve eklenmeler ancak eklenmiş ön formlar kontrol edilebilir ve belirli performans gereksinimleri için optimize edilebilir bir tasarım değişkeni olarak kullanmak.