Как контролировать температуру нагрева литейных изделий из алюминия?
Слишком высокая температура вызовет трещины?
Контроль температуры нагрева литейных изделий из алюминиевого сплава является ключевым звеном для обеспечения качества литейных изделий.Ниже приведен анализ технологии управления температурой, механизм воздействия температуры и профилактические меры:
I. Технология точного управления температурой нагрева
1Установка температурного порога на основе сорта сплава
|
Пример: при изготовлении 7075 оболочек аккумуляторов компания использует сегментированный контроль температуры: на стадии предварительного нагрева он сохраняется при температуре 400°C в течение 2 часов,и затем нагревают до постоянной температуры 430°C±5°C, чтобы обеспечить полное растворение β-фазы (MgZn2), избегая плавления при низкой температуре плавления (475°C) на границе фазы α+β.
2Оборудование для отопления и система контроля температуры
Газовая печь с сегментированным регулированием температуры: используется трехкамерная печь непрерывного нагрева (камера предварительного нагрева 400°C, камера нагрева 450°C и камера уравнивания 430°C),с инфракрасным термометром (точность ±3°C), а равномерность температуры печи контролируется в пределах ±10°C.
Точный контроль электрической нагревательной печи: вакуумная печь с сопротивлением использует интеллектуальную систему управления температурой PID для нагрева до установленной температуры со скоростью 5°C/мин.и колебание стадии изоляции ≤±5°C, который подходит для чувствительных сплавов, таких как серия 7.
Динамическая компенсация индукционного нагрева: для сложнообразных кованых изделий (таких как многостворчатые конструкции оболочек аккумуляторов),Среднечастотный индукционный нагрев (частота 20-50 кГц) используется для локальной компенсации температуры посредством эффекта вихревого тока, так что разница температуры поперечного сечения меньше 15°C.
3Симуляция температурного поля и мониторинг в режиме реального времени
Симуляция CAE перед кованием: Deform-3D используется для моделирования процесса нагрева и прогнозирования распределения температуры козырька.Симуляция определенного L-образного ковки батареи подкрепления показывает, что температура в углу на 20°C ниже, чем на плоскостиВ фактическом производстве это компенсируется перегородными нагревательными катушками.
Онлайн-инфракрасный термокамер: скорость сканирования 100 кадров в секунду, генерация в режиме реального времени карты температурных облаков, когда обнаруживается местная превышение температуры (например, > установленное значение 15 °C),система автоматически запускает устройство охлаждения воздухом для охлаждения.
II. Анализ механизма трещин, вызванных чрезмерной температурой
1. дефекты конструкции, вызванные тепловыми повреждениями
Три характеристики перегорания:
Окислительные треугольники появляются на границах зерна (когда температура превышает эвтектическую точку плавления, Mg2Si и другие фазы тают);
Границы зерна расширяются и образуют сеть (например, когда 6061 сплав алюминия нагревается при 560 °C в течение 20 минут, соотношение жидкой фазы на границах зерна достигает 3%);
Между дендритами появляются шары переплавления (сплав алюминия 7075 сохраняется при 480°C в течение 1 часа, а фаза Al-Zn-Mg между дендритами тает).
Гранулированные и слабые зерна: когда температура превышает верхнюю границу температуры рекристаллизации (например, 460°C для 7075),размер зерна быстро увеличивается с 10-20 мкм в кованом состоянии до более 500 мкм, пластичность уменьшается на 40%, и трещины возникают вдоль границ зерна во время ковки.
2Концентрация напряжения вызывает трещины.
Разница температур в напряжении: при слишком быстрой скорости нагрева (например, > 15 °C/мин), разница температуры между поверхностью и ядром ковки > 50 °C,генерация теплового напряжения (σ=EαΔT)При σ> прочности материала (например, 7075 при 400°C σs=120MPa) происходит трещины.
Суперпозиция напряжения фазового преобразования: когда алюминиевый сплав 2-х серий нагревается до 500 °C, скорость растворения θ-фазы (CuAl2) неравномерна,и локальное фазовое преобразование напряжение накладывается на напряжение ковки, в результате чего трещина расширяется вдоль границы зерна.
III. Противопоказания к процессу крекинга
1Контроль нагрева и изоляции на склонах
Кривая отопления по ступенчатому типу:
Низкотемпературная секция (200-300°C): скорость нагрева 5°C/мин, устранение внутреннего напряжения корпуса;
Среднетемпературный участок (300-400°C): скорость 10°C/мин, способствует равномерному распределению второй фазы;
Высокотемпературная секция (400 - установленная температура): скорость 5°C/мин, обеспечение равномерной температуры.
Расчет времени изоляции: в соответствии с толщиной блока (мм) × 1,5-2 мин/мм, например, 7075 блока толщиной 100 мм, изоляция 430 °C в течение 2,5-3 ч, так что фаза укрепления полностью растворена.
2. предварительное нагревание и изотермическая ковка
Соответствие температуры формы: перед ковкой формы предварительно нагревают до 250-300 °C (6 серий) или 180-220 °C (7 серий) для уменьшения температурной разницы напряжения, вызванной быстрым охлаждением ковки.
Технология изотермической ковки: ковка с низкой скоростью 0,01-0,1 мм/с на сервопрессе, в то время как встроенный нагревательный стержень в форме поддерживает температуру ковша на ±3 °C,который подходит для сложных тонкостенных оболочек аккумуляторов (толщина стенки <3 мм).
3Предотвращение и выявление трещин
Обработка поверхности перед нагревом: удалить окислительную чешую на поверхности коробки (когда толщина > 0,2 мм, микротрещины под окислительным чешуем расширяются при высокой температуре),и использовать отчистки отстрела или щелочной стирки для предварительной обработки.
Контроль неразрушающего испытания: 100% ультразвуковое обнаружение ошибок (частота 2.5-5 МГц) после ковки для обнаружения ослабления границы зерна, вызванного перегоранием (амплитуда отражения ≥φ2 мм, эквивалент плоского дна отверстия).
Электронная почта:cast@ebcastings.com
