Kontrol suhu pemanasanpaduan aluminiumTemperatur yang berlebihan tidak hanya dapat menyebabkan retakan, tetapi juga menyebabkan berbagai cacat.Berikut adalah analisis teknologi kontrol suhu, mekanisme pengaruh suhu dan tindakan pencegahan:
I. Teknologi kontrol yang tepat dari suhu pemanasan
1. Pengaturan ambang suhu berdasarkan kelas paduan
|
Contoh: Ketika sebuah perusahaan menempa 7075 cangkang baterai, ia menggunakan kontrol suhu tersegmen: dalam tahap prapanas, ia disimpan pada 400 °C selama 2 jam,dan kemudian dipanaskan ke suhu konstan 430°C±5°C untuk memastikan bahwa fase β (MgZn2) benar-benar larut, sementara menghindari peleburan titik leleh rendah eutectic (475 ° C) di batas fase α + β.
2Peralatan pemanasan dan sistem kontrol suhu
Pengendalian suhu segmen tungku gas: tungku pemanas berkelanjutan tiga kamar (kamar prapanas 400 °C, ruang pemanas 450 °C, dan ruang penyeimbang 430 °C) digunakan,dengan termometer inframerah (keakuratan ±3°C), dan keseragaman suhu tungku dikontrol dalam ± 10 °C.
Kontrol yang tepat dari tungku pemanas listrik: tungku resistansi vakum menggunakan sistem kontrol suhu cerdas PID untuk memanaskan ke suhu yang ditetapkan dengan kecepatan 5 °C/menit,dan fluktuasi dalam tahap isolasi adalah ≤±5°C, yang cocok untuk paduan sensitif seperti seri 7.
Kompensasi dinamis pemanasan induksi: Untuk forging berbentuk kompleks (seperti struktur multi-kavitas dari shell baterai),pemanasan induksi frekuensi menengah (frekuensi 20-50kHz) digunakan untuk mengkompensasi suhu secara lokal melalui efek arus pusaran, sehingga perbedaan suhu bagian lintas kurang dari 15°C.
3Simulasi medan suhu dan pemantauan real-time
Simulasi CAE sebelum menempa: Deform-3D digunakan untuk mensimulasikan proses pemanasan dan memprediksi distribusi suhu billet.simulasi dari L-bentuk tertentu baterai bracket menempa menunjukkan bahwa suhu di sudut adalah 20 ° C lebih rendah dari pada pesawatDalam produksi yang sebenarnya, hal ini dikompensasi oleh kumparan pemanas partisi.
Pemindai termal inframerah online: Kecepatan pemindaian 100 frame/detik, pembuatan peta awan suhu secara real time, ketika suhu lokal yang lebih tinggi terdeteksi (seperti > nilai 15°C),sistem secara otomatis memulai perangkat pendingin udara untuk mendinginkan.
II. Analisis mekanisme retak yang disebabkan oleh suhu yang berlebihan
1Kecacatan struktural akibat kerusakan termal
Tiga karakteristik pembakaran berlebihan:
Segitiga oksidasi muncul di batas butir (ketika suhu lebih tinggi dari titik leleh eutectic, Mg2Si dan fase lainnya meleleh);
Batas biji-bijian melebar dan membentuk jaringan (misalnya, ketika 6061paduan aluminiumdipanaskan pada 560°C selama 20 menit, rasio fase cair pada batas butir mencapai 3%);
Bola-bola mencair kembali muncul di antara dendrit (7075paduan aluminiumdipertahankan pada 480°C selama 1 jam, dan fase Al-Zn-Mg antara dendrit meleleh).
Biji-bijian berbutir dan lemah: Ketika suhu melebihi batas atas suhu rekristalisasi (seperti 460°C untuk 7075),Ukuran butir tumbuh dengan cepat dari 10-20μm dalam keadaan palsu menjadi lebih dari 500μm, plastisitas berkurang sebesar 40%, dan retakan terjadi di sepanjang batas butir selama pemalsuan.
2Konsentrasi stres menyebabkan retakan.
Kerusakan tekanan perbedaan suhu: Ketika laju pemanasan terlalu cepat (misalnya > 15 °C/menit), perbedaan suhu antara permukaan dan inti tempa adalah > 50 °C,menghasilkan tegangan termal (σ=EαΔT)Ketika σ > kekuatan yield material (misalnya 7075 pada 400 °C σs = 120MPa), retakan terjadi.
Superposisi tekanan transformasi fase: Ketika paduan aluminium seri 2 dipanaskan hingga 500 °C, laju larutan fase θ (CuAl2) tidak merata,dan tegangan transformasi fase lokal ditumpuk pada tegangan menempa, menyebabkan retakan meluas di sepanjang batas biji-bijian.
III. Langkah-langkah penanggulangan proses retak
1. Pemanasan gradien dan kontrol isolasi
Kurva pemanasan tipe langkah:
Bagian suhu rendah (200-300°C): kecepatan pemanasan 5°C/menit, menghilangkan tegangan internal dari billet;
Bagian suhu menengah (300-400°C): laju 10°C/menit, mempromosikan distribusi yang seragam dari fase kedua;
Bagian suhu tinggi (400 - suhu yang ditetapkan): laju 5°C/menit, memastikan suhu yang seragam.
Perhitungan waktu isolasi: menurut ketebalan billet (mm) × 1.5-2min/mm, misalnya, 7075 billet tebal 100mm, isolasi 430 °C selama 2,5-3h, sehingga fase penguatan benar-benar larut.
2. Die preheating dan isothermal forging
Pencocokan suhu cetakan: sebelum ditempa, cetakan dipanaskan ke 250-300 °C (6 seri) atau 180-220 °C (7 seri) untuk mengurangi tekanan perbedaan suhu yang disebabkan oleh pendinginan cepat tempa.
Teknologi pemalsuan isotermik: Memalsuan dengan kecepatan rendah 0,01-0,1 mm/s pada servo press, sementara batang pemanas yang terintegrasi dalam cetakan mempertahankan suhu billet pada ± 3 °C,yang cocok untuk shell baterai dinding tipis yang kompleks (kekandelan dinding <3mm).
3Pencegahan dan deteksi retak
Pengolahan permukaan sebelum pemanasan: Hapus sisik oksida di permukaan billet (ketika ketebalan > 0,2 mm, retakan mikro di bawah sisik oksida akan berkembang pada suhu tinggi),dan gunakan pencucian tembakan atau alkali untuk pra-pengolahan.
Kontrol pengujian tidak merusak: 100% deteksi cacat ultrasonik (frekuensi 2.5-5MHz) setelah ditempa untuk mendeteksi pelepasan batas butir yang disebabkan oleh pembakaran berlebihan (amplitudo refleksi ≥φ2mm setara lubang dasar datar).
Email:cast@ebcastings.com
Kontrol suhu pemanasanpaduan aluminiumTemperatur yang berlebihan tidak hanya dapat menyebabkan retakan, tetapi juga menyebabkan berbagai cacat.Berikut adalah analisis teknologi kontrol suhu, mekanisme pengaruh suhu dan tindakan pencegahan:
I. Teknologi kontrol yang tepat dari suhu pemanasan
1. Pengaturan ambang suhu berdasarkan kelas paduan
|
Contoh: Ketika sebuah perusahaan menempa 7075 cangkang baterai, ia menggunakan kontrol suhu tersegmen: dalam tahap prapanas, ia disimpan pada 400 °C selama 2 jam,dan kemudian dipanaskan ke suhu konstan 430°C±5°C untuk memastikan bahwa fase β (MgZn2) benar-benar larut, sementara menghindari peleburan titik leleh rendah eutectic (475 ° C) di batas fase α + β.
2Peralatan pemanasan dan sistem kontrol suhu
Pengendalian suhu segmen tungku gas: tungku pemanas berkelanjutan tiga kamar (kamar prapanas 400 °C, ruang pemanas 450 °C, dan ruang penyeimbang 430 °C) digunakan,dengan termometer inframerah (keakuratan ±3°C), dan keseragaman suhu tungku dikontrol dalam ± 10 °C.
Kontrol yang tepat dari tungku pemanas listrik: tungku resistansi vakum menggunakan sistem kontrol suhu cerdas PID untuk memanaskan ke suhu yang ditetapkan dengan kecepatan 5 °C/menit,dan fluktuasi dalam tahap isolasi adalah ≤±5°C, yang cocok untuk paduan sensitif seperti seri 7.
Kompensasi dinamis pemanasan induksi: Untuk forging berbentuk kompleks (seperti struktur multi-kavitas dari shell baterai),pemanasan induksi frekuensi menengah (frekuensi 20-50kHz) digunakan untuk mengkompensasi suhu secara lokal melalui efek arus pusaran, sehingga perbedaan suhu bagian lintas kurang dari 15°C.
3Simulasi medan suhu dan pemantauan real-time
Simulasi CAE sebelum menempa: Deform-3D digunakan untuk mensimulasikan proses pemanasan dan memprediksi distribusi suhu billet.simulasi dari L-bentuk tertentu baterai bracket menempa menunjukkan bahwa suhu di sudut adalah 20 ° C lebih rendah dari pada pesawatDalam produksi yang sebenarnya, hal ini dikompensasi oleh kumparan pemanas partisi.
Pemindai termal inframerah online: Kecepatan pemindaian 100 frame/detik, pembuatan peta awan suhu secara real time, ketika suhu lokal yang lebih tinggi terdeteksi (seperti > nilai 15°C),sistem secara otomatis memulai perangkat pendingin udara untuk mendinginkan.
II. Analisis mekanisme retak yang disebabkan oleh suhu yang berlebihan
1Kecacatan struktural akibat kerusakan termal
Tiga karakteristik pembakaran berlebihan:
Segitiga oksidasi muncul di batas butir (ketika suhu lebih tinggi dari titik leleh eutectic, Mg2Si dan fase lainnya meleleh);
Batas biji-bijian melebar dan membentuk jaringan (misalnya, ketika 6061paduan aluminiumdipanaskan pada 560°C selama 20 menit, rasio fase cair pada batas butir mencapai 3%);
Bola-bola mencair kembali muncul di antara dendrit (7075paduan aluminiumdipertahankan pada 480°C selama 1 jam, dan fase Al-Zn-Mg antara dendrit meleleh).
Biji-bijian berbutir dan lemah: Ketika suhu melebihi batas atas suhu rekristalisasi (seperti 460°C untuk 7075),Ukuran butir tumbuh dengan cepat dari 10-20μm dalam keadaan palsu menjadi lebih dari 500μm, plastisitas berkurang sebesar 40%, dan retakan terjadi di sepanjang batas butir selama pemalsuan.
2Konsentrasi stres menyebabkan retakan.
Kerusakan tekanan perbedaan suhu: Ketika laju pemanasan terlalu cepat (misalnya > 15 °C/menit), perbedaan suhu antara permukaan dan inti tempa adalah > 50 °C,menghasilkan tegangan termal (σ=EαΔT)Ketika σ > kekuatan yield material (misalnya 7075 pada 400 °C σs = 120MPa), retakan terjadi.
Superposisi tekanan transformasi fase: Ketika paduan aluminium seri 2 dipanaskan hingga 500 °C, laju larutan fase θ (CuAl2) tidak merata,dan tegangan transformasi fase lokal ditumpuk pada tegangan menempa, menyebabkan retakan meluas di sepanjang batas biji-bijian.
III. Langkah-langkah penanggulangan proses retak
1. Pemanasan gradien dan kontrol isolasi
Kurva pemanasan tipe langkah:
Bagian suhu rendah (200-300°C): kecepatan pemanasan 5°C/menit, menghilangkan tegangan internal dari billet;
Bagian suhu menengah (300-400°C): laju 10°C/menit, mempromosikan distribusi yang seragam dari fase kedua;
Bagian suhu tinggi (400 - suhu yang ditetapkan): laju 5°C/menit, memastikan suhu yang seragam.
Perhitungan waktu isolasi: menurut ketebalan billet (mm) × 1.5-2min/mm, misalnya, 7075 billet tebal 100mm, isolasi 430 °C selama 2,5-3h, sehingga fase penguatan benar-benar larut.
2. Die preheating dan isothermal forging
Pencocokan suhu cetakan: sebelum ditempa, cetakan dipanaskan ke 250-300 °C (6 seri) atau 180-220 °C (7 seri) untuk mengurangi tekanan perbedaan suhu yang disebabkan oleh pendinginan cepat tempa.
Teknologi pemalsuan isotermik: Memalsuan dengan kecepatan rendah 0,01-0,1 mm/s pada servo press, sementara batang pemanas yang terintegrasi dalam cetakan mempertahankan suhu billet pada ± 3 °C,yang cocok untuk shell baterai dinding tipis yang kompleks (kekandelan dinding <3mm).
3Pencegahan dan deteksi retak
Pengolahan permukaan sebelum pemanasan: Hapus sisik oksida di permukaan billet (ketika ketebalan > 0,2 mm, retakan mikro di bawah sisik oksida akan berkembang pada suhu tinggi),dan gunakan pencucian tembakan atau alkali untuk pra-pengolahan.
Kontrol pengujian tidak merusak: 100% deteksi cacat ultrasonik (frekuensi 2.5-5MHz) setelah ditempa untuk mendeteksi pelepasan batas butir yang disebabkan oleh pembakaran berlebihan (amplitudo refleksi ≥φ2mm setara lubang dasar datar).
Email:cast@ebcastings.com
