Hợp kim nhôm nhỏ được rèn

Các bộ rèn chết hợp kim nhỏ của hợp kim nhỏ đề cập đến các thành phần hợp kim nhôm được sản xuất thông qua quá trình rèn khuôn, có kích thước tương đối nhỏ (thường cân từ hàng chục gram đến vài kg Độ xốp, co ngót) và hình thành các dòng chảy xơ liên tục . Điều này giúp tăng cường đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu, đặc biệt là sức mạnh, độ bền, tuổi thọ mỏi và khả năng chống va chạm .

Lớp hợp kim nhôm phổ biến và đặc điểm của chúng:Hợp kim 6061 (Sê-ri Al-Mg-Si):

Đặc trưng: Sức mạnh trung bình, Kháng ăn mòn tuyệt vời, Khả năng hàn tốt và Khả năng máy móc . Một trong những hợp kim đa năng và được sử dụng rộng rãi nhất .}

Các yếu tố hợp kim chính: Magiê (mg), silicon (si), đồng (Cu), crom (cr) .

Hợp kim 6082 (Sê-ri Al-Mg-Si):

Đặc trưng: Cường độ cao hơn 6061, đặc biệt là các đặc tính cơ học tốt hơn trong các phần dày hơn, với khả năng chống ăn mòn tốt và khả năng hàn .

Các yếu tố hợp kim chính: Magiê (mg), silicon (si), mangan (mn) .

7075 Hợp kim (Sê-ri Al-Zn-Mg-Cu):

Đặc trưng: Sức mạnh cực cao, Sức mạnh năng suất cao, Hiệu suất mệt mỏi tuyệt vời . Hợp kim cường độ cao thường được sử dụng trong hàng không vũ trụ, nhưng nhạy cảm với vết nứt ăn mòn căng thẳng trong T6 Temper .}

Các yếu tố hợp kim chính: Kẽm (zn), magiê (mg), đồng (Cu), crom (cr) .

Vật liệu cơ bản:

Nhôm (AL): Cân bằng

Vụ tạp được kiểm soát:

Nội dung của các tạp chất như sắt, silicon, mangan và titan được kiểm soát nghiêm ngặt theo cấp hợp kim cụ thể để tối ưu hóa hiệu suất .

Quy trình sản xuất (cho những cái chết nhỏ): Quy trình sản xuất cho các bộ phận chết hợp kim nhôm nhỏ nhấn mạnh độ chính xác và hiệu quả, nhằm mục đích thu được các thành phần hình dạng gần lưới với các đặc tính cơ học tuyệt vời thông qua một hoặc nhiều bước hình thành khuôn .}

Chuẩn bị và cắt nguyên liệu thô:

Các thỏi chất lượng cao hoặc thanh đùn được chọn làm phôi giả . vật liệu phải trải qua phân tích thành phần hóa học nghiêm ngặt và kiểm tra khiếm khuyết nội bộ cần thiết (E . G., siêu âm)

Độ dài và trọng lượng phôi được cắt chính xác theo kích thước rèn, hình dạng và yêu cầu sử dụng vật liệu .

Sưởi ấm:

Các phôi được làm nóng đồng đều trong lò rèn được kiểm soát chính xác với phạm vi nhiệt độ biến dạng dẻo . Các hợp kim khác nhau có nhiệt độ rèn tối ưu khác nhau để đảm bảo độ biến dạng dẻo đủ trong khi tránh bị quá mức .

Chết hình thành:

Sử dụng búa rèn, máy ép thủy lực hoặc máy ép vít, phôi được làm nóng được đặt vào một khuôn được thiết kế sẵn và được hình thành bởi một hoặc nhiều lần tấn công/áp suất chính xác

Giả mạo đa đường: Đối với các bộ phận nhỏ có hình dạng phức tạp, rèn trước và hoàn thiện, hoặc thậm chí rèn chết nhiều giai đoạn, có thể được yêu cầu để đạt được hình dạng mong muốn .

Định hình gần ròng: Die rèn nhằm mục đích đạt được định hình gần net, giảm thiểu phụ cấp gia công tiếp theo .

Cắt tỉa:

Sau khi rèn, đèn flash dư xung quanh ngoại vi của rèn được gỡ bỏ .

Xử lý nhiệt:

Giải pháp xử lý nhiệt: Việc rèn được làm nóng đến một nhiệt độ cụ thể và được giữ trong thời gian đủ để cho phép các phần tử hợp kim hòa tan vào dung dịch rắn .

Làm dịu đi: Làm mát nhanh từ nhiệt độ giải pháp, thường bằng cách làm nguội nước hoặc làm nguội polymer, để giữ lại dung dịch rắn siêu bão hòa .

Điều trị lão hóa:

Lão hóa nhân tạo (T6 Temper): Cung cấp sức mạnh và độ cứng tối ưu .

Thiếu hụt hoặc quá mức (e . g ., T73, T76 Tempers): Được sử dụng để cải thiện khả năng chống nứt ăn mòn và chống tẩy da chết cho một số hợp kim nhất định (như 7075), mặc dù với độ giảm nhẹ về cường độ .

Làm thẳng & giảm căng thẳng (nếu được yêu cầu):

Có thể cần phải thẳng cơ học sau khi dập tắt để điều chỉnh kích thước và hình dạng .

Đối với một số bộ phận có độ chính xác cao hoặc những bộ phận yêu cầu gia công tiếp theo, kéo dài hoặc giảm căng thẳng nén (E . G ., T651/T7351 Tempers) có thể được thực hiện để giảm căng thẳng dư và giảm thiểu biến dạng gia công {}}}}

Hoàn thiện & kiểm tra:

Deburring, bắn peening (cải thiện hiệu suất mỏi bề mặt), kiểm tra kích thước, kiểm tra chất lượng bề mặt .

Cuối cùng, thử nghiệm không phá hủy toàn diện (e . g ., thâm nhập, siêu âm) và các thử nghiệm thuộc tính cơ học được thực hiện để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các thông số kỹ thuật .

Các tính chất cơ học của các bộ phận chết hợp kim nhôm nhỏ khác nhau tùy thuộc vào loại hợp kim cụ thể và tính khí xử lý nhiệt, nhưng thường vượt trội so với các vật đúc và nhiều sản phẩm được rèn của cùng cấp .}

Tính đồng nhất về tài sản và dị hướng:

Quá trình rèn chết căn chỉnh luồng hạt dọc theo đường viền của bộ phận, dẫn đến các thuộc tính tuyệt vời theo hướng tải chính .

So với các tấm hoặc đùn, các rèn thường thể hiện các thuộc tính ngang (vuông góc với hướng biến dạng chính), với tổng thể ít bất đẳng hướng .}

Cấu trúc vi mô của việc rèn chết hợp kim nhôm nhỏ là lý do cơ bản cho các thuộc tính cơ học tuyệt vời của chúng .

Các tính năng vi cấu trúc chính:

Cấu trúc hạt tinh chế và dày đặc:

Quá trình rèn hoàn toàn phá vỡ các loại hạt thô, tạo thành các loại hạt mịn, đồng nhất và dày đặc và các hạt bị biến dạng kéo dài dọc theo các đường dòng kim loại . Điều này cải thiện đáng kể độ rộng, độ dẻo dai và tính mạng mệt mỏi, và loại bỏ các thách thức

Dòng hạt được tối ưu hóa và liên tục:

Đây là đặc điểm quan trọng nhất và lợi thế của việc rèn chết . Khi các dòng kim loại trong khoang chết, các hạt của nó được kéo dài và hình thành các dòng chảy sợi liên tục phù hợp với hình học của bộ phận. Điện trở trong các khu vực quan trọng (e . g ., góc, cạnh lỗ) .

Phân bố đồng đều của các giai đoạn tăng cường (kết tủa):

Sau khi xử lý nhiệt và lão hóa dung dịch, các giai đoạn tăng cường (e . g ., mg₂si trong chuỗi 6xxx, mgZn₂ trong chuỗi 7xxx) kết tủa đồng đều

Kiểm soát chính xác quá trình lão hóa đảm bảo kích thước và phân phối tối ưu của các kết tủa trong khi tránh kết tủa ranh giới hạt liên tục có hại, do đó đảm bảo khả năng chống ăn mòn tốt .

Độ sạch luyện kim cao:

Sắp rèn là dày đặc bên trong, không có khiếm khuyết (như co ngót, độ xốp, vùi thô) . thông qua kiểm soát nghiêm ngặt các tạp chất nguyên liệu, độ dẻo dai và sức đề kháng mệt mỏi của vật liệu được cải thiện hơn nữa .

Lối sai hợp kim nhôm nhỏ có thể đạt được độ chính xác cao và hình dạng phức tạp trong sản xuất .

Khả năng tùy chỉnh:

Thiết kế và sản xuất chết có thể được thực hiện dựa trên các mô hình CAD khách hàng chi tiết và bản vẽ kỹ thuật, cho phép rèn tùy chỉnh cao .

Các dịch vụ như hình thành trước, rèn hoàn thiện, cắt tỉa, xử lý nhiệt và gia công thô/hoàn thiện có thể được cung cấp .

Các tính chất của hợp kim nhôm phụ thuộc rất nhiều vào tính khí xử lý nhiệt .

Hướng dẫn lựa chọn tính khí:

6061/6082 Hợp kim: Thông thường sử dụng tính khí T6 để có được sự kết hợp tốt nhất giữa sức mạnh và khả năng chống ăn mòn .

7075 Hợp kim: Tùy thuộc vào độ nhạy của ứng dụng đối với SCC (vết nứt ăn mòn ứng suất), chọn T6 (cường độ cao nhất, SCC nhạy cảm) hoặc T7351/T7651 (giảm nhẹ cường độ, nhưng SCC tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời) .

Khai tạo hợp kim nhôm nhỏ thường có khả năng vận động tốt, nhưng khả năng hàn khác nhau tùy thuộc vào loại hợp kim .

Hướng dẫn chế tạo:

Khả năng gia công: Hầu hết các bộ phận hợp kim nhôm trong T6/T7351 Tempers có khả năng vận động tốt, cho phép các bộ phận có chất lượng bề mặt cao và độ chính xác kích thước .

Khả năng hàn: 6xxx series hợp kim (e . g ., 6061, 6082) có khả năng hàn tuyệt vời và có thể được hàn hợp pháp thông thường . và mất sức mạnh nghiêm trọng . Do đó, hàn nhiệt hạch nói chung không được khuyến khích và các kỹ thuật hàn trạng thái rắn cơ học hoặc tiên tiến (e . g ., hàn ma sát, ma sát hàn fsw)

Ứng suất dư: Rút ra có thể có ứng suất dư . đặc biệt đối với các bộ phận gia công chính xác, TXX51 (bao gồm giảm căng thẳng) nên được xem xét và các đường dẫn gia công thích hợp được sử dụng .}}}}}}}}}}}}}}}

Khả năng chống ăn mòn của các loại rèn chết hợp kim nhôm nhỏ khác nhau tùy thuộc vào loại hợp kim và tính khí xử lý nhiệt, nhưng nói chung, nó có thể đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng thông qua các biện pháp bảo vệ thích hợp .}

Chiến lược bảo vệ ăn mòn:

Lựa chọn hợp kim và tính khí: Chọn tính khí hợp kim và xử lý nhiệt phù hợp nhất dựa trên môi trường ăn mòn và các yêu cầu về sức mạnh . cho các ứng dụng sê -ri 7xxx với SCC hoặc nguy cơ ăn mòn tẩy da chết, T7351 hoặc T7651 Tempers là bắt buộc .}}}}}

Xử lý bề mặt:

Anod hóa: Phương pháp bảo vệ phổ biến và hiệu quả nhất, tạo thành màng oxit dày đặc trên bề mặt rèn, tăng cường ăn mòn và kháng mòn .

Lớp phủ chuyển đổi hóa học: Phục vụ như là sơn lót tốt cho sơn hoặc chất kết dính, cung cấp bảo vệ ăn mòn bổ sung .

Hệ thống lớp phủ hiệu suất cao: Lớp phủ chống ăn mòn có thể được áp dụng trong môi trường cực kỳ ăn mòn .

Quản lý ăn mòn điện: Khi tiếp xúc với các kim loại không tương thích, các biện pháp cô lập (e . g ., các miếng đệm, lớp phủ cách điện) phải được thực hiện để ngăn chặn sự ăn mòn điện .

Các tính chất vật lý của các bộ phận chết hợp kim nhôm nhỏ là những khía cạnh quan trọng để xem xét thiết kế .

Cân nhắc thiết kế:

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng: Rút hợp kim nhôm cung cấp tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vời, khiến chúng trở thành một lựa chọn lý tưởng cho thiết kế nhẹ .

Độ tin cậy: Sự kết hợp của quá trình rèn và các đặc điểm hợp kim kết thúc các phần với sự mệt mỏi tuyệt vời và khả năng chống va đập, đảm bảo dịch vụ dài hạn dưới tải trọng nghiêm trọng .

Tích hợp các hình dạng phức tạp: Rèn chết có thể tạo ra hình học phức tạp gần lưới, giảm đáng kể gia công tiếp theo, giảm chi phí sản xuất và thời gian dẫn đầu .

Tính linh hoạt: Các loại khác nhau của các loại hợp kim nhôm có đặc điểm hiệu suất riêng biệt, cho phép lựa chọn dựa trên nhu cầu ứng dụng cụ thể, phục vụ cho một loạt các lĩnh vực từ ngành công nghiệp nói chung đến hàng không vũ trụ .}

Kiểm soát chất lượng cho việc rèn chết hợp kim nhôm nhỏ là vô cùng quan trọng, bao gồm tất cả các giai đoạn từ nguyên liệu thô đến các sản phẩm cuối cùng .

Quy trình kiểm tra tiêu chuẩn:

Chứng nhận nguyên liệu thô:

Phân tích thành phần hóa học để đảm bảo tuân thủ AMS, ASTM, EN, v.v .

Kiểm tra khiếm khuyết nội bộ (e . g ., kiểm tra siêu âm) để đảm bảo các phôi không có khuyết tật bên trong .}

Theo dõi quá trình giả mạo:

Giám sát thời gian thực về nhiệt độ rèn, áp suất và điều kiện chết .

Kiểm tra ngẫu nhiên trong quá trình về hình dạng rèn và kích thước .

Giám sát quá trình xử lý nhiệt:

Tính đồng nhất của nhiệt độ lò (mỗi AMS 2750E Lớp 1 hoặc 2) và kiểm soát thời gian, đặc biệt là kiểm soát chính xác của lão hóa nhiều giai đoạn .

Làm nguội nhiệt độ phương tiện và điều khiển cường độ kích động .

Phân tích thành phần hóa học:

Xác định lại thành phần hóa học hàng loạt của các lần rèn cuối cùng .

Kiểm tra tài sản cơ học:

Kiểm tra độ bền kéo: Các mẫu được lấy từ các vị trí và hướng đại diện để kiểm tra UTS, YS, EL .

Kiểm tra độ cứng: Các phép đo đa điểm để đánh giá tính đồng nhất tổng thể .

Kiểm tra tác động: Charpy V-notch TÁC ĐỘNG nếu được yêu cầu .

Thử nghiệm độ bền gãy: Kiểm tra K1C hoặc JIC cho các thành phần quan trọng (đặc biệt quan trọng đối với chuỗi 7xxx) .

Thử nghiệm Cracking Ăn mòn (SCC):

Kiểm tra độ nhạy của SCC (E . g ., thử nghiệm vòng C) cho các hợp kim sê-ri 7xxx (đặc biệt là trong T6 Temper) để đảm bảo điện trở SCC của chúng đáp ứng các yêu cầu .

Thử nghiệm không phá hủy (NDT):

Kiểm tra siêu âm (UT): Kiểm tra khiếm khuyết nội bộ 100% cho tất cả các phần rèn quan trọng để đảm bảo không có lỗ chân lông, vùi, phân tách, v.v ....

Kiểm tra thâm nhập (PT): Kiểm tra bề mặt 100% để phát hiện các khiếm khuyết phá vỡ bề mặt .

Kiểm tra hiện tại Eddy (ET): Phát hiện các khiếm khuyết bề mặt và gần bề mặt, cũng như tính đồng nhất vật liệu .}

Phân tích vi cấu trúc:

Kiểm tra kim loại để đánh giá kích thước hạt, liên tục dòng hạt, mức độ kết tinh lại, hình thái kết tủa và phân phối, v.v.

Kiểm tra chất lượng bề mặt và chiều:

Các phép đo chính xác bằng cách sử dụng calip, micromet, máy đo tọa độ (CMM) hoặc dụng cụ đo quang .

Phép đo độ nhám bề mặt .

Tiêu chuẩn và chứng chỉ:

Tuân thủ ASTM B247 (rèn hợp kim nhôm), EN 15908 (Hợp kim nhôm và nhôm - rèn), AMS (Thông số kỹ thuật vật liệu không gian vũ trụ, E . G {{4}

Chứng chỉ hệ thống quản lý chất lượng: ISO 9001, AS9100 (cho lĩnh vực hàng không vũ trụ) .

EN 10204 Loại 3 . 1 Báo cáo kiểm tra vật liệu có thể được cung cấp và chứng nhận độc lập của bên thứ ba có thể được sắp xếp theo yêu cầu của khách hàng.

Lối rèn chết hợp kim nhôm nhỏ được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau do tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vời, độ tin cậy cao và hiệu quả sản xuất .

Các khu vực ứng dụng chính:

Ngành công nghiệp ô tô: Các thành phần hệ thống treo (e . g ., cánh tay điều khiển, đốt tay lái), các thành phần bánh xe, gắn động cơ, các thành phần truyền động, bộ phận phanh, để giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất .

Không gian vũ trụ: Các thành phần cấu trúc máy bay (e . g ., dấu ngoặc, đầu nối, bộ đính kèm, các thành phần bánh răng hạ cánh), các thành phần động cơ, đầu nối quan trọng .}

Xe đạp và thiết bị thể thao: Các bộ phận xe đạp hiệu suất cao (e . g ., cranks, pedals), carabiners, đầu nối thiết bị thể thao, trục mũi tên .}

Kỹ thuật cơ khí: Thân máy bơm, thân van, các thành phần thủy lực, kẹp, khối kết nối, bánh răng truyền nhỏ, vỏ ổ trục, khớp robot .

Thiết bị điện tử và thiết bị điện: Tản nhiệt, hỗ trợ cấu trúc, vỏ nối .

Thiết bị y tế: Khung cấu trúc, các bộ phận kết nối, v.v ., yêu cầu độ chính xác kích thước cao và chất lượng bề mặt .

Quốc phòng và quân sự: Các thành phần cấu trúc quan trọng cho các hệ thống vũ khí khác nhau, các bộ phận cơ thể tên lửa, các thành phần cầu chì, khung hệ thống nhắm .

Phần cứng chung: Tay cầm công cụ, các thành phần khóa, v.v. .

Ưu điểm thiết kế:

Sức mạnh cao và nhẹ: Cung cấp sức mạnh cao trong khi đạt được giảm cân đáng kể, cải thiện hiệu suất sản phẩm và hiệu quả năng lượng .}

Độ tin cậy cao: Quá trình rèn chết loại bỏ các khiếm khuyết đúc, dẫn đến cấu trúc bên trong dày đặc, các hạt tinh chế và các dòng chảy liên tục, tăng cường đáng kể cuộc sống mệt mỏi và tác động đến độ bền .}

Định hình gần lưới và hình học phức tạp: Rèn chết có thể tạo ra hình học phức tạp gần với kích thước cuối cùng, giảm đáng kể việc gia công và chất thải vật liệu tiếp theo, giảm chi phí sản xuất và thời gian dẫn đầu .

Kháng ăn mòn tuyệt vời: Tùy thuộc vào lựa chọn hợp kim, nó có thể được sử dụng lâu dài trong môi trường ngoài trời, ẩm hoặc một số môi trường ăn mòn .

Khả năng gia công tốt: Tạo điều kiện cho gia công và xử lý bề mặt tiếp theo .

Hạn chế thiết kế:

Chi phí chết: Đối với sản xuất hàng loạt nhỏ, chi phí thiết kế khuôn và chi phí sản xuất tương đối cao, làm cho nó phù hợp hơn với sản xuất khối lượng lớn hoặc nối tiếp .

Giới hạn kích thước: Kích thước rèn được giới hạn bởi thiết bị rèn; Các thành phần rất lớn rất khó để rèn trong một mảnh .

Hiệu suất nhiệt độ cao: Một hạn chế chung cho tất cả các hợp kim nhôm; Không phù hợp với môi trường hoạt động dài hạn trên 150 độ (120 độ cho loạt 7xxx) .

Khả năng hàn (cho sê -ri 7xxx): Hợp kim sê-ri 7xxx có khả năng hàn kém, yêu cầu xem xét các phương thức kết nối hàn không hợp nhất .

Cân nhắc về kinh tế và bền vững:

Tổng giá trị vòng đời: Mặc dù chi phí ban đầu của việc rèn chết có thể cao hơn so với đúc, hiệu suất vượt trội của chúng, tuổi thọ cao hơn và giảm chi phí xử lý tiếp theo khiến chúng cạnh tranh trong toàn bộ vòng đời của họ .

Hiệu quả sử dụng tài nguyên: Die rèn là một quá trình định hình gần lưới hiệu quả, giảm chất thải vật liệu .

Sự thân thiện với môi trường: Hợp kim nhôm có khả năng tái chế cao, phù hợp với các nguyên tắc sản xuất xanh và nền kinh tế tuần hoàn .

Chú phổ biến: Sắp xếp hợp kim nhôm nhỏ, các nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà sản xuất của Trung Quốc nhỏ, nhà sản xuất, nhà máy