Vòng hợp kim nhôm rèn vòng tròn rèn

Vòng tròn được rèn bằng hợp kim nhôm là các thành phần kim loại hiệu suất cao được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Được hình thành bởi các phôi hợp kim nhôm biến dạng về mặt nhựa (rèn), quá trình này truyền đạt các tính chất cơ học vượt trội, cấu trúc bên trong dày đặc hơn và dòng hạt thuận lợi hơn so với đúc hoặc gia công. Các vòng giả mạo có thể được làm từ một loạt các loại hợp kim nhôm, từ các hợp kim có mục đích chung (ví dụ, 6061, 6082) đến hợp kim cường độ cao (ví dụ: 2024, 7075) và hợp kim chống ăn mòn (ví dụ: 5083, 5A06).

Các loại hợp kim chính và các yếu tố điển hình:

Sê-ri 2xxx (Al-Cu): Đồng là yếu tố tăng cường chính. Thông thường yêu cầu xử lý nhiệt (ví dụ: T3, T4, T6, T8), cung cấp độ bền cao và độ bền tốt, nhưng khả năng chống ăn mòn tương đối kém. 2024 là một ví dụ điển hình.

Sê-ri 5xxx (Al-Mg): Magiê là yếu tố tăng cường chính. Không được điều trị bằng nhiệt (được tăng cường bởi làm việc lạnh, ví dụ, H112, H321 Tempers), Kháng ăn mòn tuyệt vời (đặc biệt là nước biển), khả năng hàn vượt trội và sức mạnh vừa phải. 5083, 5A06 là những ví dụ điển hình.

Sê-ri 6xxx (Al-Mg-Si): Magiê và Silicon là các yếu tố tăng cường chính. Có thể xử lý nhiệt (ví dụ: Tem Temper), cung cấp sức mạnh vừa phải, khả năng hàn tốt, khả năng chống ăn mòn tốt và dễ dàng gia công. 6061, 6082 là những ví dụ điển hình.

Sê-ri 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu): Kẽm và magiê (thường có đồng) là các yếu tố tăng cường chính. Có thể xử lý nhiệt (ví dụ: T6, T73 Tempers), sở hữu cường độ và độ cứng cao nhất, nhưng có thể nhạy cảm hơn với các yếu tố môi trường. 7075, 7050 là những ví dụ điển hình.

Dòng chảy rèn bảo hiểm:

Chuẩn bị nguyên liệu thô:

Lựa chọn các thỏi hợp kim nhôm hoặc thanh phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế có liên quan.

Làm sạch cần thiết và kiểm tra khiếm khuyết (ví dụ, siêu âm) của phôi.

Làm nóng trước:

Phôi hợp kim nhôm được làm nóng đồng đều với phạm vi nhiệt độ rèn (thường là từ 350 độ đến 450 độ, tùy thuộc vào loại hợp kim) để tăng cường độ dẻo và giảm điện trở biến dạng. Kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để tránh quá nóng, có thể dẫn đến các hạt thô hoặc tan chảy cục bộ.

Biến dạng rèn:

Khó chịu: Phôi được nén theo trục trong một máy ép, tăng đường kính và giảm chiều cao của nó, ban đầu phá vỡ cấu trúc đúc.

Xỏ/đấm: Một lỗ được tạo ra ở trung tâm của phôi phôi hoặc hình đĩa để tạo thành hình vòng vòng sơ bộ. Bước này cũng có thể đạt được bằng cách mở rộng vật liệu qua một trục gá.

Vòng lăn: Đây là quá trình cốt lõi để sản xuất các vòng giả mạo liền mạch. Trên máy cuộn vòng, nén trục và xuyên tâm liên tục được áp dụng cho vòng tròn bằng một cuộn chính và cuộn trục gá, tăng đường kính của vòng trong khi giảm độ dày và chiều cao của tường. Quá trình này tinh chỉnh hiệu quả các loại ngũ cốc, tối ưu hóa dòng chảy hạt, loại bỏ các khuyết tật bên trong và tăng cường mật độ và tính chất cơ học của vật liệu.

Chết rèn/kết thúc rèn: Đối với các vòng có hình dạng phức tạp hoặc các yêu cầu chính xác chiều cao, việc rèn hoặc rèn hoàn thiện có thể được thực hiện trong các khuôn được đóng hoặc bán kín để đạt được kích thước hình học chính xác và chất lượng bề mặt tốt.

Xử lý nhiệt:

Giải pháp xử lý nhiệt: Đối với các hợp kim có thể xử lý nhiệt (2xxx, 6xxx, 7xxx Series), rèn được làm nóng đến nhiệt độ cụ thể và giữ đủ thời gian để hòa tan các yếu tố hợp kim vào ma trận nhôm, tạo thành dung dịch rắn đồng đều.

Làm dịu đi: Làm mát nhanh chóng rèn được xử lý giải pháp (thường là làm nguội nước) để giữ lại dung dịch rắn siêu bão hòa.

Điều trị lão hóa:

Lão hóa tự nhiên (T3, T4 Tempers): Được lưu trữ ở nhiệt độ phòng, sức mạnh tăng chậm.

Lão hóa nhân tạo (T6, T8, T73, T74 Tempers): Được làm nóng ở nhiệt độ cụ thể trên nhiệt độ phòng để thúc đẩy sự kết tủa của các pha tăng cường, tăng thêm sức mạnh và độ cứng. Đối với hợp kim sê -ri 5xxx, các phương pháp điều trị ổn định (H321, H116 Tempers) có thể được áp dụng để cải thiện khả năng chống ăn mòn.

Hoàn thiện & kiểm tra:

Cắt tỉa, gỡ lỗi, làm thẳng, v.v.

Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và thử nghiệm không phá hủy (siêu âm, thâm nhập, v.v.) để đảm bảo sự phù hợp của sản phẩm với các thông số kỹ thuật.

Do nhiều loại hợp kim nhôm và nhiệt độ xử lý nhiệt, phạm vi hiệu suất điển hình cho các loại hợp kim khác nhau được liệt kê ở đây. Các thuộc tính thực tế có thể thay đổi một chút tùy thuộc vào cấp độ cụ thể, kích thước và quy trình rèn.

Đóng góp của quy trình rèn cho các tài sản:

Tinh chỉnh hạt và dòng chảy hạt: Quá trình rèn áp dụng áp lực to lớn và cắt vào kim loại, các hạt gãy và kéo dài chúng dọc theo hướng biến dạng để tạo thành cấu trúc sợi dày đặc (dòng hạt). Cấu trúc dòng dòng chảy này phù hợp với hướng căng thẳng của bộ phận, cải thiện đáng kể sức mạnh, độ dẻo dai, sức mạnh mệt mỏi và khả năng chống ăn mòn căng thẳng.

Khiếm khuyết loại bỏ: Giả tạo hiệu quả đóng các khiếm khuyết đúc (ví dụ: độ xốp, độ co ngót) và loại bỏ các hạt thô và phân tách dendrite, dẫn đến cấu trúc vi mô đồng nhất và dày đặc hơn.

Bất đẳng hướng: Các sản phẩm giả mạo thường thể hiện một số mức độ dị hướng, với các tính chất dọc theo hướng dòng hạt là vượt trội so với các tính chất vuông góc với nó. Đặc tính này có thể được sử dụng trong thiết kế để tối ưu hóa cấu trúc.

Các tính năng vi cấu trúc chính:

Cấu trúc hạt:

Việc rèn phá vỡ các loại ngũ cốc thô, tạo thành các loại ngũ cốc được kết tinh lại, tinh thể đồng nhất và các loại ngũ cốc không tái kết tinh được phù hợp với hướng rèn.

Dòng chảy hạt: Cấu trúc hạt sợi liên tục hình thành dọc theo hướng biến dạng rèn, rất phù hợp với hình học và hướng căng thẳng của rèn. Đây là một tính năng chính làm cho việc rèn vượt trội hơn so với các bộ phận đúc và gia công.

Phân tán và kết tủa: Trong quá trình xử lý nhiệt, các yếu tố hợp kim tạo thành các phân tán tốt và kết tủa pin pin pin, ức chế sự phát triển của hạt và cung cấp tăng cường.

Các hạt pha thứ hai:

Một lượng nhỏ tạp chất (Fe, SI) chắc chắn tạo thành các hợp chất intermetallic thô trong hợp kim. Việc rèn phá vỡ các hạt giòn này và phân tán chúng một cách đồng đều, làm giảm tác động bất lợi của chúng đối với các tính chất.

Phân phối đồng đều các giai đoạn tăng cường: Kiểm soát chính xác các quy trình xử lý nhiệt và xử lý nhiệt đảm bảo sự kết tủa đồng đều và phân phối các pha tăng cường trong ma trận, tối đa hóa tiềm năng tăng cường của hợp kim.

Kiểm soát khiếm khuyết:

Quá trình rèn loại bỏ hiệu quả các khiếm khuyết bên trong như hốc thu hẹp, độ xốp và túi khí có thể xảy ra trong quá trình đúc, cải thiện đáng kể mật độ của vật liệu.

Kiểm soát nghiêm ngặt các tham số quá trình giảm thiểu các vết nứt bên trong, vòng đua và các khiếm khuyết khác có thể phát sinh trong quá trình rèn.

Phạm vi kích thước của các vòng tròn được rèn bằng hợp kim nhôm là cực kỳ rộng, từ các vòng đường kính nhỏ của một vài chục milimet đến các vòng có đường kính lớn của vài mét. Dung sai phụ thuộc vào phương pháp rèn (chết mở, chết, lăn vòng), kích thước vòng và các yêu cầu chính xác.

Ưu điểm của vòng tròn giả mạo:

Phạm vi kích thước rộng: Đặc biệt với công nghệ cuộn vòng, các vòng liền mạch từ các kích thước nhỏ đến cực lớn có thể được sản xuất.

Khả năng hình dạng gần lưới: Sắp rèn có thể đạt được độ chính xác chiều cao và hình học phức tạp, giảm gia công tiếp theo.

Ổn định kích thước tuyệt vời: Việc rèn được xử lý nhiệt và do căng thẳng thể hiện sự ổn định kích thước tốt hơn trong quá trình xử lý tiếp theo và sử dụng tại chức.

Việc lựa chọn tính khí xử lý nhiệt cho các vòng rèn hợp kim nhôm là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất cơ học cuối cùng của chúng, kháng ăn mòn và tuổi thọ dịch vụ.

Hướng dẫn lựa chọn tính khí:

Yêu cầu sức mạnh cao: T6/T8 Tempers của loạt 2xxx hoặc 7xxx.

Yêu cầu chống ăn mòn và hàn ăn cao: H112/H321/H116 Tempers của sê -ri 5xxx.

Các thành phần cấu trúc chung, cân bằng sức mạnh và khả năng chống ăn mòn: T6 Tính khí của loạt 6xxx.

Độ nhạy ăn mòn căng thẳng cao: T73/T74 Tempers của loạt 7xxx hoặc H321/H116 Tempers của sê -ri 5xxx.

Yêu cầu gia công phức tạp tiếp theo: O hoặc F Temper là trống ban đầu.

Khả năng gia công của các vòng tròn được rèn bằng hợp kim nhôm nói chung là tốt, nhưng các đặc tính gia công khác nhau đáng kể giữa các chuỗi hợp kim khác nhau và nhiệt độ xử lý nhiệt.

Hướng dẫn chế tạo:

Khả năng gia công: Nói chung, hợp kim càng khó, khả năng máy móc càng tốt. Tuy nhiên, các hợp kim loạt 7xxx có thể là gummy trong quá trình cắt, yêu cầu các công cụ đặc biệt và cắt chất lỏng. Chip sê -ri 5xxx có xu hướng quấn quanh các công cụ, yêu cầu sơ tán chip tốt và các biện pháp phá vỡ.

Chất làm mát: Chất lỏng cắt tan trong nước hoặc chất lỏng cắt dựa trên dầu, đòi hỏi tốc độ dòng chảy cao để kiểm soát nhiệt độ và sơ tán chip.

Khả năng hàn: Hợp kim sê-ri 5xxx và 6xxx có khả năng hàn tuyệt vời, mang lại các mối hàn cường độ cao. Sê -ri 2xxx và 7xxx có khả năng hàn kém; Hàn kết hợp thông thường thường không được khuyến khích, và các quy trình hàn đặc biệt như hàn xào ma sát có thể được xem xét.

Ứng suất dư: Ứng suất dư có thể được tạo ra trong quá trình rèn. Chúng có thể được giảm hiệu quả thông qua các phương pháp xử lý nhiệt (ví dụ: T651, T7351 Tempers) hoặc điều trị ổn định (ví dụ: Tempers H321, H116) để giảm thiểu biến dạng gia công tiếp theo.

Điện trở ăn mòn của hợp kim nhôm rèn vòng tròn khác nhau tùy thuộc vào loại hợp kim và tính khí xử lý nhiệt.

Chiến lược bảo vệ ăn mòn:

Lựa chọn hợp kim: Ưu tiên các hợp kim có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, chẳng hạn như sê -ri 5xxx.

Lựa chọn tính khí: Đối với loạt 7xxx, các nhiệt độ quá mức (T73/T74) cải thiện đáng kể SCC và khả năng chống ăn mòn tẩy da chết. Đối với loạt 5xxx, các tempers H321/H116 cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt nhất.

Xử lý bề mặt:

Anod hóa: Tạo thành một màng oxit dày đặc, cải thiện khả năng chống ăn mòn, kháng mòn và cách nhiệt. Các loại khác nhau (loại axit sunfuric, áo cứng) có thể được chọn dựa trên các yêu cầu.

Lớp phủ chuyển đổi: Lớp phủ chuyển đổi không có cromat hoặc Chromium đóng vai trò là mồi tuyệt vời cho sơn, cung cấp bảo vệ ăn mòn cơ bản.

Vẽ tranh/Lớp phủ: Cung cấp một rào cản vật lý, đặc biệt là cho môi trường tích cực.

Ốp: Đối với các hợp kim có khả năng chống ăn mòn kém như 2xxx và 7xxx, một lớp nhôm tinh khiết hoặc hợp kim nhôm chống ăn mòn có thể được làm bằng để bảo vệ hy sinh.

Cân nhắc thiết kế:

Nhiệt độ hoạt động: Hợp kim nhôm mất đáng kể sức mạnh ở nhiệt độ cao. Nói chung, nhiệt độ hoạt động dưới 150 độ được khuyến nghị. Đối với chuỗi 2xxx và 7xxx, sử dụng lâu dài trên 120 độ có thể ảnh hưởng đến các tính chất cơ học và độ ổn định. Đối với chuỗi 5xxx, việc sử dụng lâu dài trên 65 độ có thể dẫn đến sự nhạy cảm, ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn căng thẳng.

Mệt mỏi: Dòng hạt được tối ưu hóa trong việc rèn giúp cải thiện hiệu suất mệt mỏi, nhưng đánh giá cuộc sống mệt mỏi vẫn nên xem xét các đặc điểm tải theo chu kỳ trong quá trình thiết kế.

Thiết kế năng suất: Trong hầu hết các ứng dụng kỹ thuật, sức mạnh năng suất được sử dụng làm cơ sở thiết kế.

Ăn mòn điện: Khi tiếp xúc với các kim loại không giống nhau, cần xem xét sự khác biệt tiềm năng và các biện pháp cô lập được thực hiện.

Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt được áp dụng trong tất cả các giai đoạn của Sản xuất vòng tròn bằng hợp kim nhôm để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm.

Quy trình kiểm tra tiêu chuẩn:

Kiểm tra nguyên liệu thô: Thành phần hóa học, kích thước, chất lượng bề mặt, khiếm khuyết bên trong (siêu âm).

Kiểm soát quá trình giả mạo: Nhiệt độ, áp suất, lượng biến dạng, hao mòn, v.v.

Kiểm soát quá trình xử lý nhiệt: Nhiệt độ, thời gian, phương tiện làm nguội, tốc độ làm mát, v.v.

Phân tích thành phần hóa học: Sử dụng máy quang phổ, XRF, v.v., để xác minh các yếu tố hợp kim và nội dung tạp chất.

Kiểm tra tài sản cơ học:

Kiểm tra độ bền kéo: Các mẫu được lấy theo các hướng khác nhau (xuyên tâm, tiếp tuyến/chu vi, trục) để kiểm tra độ bền kéo cuối cùng, độ bền năng suất và độ giãn dài. Đây là chỉ số thuộc tính cơ học cơ bản nhất.

Kiểm tra độ cứng: Độ cứng của Brinell, độ cứng của Rockwell, v.v., được sử dụng để đánh giá nhanh chóng tình trạng vật liệu và tính đồng nhất.

Kiểm tra tác động: Charpy V-notch Tác động thử nghiệm cho các ứng dụng hoặc thành phần đông lạnh đòi hỏi phải có độ dẻo dai.

Thử nghiệm mệt mỏi: Xoay mỏi mỏi mỏi, mệt mỏi dọc trục hoặc kiểm tra tốc độ tăng trưởng vết nứt được thực hiện theo yêu cầu của khách hàng.

Thử nghiệm độ bền gãy: Giá trị K1C, đánh giá khả năng của vật liệu để chống lại sự lan truyền vết nứt.

Thử nghiệm Cracking Ăn mòn (SCC): Đối với các hợp kim có thể xử lý SCC (ví dụ: T6 Tempers của 2xxx và 7xxx), các thử nghiệm SCC cụ thể (ví dụ: SSRT tốc độ biến dạng chậm, kiểm tra vòng C) được tiến hành để đánh giá tính kháng SCC của chúng trong môi trường cụ thể.

Thử nghiệm không phá hủy (NDT):

Kiểm tra siêu âm: Kiểm tra thể tích 100% để phát hiện các khiếm khuyết bên trong (bao gồm, độ xốp, vết nứt, v.v.). Đây là một trong những phương pháp kiểm soát chất lượng quan trọng nhất để rèn.

Kiểm tra thâm nhập (PT): Kiểm tra các khiếm khuyết phá vỡ bề mặt.

Kiểm tra hạt từ tính (MT): Không áp dụng cho hợp kim nhôm (không từ tính).

Kiểm tra hiện tại Eddy (ET): Phát hiện các khiếm khuyết bề mặt và gần bề mặt.

Kiểm tra X quang (RT): Được sử dụng để phát hiện các khiếm khuyết vĩ mô bên trong, phù hợp cho các khu vực quan trọng.

Phân tích vi cấu trúc: Kích thước hạt, dòng hạt, hình thái và phân phối kết tủa, mức độ kết tinh lại, v.v.

Kiểm tra chất lượng bề mặt và chiều: Các phép đo chính xác bằng cách sử dụng các máy đo tọa độ (CMM), đồng hồ đo, cấu trúc kế, v.v.

Tiêu chuẩn và chứng chỉ:

Phù hợp với ASTM B247 (đặc điểm kỹ thuật chung cho các loại rèn hợp kim nhôm), Tiêu chuẩn SAE AMS (Aerospace), ISO, EN, GB/T và các tiêu chuẩn quốc gia và công nghiệp khác.

Có thể cung cấp các báo cáo thử nghiệm vật liệu loại 3.1 hoặc 3.2.

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

Nhôm hợp kim được rèn tròn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi đòi hỏi do hiệu suất tổng thể tuyệt vời của chúng.

Khu vực ứng dụng chính:

Không gian vũ trụ: Vỏ động cơ máy bay, vòng quạt tuabin, trung tâm thiết bị hạ cánh, vòng kết cấu tên lửa và tên lửa, vòng kết nối vệ tinh, v.v ... Nhu cầu cực kỳ cao về tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng, hiệu suất mệt mỏi và độ tin cậy.

Quốc phòng và quân sự: Cuộc đua mang tháp pháo xe tăng, gắn pháo, vòng tải xe quân sự, vòng cấu trúc cơ thể tên lửa, v.v.

Vận chuyển đường sắt: Bánh xe tốc độ cao, đĩa phanh, thành phần bogie, vòng kết nối, v.v.

Ngành công nghiệp ô tô: Bánh xe ô tô hiệu suất cao, các thành phần hệ thống treo, bộ phận động cơ, v.v.

Kỹ thuật hàng hải và nước ngoài: SHIP HULL CẤU TRÚC Các thành phần, trung tâm chân vịt, các vòng kết nối nền tảng ngoài khơi, các thành phần thiết bị thăm dò biển sâu, v.v. (đặc biệt là sê-ri 5xxx).

Kỹ thuật lạnh: Cấu trúc hình khuyên chính cho các bể chứa khí và chất mang khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), các thành phần bể chứa oxy/hydro lỏng, vv (đặc biệt là chuỗi 5xxx).

Công nghiệp năng lượng: Mặt bích tháp tuabin gió, các thành phần vòng cung điện hạt nhân quan trọng, đầu và mặt bích của tàu áp lực, v.v.

Máy móc chung: Các cuộc đua vòng bi lớn, khoảng trống bánh răng, thân hình trụ thủy lực, mặt bích kết nối, v.v.

Ưu điểm thiết kế:

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao: Cho phép các cấu trúc nhẹ, giảm mức tiêu thụ năng lượng.

Hiệu suất mệt mỏi tuyệt vời: Dòng hạt rèn hiệu quả cải thiện một cách hiệu quả cuộc sống mệt mỏi, phù hợp cho các bộ phận chịu tải theo chu kỳ.

Độ bền cao và độ dẻo dai: Tăng cường biên độ an toàn của các thành phần trong điều kiện nghiêm trọng.

Cấu trúc bên trong dày đặc và thống nhất: Loại bỏ các khuyết tật đúc, đảm bảo độ tin cậy cao.

Ổn định chiều tốt: Giảm biến dạng gia công sau khi xử lý nhiệt và giảm căng thẳng.

Khả năng tùy biến mạnh mẽ: Cho phép lựa chọn hợp kim phù hợp, tính khí xử lý nhiệt và dung sai kích thước dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể.

Hạn chế thiết kế:

Trị giá: Chi phí nấm mốc cao hơn và chi phí xử lý so với vật liệu đúc và tấm, đặc biệt là đối với các rèn hình lớn và phức tạp.

Hình dạng sự phức tạp: Trong khi rèn có thể tạo ra các hình dạng phức tạp, vẫn còn một số hạn chế so với đúc.

Hiệu suất nhiệt độ cao: Hợp kim nhôm thường không chịu được nhiệt độ cao tốt; Thận trọng được khuyến khích sử dụng lâu dài trong môi trường trên 150 độ.

Khả năng hàn kém cho một số hợp kim: Chẳng hạn như sê -ri 2xxx và 7xxx, yêu cầu các quy trình hàn yêu cầu.

Cân nhắc về kinh tế và bền vững:

Chi phí vòng đời: Mặc dù chi phí ban đầu cao hơn, hiệu suất vượt trội (tuổi thọ dài, bảo trì thấp) có thể giảm đáng kể tổng chi phí vòng đời.

Sử dụng vật liệu: So với gia công trực tiếp từ các khối vật liệu lớn, rèn là một quá trình hình dạng gần, giảm chất thải vật liệu.

Thân thiện với môi trường: Hợp kim nhôm là vật liệu có thể tái chế cao, phù hợp với các nguyên tắc phát triển bền vững. Nhẹ cũng góp phần giảm tiêu thụ năng lượng và khí thải carbon.

Chú phổ biến: Vòng hợp kim nhôm rèn vòng tròn rèn, vòng hợp kim nhôm Trung Quốc rèn rèn các nhà sản xuất vòng tròn, nhà cung cấp, nhà máy