का ताप नियंत्रण एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग फोर्जिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए एक मुख्य कड़ी है। अत्यधिक तापमान न केवल दरार का कारण बन सकता है, बल्कि विभिन्न दोष भी पैदा कर सकता है। निम्नलिखित तापमान नियंत्रण तकनीक, तापमान प्रभाव तंत्र और निवारक उपायों का विश्लेषण है:
I. ताप तापमान का सटीक नियंत्रण तकनीक
1. मिश्र धातु ग्रेड के आधार पर तापमान सीमा सेटिंग
|
उदाहरण: जब एक कंपनी 7075 बैटरी के गोले बनाती है, तो यह खंडित तापमान नियंत्रण का उपयोग करती है: प्रीहीटिंग चरण में, इसे 2 घंटे के लिए 400℃ पर रखा जाता है, और फिर β चरण (MgZn₂) को पूरी तरह से भंग करने के लिए 430℃±5℃ स्थिर तापमान पर गर्म किया जाता है, जबकि α+β चरण सीमा पर कम पिघलने वाले बिंदु यूटेक्टिक (475℃) के पिघलने से बचा जाता है।
2. ताप उपकरण और तापमान नियंत्रण प्रणाली
गैस भट्टी खंडित तापमान नियंत्रण: एक तीन-कक्ष निरंतर ताप भट्टी (प्रीहीटिंग कक्ष 400℃, ताप कक्ष 450℃, और बराबर कक्ष 430℃) का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक अवरक्त थर्मामीटर (सटीकता ±3℃) होता है, और भट्टी के तापमान की एकरूपता को ±10℃ के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टी का सटीक नियंत्रण: वैक्यूम प्रतिरोध भट्टी 5℃/मिनट की दर से सेट तापमान तक गर्म करने के लिए PID इंटेलिजेंट तापमान नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करती है, और इन्सुलेशन चरण में उतार-चढ़ाव ≤±5℃ है, जो 7 श्रृंखला जैसी संवेदनशील मिश्र धातुओं के लिए उपयुक्त है।
प्रेरण ताप का गतिशील मुआवजा: जटिल आकार के फोर्जिंग (जैसे बैटरी के गोले की बहु-गुहा संरचनाएं) के लिए, मध्यम-आवृत्ति प्रेरण ताप (आवृत्ति 20-50kHz) का उपयोग भंवर धारा प्रभाव के माध्यम से स्थानीय रूप से तापमान की भरपाई के लिए किया जाता है, ताकि क्रॉस-अनुभागीय तापमान अंतर 15°C से कम हो।
3. तापमान क्षेत्र सिमुलेशन और वास्तविक समय निगरानी
फोर्जिंग से पहले CAE सिमुलेशन: बिलेट के ताप प्रक्रिया और तापमान वितरण की भविष्यवाणी करने के लिए Deform-3D का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित L-आकार के बैटरी ब्रैकेट फोर्जिंग का सिमुलेशन दिखाता है कि कोने पर तापमान विमान पर तापमान से 20°C कम है। वास्तविक उत्पादन में, इसे विभाजन हीटिंग कॉइल द्वारा मुआवजा दिया जाता है।
ऑनलाइन अवरक्त थर्मल इमेजर: स्कैनिंग गति 100 फ्रेम/सेकंड, तापमान क्लाउड मानचित्र का वास्तविक समय पीढ़ी, जब स्थानीय ओवर-टेम्परेचर का पता लगाया जाता है (जैसे > सेट मान 15°C), तो सिस्टम स्वचालित रूप से ठंडा करने के लिए एयर कूलिंग डिवाइस शुरू करता है।
II. अत्यधिक तापमान के कारण दरार के तंत्र का विश्लेषण
1. थर्मल क्षति के कारण संरचनात्मक दोष
ओवरबर्निंग की तीन विशेषताएं:
अनाज सीमाओं पर ऑक्सीकरण त्रिकोण दिखाई देते हैं (जब तापमान यूटेक्टिक पिघलने के बिंदु से अधिक होता है, तो Mg₂Si और अन्य चरण पिघल जाते हैं);
अनाज सीमाएं चौड़ी होती हैं और एक नेटवर्क बनाती हैं (उदाहरण के लिए, जब 6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 560℃ पर 20 मिनट के लिए गर्म किया जाता है, तो अनाज सीमाओं पर तरल चरण अनुपात 3% तक पहुंच जाता है);
डेंड्राइट्स के बीच रीमेल्टिंग बॉल दिखाई देते हैं (7075 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 480℃ पर 1 घंटे के लिए रखा जाता है, और डेंड्राइट्स के बीच Al-Zn-Mg चरण पिघल जाता है)।
कणदार और कमजोर अनाज: जब तापमान पुनर्संरचना तापमान की ऊपरी सीमा से अधिक हो जाता है (जैसे 7075 के लिए 460℃), तो अनाज का आकार जाली अवस्था में 10-20μm से 500μm से अधिक तक तेजी से बढ़ता है, प्लास्टिसिटी 40% कम हो जाती है, और फोर्जिंग के दौरान अनाज सीमाओं के साथ दरारें आती हैं।
2. तनाव एकाग्रता दरार को प्रेरित करती है
तापमान अंतर तनाव दरार: जब ताप दर बहुत तेज़ होती है (जैसे >15℃/मिनट), तो फोर्जिंग की सतह और कोर के बीच तापमान अंतर >50℃ होता है, जिससे थर्मल तनाव उत्पन्न होता है (σ=EαΔT)। जब σ> सामग्री उपज शक्ति (उदाहरण के लिए 400℃ पर 7075 σs=120MPa), दरार आती है।
चरण परिवर्तन तनाव सुपरपोजिशन: जब 2-श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 500℃ पर गर्म किया जाता है, तो θ चरण (CuAl₂) का विघटन दर असमान होता है, और स्थानीय चरण परिवर्तन तनाव फोर्जिंग तनाव पर सुपरइम्पोज किया जाता है, जिससे दरार अनाज सीमा के साथ फैलती है।
III. एंटी-क्रैकिंग प्रक्रिया काउंटरमेज़र
1. ग्रेडिएंट हीटिंग और इन्सुलेशन नियंत्रण
स्टेप-टाइप हीटिंग वक्र:
कम तापमान खंड (200-300℃): ताप दर 5℃/मिनट, बिलेट के आंतरिक तनाव को खत्म करें;
मध्यम तापमान खंड (300-400℃): दर 10℃/मिनट, दूसरे चरण के समान वितरण को बढ़ावा दें;
उच्च तापमान खंड (400 - सेट तापमान): दर 5℃/मिनट, समान तापमान सुनिश्चित करें।
इन्सुलेशन समय गणना: बिलेट मोटाई (मिमी) × 1.5-2मिनट/मिमी के अनुसार, उदाहरण के लिए, 100 मिमी मोटी 7075 बिलेट, 2.5-3 घंटे के लिए 430℃ इन्सुलेशन, ताकि मजबूत चरण पूरी तरह से भंग हो जाए।
2. डाई प्रीहीटिंग और आइसोथर्मल फोर्जिंग
मोल्ड तापमान मिलान: फोर्जिंग से पहले, मोल्ड को 250-300℃ (6 श्रृंखला) या 180-220℃ (7 श्रृंखला) पर प्रीहीट किया जाता है ताकि फोर्जिंग के तेजी से ठंडा होने के कारण तापमान अंतर तनाव को कम किया जा सके।
आइसोथर्मल फोर्जिंग तकनीक: सर्वो प्रेस पर 0.01-0.1mm/s की कम गति से फोर्जिंग, जबकि मोल्ड में निर्मित हीटिंग रॉड बिलेट तापमान को ±3℃ पर बनाए रखती है, जो जटिल पतली दीवार वाले बैटरी के गोले (दीवार की मोटाई <3mm) के लिए उपयुक्त है।
3. दरार रोकथाम और पता लगाना
हीटिंग से पहले सतह उपचार: बिलेट की सतह पर ऑक्साइड स्केल को हटा दें (जब मोटाई >0.2mm होती है, तो ऑक्साइड स्केल के नीचे माइक्रोक्रैक उच्च तापमान पर फैलेंगे), और प्रीट्रीटमेंट के लिए शॉट पीनिंग या क्षार धोने का उपयोग करें।
गैर-विनाशकारी परीक्षण नियंत्रण: फोर्जिंग के बाद 100% अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना (आवृत्ति 2.5-5MHz) ओवरबर्निंग के कारण अनाज सीमा ढीला होने का पता लगाने के लिए (परावर्तन आयाम ≥φ2mm फ्लैट बॉटम होल के बराबर)।
ईमेल：cast@ebcastings.com
का ताप नियंत्रण एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग फोर्जिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए एक मुख्य कड़ी है। अत्यधिक तापमान न केवल दरार का कारण बन सकता है, बल्कि विभिन्न दोष भी पैदा कर सकता है। निम्नलिखित तापमान नियंत्रण तकनीक, तापमान प्रभाव तंत्र और निवारक उपायों का विश्लेषण है:
I. ताप तापमान का सटीक नियंत्रण तकनीक
1. मिश्र धातु ग्रेड के आधार पर तापमान सीमा सेटिंग
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उदाहरण: जब एक कंपनी 7075 बैटरी के गोले बनाती है, तो यह खंडित तापमान नियंत्रण का उपयोग करती है: प्रीहीटिंग चरण में, इसे 2 घंटे के लिए 400℃ पर रखा जाता है, और फिर β चरण (MgZn₂) को पूरी तरह से भंग करने के लिए 430℃±5℃ स्थिर तापमान पर गर्म किया जाता है, जबकि α+β चरण सीमा पर कम पिघलने वाले बिंदु यूटेक्टिक (475℃) के पिघलने से बचा जाता है।
2. ताप उपकरण और तापमान नियंत्रण प्रणाली
गैस भट्टी खंडित तापमान नियंत्रण: एक तीन-कक्ष निरंतर ताप भट्टी (प्रीहीटिंग कक्ष 400℃, ताप कक्ष 450℃, और बराबर कक्ष 430℃) का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक अवरक्त थर्मामीटर (सटीकता ±3℃) होता है, और भट्टी के तापमान की एकरूपता को ±10℃ के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टी का सटीक नियंत्रण: वैक्यूम प्रतिरोध भट्टी 5℃/मिनट की दर से सेट तापमान तक गर्म करने के लिए PID इंटेलिजेंट तापमान नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करती है, और इन्सुलेशन चरण में उतार-चढ़ाव ≤±5℃ है, जो 7 श्रृंखला जैसी संवेदनशील मिश्र धातुओं के लिए उपयुक्त है।
प्रेरण ताप का गतिशील मुआवजा: जटिल आकार के फोर्जिंग (जैसे बैटरी के गोले की बहु-गुहा संरचनाएं) के लिए, मध्यम-आवृत्ति प्रेरण ताप (आवृत्ति 20-50kHz) का उपयोग भंवर धारा प्रभाव के माध्यम से स्थानीय रूप से तापमान की भरपाई के लिए किया जाता है, ताकि क्रॉस-अनुभागीय तापमान अंतर 15°C से कम हो।
3. तापमान क्षेत्र सिमुलेशन और वास्तविक समय निगरानी
फोर्जिंग से पहले CAE सिमुलेशन: बिलेट के ताप प्रक्रिया और तापमान वितरण की भविष्यवाणी करने के लिए Deform-3D का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित L-आकार के बैटरी ब्रैकेट फोर्जिंग का सिमुलेशन दिखाता है कि कोने पर तापमान विमान पर तापमान से 20°C कम है। वास्तविक उत्पादन में, इसे विभाजन हीटिंग कॉइल द्वारा मुआवजा दिया जाता है।
ऑनलाइन अवरक्त थर्मल इमेजर: स्कैनिंग गति 100 फ्रेम/सेकंड, तापमान क्लाउड मानचित्र का वास्तविक समय पीढ़ी, जब स्थानीय ओवर-टेम्परेचर का पता लगाया जाता है (जैसे > सेट मान 15°C), तो सिस्टम स्वचालित रूप से ठंडा करने के लिए एयर कूलिंग डिवाइस शुरू करता है।
II. अत्यधिक तापमान के कारण दरार के तंत्र का विश्लेषण
1. थर्मल क्षति के कारण संरचनात्मक दोष
ओवरबर्निंग की तीन विशेषताएं:
अनाज सीमाओं पर ऑक्सीकरण त्रिकोण दिखाई देते हैं (जब तापमान यूटेक्टिक पिघलने के बिंदु से अधिक होता है, तो Mg₂Si और अन्य चरण पिघल जाते हैं);
अनाज सीमाएं चौड़ी होती हैं और एक नेटवर्क बनाती हैं (उदाहरण के लिए, जब 6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 560℃ पर 20 मिनट के लिए गर्म किया जाता है, तो अनाज सीमाओं पर तरल चरण अनुपात 3% तक पहुंच जाता है);
डेंड्राइट्स के बीच रीमेल्टिंग बॉल दिखाई देते हैं (7075 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 480℃ पर 1 घंटे के लिए रखा जाता है, और डेंड्राइट्स के बीच Al-Zn-Mg चरण पिघल जाता है)।
कणदार और कमजोर अनाज: जब तापमान पुनर्संरचना तापमान की ऊपरी सीमा से अधिक हो जाता है (जैसे 7075 के लिए 460℃), तो अनाज का आकार जाली अवस्था में 10-20μm से 500μm से अधिक तक तेजी से बढ़ता है, प्लास्टिसिटी 40% कम हो जाती है, और फोर्जिंग के दौरान अनाज सीमाओं के साथ दरारें आती हैं।
2. तनाव एकाग्रता दरार को प्रेरित करती है
तापमान अंतर तनाव दरार: जब ताप दर बहुत तेज़ होती है (जैसे >15℃/मिनट), तो फोर्जिंग की सतह और कोर के बीच तापमान अंतर >50℃ होता है, जिससे थर्मल तनाव उत्पन्न होता है (σ=EαΔT)। जब σ> सामग्री उपज शक्ति (उदाहरण के लिए 400℃ पर 7075 σs=120MPa), दरार आती है।
चरण परिवर्तन तनाव सुपरपोजिशन: जब 2-श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु को 500℃ पर गर्म किया जाता है, तो θ चरण (CuAl₂) का विघटन दर असमान होता है, और स्थानीय चरण परिवर्तन तनाव फोर्जिंग तनाव पर सुपरइम्पोज किया जाता है, जिससे दरार अनाज सीमा के साथ फैलती है।
III. एंटी-क्रैकिंग प्रक्रिया काउंटरमेज़र
1. ग्रेडिएंट हीटिंग और इन्सुलेशन नियंत्रण
स्टेप-टाइप हीटिंग वक्र:
कम तापमान खंड (200-300℃): ताप दर 5℃/मिनट, बिलेट के आंतरिक तनाव को खत्म करें;
मध्यम तापमान खंड (300-400℃): दर 10℃/मिनट, दूसरे चरण के समान वितरण को बढ़ावा दें;
उच्च तापमान खंड (400 - सेट तापमान): दर 5℃/मिनट, समान तापमान सुनिश्चित करें।
इन्सुलेशन समय गणना: बिलेट मोटाई (मिमी) × 1.5-2मिनट/मिमी के अनुसार, उदाहरण के लिए, 100 मिमी मोटी 7075 बिलेट, 2.5-3 घंटे के लिए 430℃ इन्सुलेशन, ताकि मजबूत चरण पूरी तरह से भंग हो जाए।
2. डाई प्रीहीटिंग और आइसोथर्मल फोर्जिंग
मोल्ड तापमान मिलान: फोर्जिंग से पहले, मोल्ड को 250-300℃ (6 श्रृंखला) या 180-220℃ (7 श्रृंखला) पर प्रीहीट किया जाता है ताकि फोर्जिंग के तेजी से ठंडा होने के कारण तापमान अंतर तनाव को कम किया जा सके।
आइसोथर्मल फोर्जिंग तकनीक: सर्वो प्रेस पर 0.01-0.1mm/s की कम गति से फोर्जिंग, जबकि मोल्ड में निर्मित हीटिंग रॉड बिलेट तापमान को ±3℃ पर बनाए रखती है, जो जटिल पतली दीवार वाले बैटरी के गोले (दीवार की मोटाई <3mm) के लिए उपयुक्त है।
3. दरार रोकथाम और पता लगाना
हीटिंग से पहले सतह उपचार: बिलेट की सतह पर ऑक्साइड स्केल को हटा दें (जब मोटाई >0.2mm होती है, तो ऑक्साइड स्केल के नीचे माइक्रोक्रैक उच्च तापमान पर फैलेंगे), और प्रीट्रीटमेंट के लिए शॉट पीनिंग या क्षार धोने का उपयोग करें।
गैर-विनाशकारी परीक्षण नियंत्रण: फोर्जिंग के बाद 100% अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना (आवृत्ति 2.5-5MHz) ओवरबर्निंग के कारण अनाज सीमा ढीला होने का पता लगाने के लिए (परावर्तन आयाम ≥φ2mm फ्लैट बॉटम होल के बराबर)।
ईमेल：cast@ebcastings.com
