Bir ısmarlama endüstriyel ölçekli aparatı kullanılarak alüminyum döküm alaşımlarının oluşturan Enstrümante sıcak döner bir deneysel protokol sunulmuştur. termal ve mekanik etkileri dahil Deneysel hususlar otomotiv tekerleklerin tam ölçekli işleme misali yanı sıra, tartışılmıştır.
Yüksek performans, dökme alüminyum jantlar otomotiv giderek aşamalı malzeme özelliklerini geliştirmek için yüksek sıcaklıklarda şekillendirme akış / metal iplik aracılığıyla oluşturulmaktadır. şekil elde ve elde edilen malzeme özelliklerini hem etkileyebilir işlem parametreleri geniş bir dizi ile, işleme bu tür komisyonuna oldukça zordur. sürecin basitleştirilmiş bir, hafif hizmet sürümü tasarlanmış ve tam boyutlu otomotiv tekerlekleri için uygulamaya konmuştur. Cihaz deformasyon mekanizmaları ve işlem, bu tür malzeme bir yanıt anlamada yardımcı olmak üzere tasarlanmıştır. Deneysel protokol oluşturan denemeler hazırlanmak ve daha sonra gerçekleştirmek için geliştirilmiştir gibi dökme A356 tekerlekli boşlukları tarif edilmiştir. termal profili enstrümantasyon ayrıntıları verilmektedir birlikte kavuşmuştur. tam ölçekli hızlı oranlarda önemli ölçüde daha fazla deformasyon vermek işlemleri oluşturan Benzerlik tartışılmıştır.
Şu anda havacılık ve ulaştırma sektörlerinde uygulandığına daha zorlu metal şekillendirme operasyonlarının böyle bir kayma şekillendirme ve akış 1, 2 şekillendirme olarak türevleri de dahil olmak üzere, metal iplik vardır. Bu işlemde, bir eksenel simetrik parça arzu edilen son şeklini temsil eden bir mandrel üzerine yerleştirildiği ve bir veya daha fazla çarpma silindirleri ile temas döndürülür. iş parçası daha sonra plastik kombine eğilme, incelmesi ve eksenel uzama gibi çeşitli tepki ile, deforme silindir ve mandrel arasında sıkıştırılmaktadır. sınırlı yumuşaklığa sahiptir veya oluşturulması için, aksi takdirde güç bir malzeme, bu zaman zaman akış stres ve artış süneklik azaltmak için yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.
Bir işleme açısından bakıldığında, şekil ve imal bileşenin özelliklerini dikte parametreleri geniş bir yelpazede bulunmaktadır. Çeşitli çalışmalar yoğunlaşmıştırçeşitli parametreleri 3, 4, 5 optimize etmek için istatistiksel teknikler üzerinde. Değişkenler tür aracı ve mandrel şekli olarak takım geometrisini içerir; Her iki mandrel dönme hızı ve takım besleme oranları da dahil olmak üzere hızları oluşturulması; yanı malzeme özellikleri olarak. yüksek sıcaklıklarda gerektiğinde, uygulayıcılar hala bir ses ürünü koruyarak minimum sıcaklık gerekli değerlendirmek gerekir.
Dökme alüminyum alaşımları, otomotiv jantlar kullanılan alaşım A356 ile, otomotiv ve havacılık uygulamalarında geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu alaşım sınırlı süneklik bağlı, oda sıcaklığında 6, 7 de oluşturulması için uygun değildir ve yüksek sıcaklıklarda oluşturulmalıdır. Bu esas olarak sıcaklığı kontrol olarak, karmaşık işlem bir dizi getirmektedir. Bu malzemenin özellikleri significa değiştirmek gibidiğer yönden başkaları baskın sıcaklığı 8 ile, termal koşullar uygun bir işlem penceresi içinde tutulabilir ve izlenmelidir içinde aletli denemeler gerçekleştirmek için özellikle önemlidir. suşu oranları geniş bir aralık içinde, ortam sıcaklığı ile 500 ° C arasında değişen şekilde döküm A356 termomekanik davranışına ayrıntılı veriler başka incelenebilir. 9
Gelişimi ve tekerlek üretimi için şekillendirme işlemleri akış optimizasyonu desteklemek için, özel şekillendirme ekipmanları British Columbia Üniversitesi (Şekil 1) Malzeme Mühendisliği Bölümü'nde geliştirilmiştir. Bu cihaz öncelikle 22 kW toplam çıktı ve 82 kW (Şekil 2) bir zirve çıkışı ile bir propan meşale ısıtma sistemi ile manuel, kayış tahrikli vinci torna inşa edilmiştir. Katı bir silindir kurulumu ile birlikte yerleştirilmiş olan termokuplelerle mandrel (Şekil 3) olmuşturçapı 330 mm'ye kadar olan iş parçalarının oluşturabilen olan yüklü. Mandrel (Şekil 4) işlem sırasında oluşan iş parçası çapı büyük değişiklikleri için hesap için güçlü bir elle aktive sıkma sistemi vardır. Pil şekillendirme esnasında mandrel sıcaklığının izlenmesi ve karakterize ısıtma için boş torna tüy kurulduktan yeteneğine sahip minyatür kablosuz bilgisayar içeren Data Acquisition (DAQ) sistemi işletilmektedir. Başka akış oluşturma işlemleri adapte tezgahları kullanılarak sentezlenmiştir birlikte 4, 10, bu cihaz yerinde ısıtma ve termik veri alımı konulmasını ilk.
endüstriyel ölçekli şekillendirme operasyonları için bir işlem protokolü gösterge işleme koşulları sağlamak için geliştirilmiştir. daha sonra açıklanan, bu protokol kalıp ve iş parçası hazırlama, şekillendirme uygulama, Codeneme işletmesine oluşturan sona ermesiyle birlikte ncluding.
Şekil 1: Deneysel cihaz genel bakış. yükseltilmiş sıcaklıklarda oluşturulması için bir tadil edilmiş kapstan torna eklendi temel bileşenler. ekipman (üstte) ve bilgisayar destekli tasarım tasviri (altta) üzerine etiketli ana çalışma yön ve bileşenleri Fotoğraf. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2: Isıtma sistemi detay. Bir gaz kontrol solenoid (üst ve sol altta) içeren merkezi bir manifoldundan çalıştırılan dört ayrı brülör (üst ve alt sağda) ile bir propan ısıtma sistemi.Gaz basıncı ve brülörler, her bir ayrı akış hızı, farklı geometrilere uygun boş birlikte yerleştirilmesi ile mümkündür. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3: Silindir montaj detay durmak. torna İsteğe bağlı olmak bir rulo tutmak için adapte edilmiştir için orijinal takım tutucu bir sıkışma somun düzeneğinin üzerinden mandrel dönüm eksenine göre açıları. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4: <strong> Enstrümanlı mandrel ve mengene sistemi genel bakış. Döner takım punta (üst ve alt solda) bir canlı merkezi tarafından desteklenen sırayla olan torna mili, doğrudan cıvata için dizayn edilmiştir. Kelepçe montaj / işletme de tasvir edilmiştir (üst ve sağ alt). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Örnek sonuçlar kullanılan protokol ve ekipmanlar, yüksek sıcaklıklarda dökme alüminyum oluşturabilen vurgulamak yukarıda gösterilen ve tekerleklerin oluşturucu akışı için bir işleme penceresi belirlemek için bir platform sağlamıştır. Gösterdi tekniği, zarf oluşturan hem oluşturulmuş ve şekilsiz malzeme işleme 8 ısıtmak için nasıl tepki de dahil olmak üzere yönlerini keşfetmek için kullanılabilir. Ancak, bu cihazla birlikte mevcut işlem protokolü ile iyileştirilmesi için bir oda var.
Işlem koşulları hakkında önemli bilgiler sağlayacaktır silindir üzerindeki yükleri ve sürtünme faktörleri oluşturan ölçmek için işlem modeli geliştirme, makine-alet dinamometre ve tribometers 11 dahil, 12 hızlandıracak daha fazla enstrümantasyon, ilgili. Bu ortogonal işleme çalışmaları için yaygın olarak kullanılan aletleri tekniktir, ve, eğerkolayca mevcut makinede uygulanabilir. Bu ek enstrümantasyon doğru modelleme çabaları 13, 14 doğrulamak ve bu süreçte artan sanayi ilgi desteklemek için yararlı veriler sağlayacaktır. etkin bir şekilde, işlem sırasında işlenmemiş malzemenin ısı gelişimini yakalamak için bir temassız ölçüm tekniği tercih edilir. Ancak, ortak kızılötesi tabanlı teknikler işleme sırasında yüzey değişiklikleri Alüminyumun düşük emisyon tarafından ve nasıl engellenmektedir. Bu bir tarif protokolü ile elde tipik termal tepki yakalamak için istihdam edildi boş devreye, Araçlı ve parçasına mandrel yüzey sıcaklığını ilişkilendirmek için bir temel ısı transfer analizi doldurmak için hizmet başlıca nedenidir.
büyük ölçüde sıcaklıkta zamana duyarlı olan bir malzeme için bir el oluşturan bir işlemdir gibi, işletim arasında bir tutarsızlık olarak çalıştırmakbeklenebilir. Alüminyum alaşımları nedeniyle yaşlanma mekanizmaları 100 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda son derece duyarlı olan mikro var. Boş yüksek sıcaklıklarda olduğu, bu nedenle, protokolde içinde en kritik adımlar, 1.2 ve 3.3-3.7 vardır. Sıkma ve yeniden takmak kelepçeleri oluşturan işlemleri arasında tekrarlanabilirlik sağlamak için mümkün olduğunca çabuk yapılmalıdır.
Ön ısıtma aşaması sırasında kullanılan yerinde işlenecek parçanın ısıtma oldukça verimsiz ve ışınımsal ısıtma yoluyla geliştirilebilir. elde edilebilir mili ve takım hareketler açısından genel işleme hızları biraz kullanılan torna yetenekleri ile sınırlıdır. Daha yüksek oluşturucu hızları daha güçlü bir malzemeden oluşturulması teşebbüs edildi, özellikle daha yüksek bir yükleme kapasitesine sahip daha sert bir çerçeve gerektirmektedir. Işleme parçası tespit ve salma hidrolik veya pnömatik kumanda eklenmesi ile geliştirilebilir. bla ısı transferi olarakmandrele nk büyük ölçüde mandrel üzerine iş parçasının dayattığı basınç bir fonksiyonudur, bu ilave de mevcut sistem ile oluşturulması sırasında iş parçası sıcaklığı tespit etmek için bir model tabanlı bir yaklaşım geliştirmek.
tarif edilen cihaz ve prosedür, bu koşullar altında, bu malzeme için yük oluşturan standart çevirme işlemleri için bu yaklaşımlar, ve üretim denemeleri gerçekleştirmek için bir çok uygun maliyetli bir süreç devam göstermiştir. Farklı üretim yolları ve şekillenebilirlik yapılan araştırmalar çalıştırmak için son derece pahalı olan ticari oluşturucu sistemler uzak gerçekleştirilebilir. Cihaz ve protokol tarif ile, işleme parametreleri önce büyük ölçekli, yüksek verim ekipman inşa etmek incelenebilir ve yazarların bilgisine, eşsiz bir yaklaşımdır.
gelişmiş bir protokol sadece alüminyum döküm alaşımından belirli bir varyanta uygulanmış olarak,Yeniden otomotiv tekerlek ötesinde çeşitli uygulamalar için soruşturma olabilir diğer alüminyum döküm alaşımları çok sayıda olduğunu. Bu alaşımlar sıcaklık açısından yaklaşık benzer işleme pencere var gibi, geliştirilen protokol kolayca adapte edilebilir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar teknik destek için Ross McLeod, David Torok, Wonsang Kim ve Carl Ng teşekkür etmek istiyorum. MJ Roy Araştırma Bursu ödül sayesinde mali destek için Doktora Eğitim ve Rio Tinto Alcan için ortamlar Merkezi Zorlu malzemeler ile EPSRC (EP / L01680X / 1) destek kabul etmek istiyorum.
Reagent/Material | |||
High temperature grease | Dow Corning | Molycote M-77 | |
High temperature lubricant | Superior Graphite | sureCOAT | |
High temperature die coat | Vesuvius/Foseco | DYCOTE 32 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Live center | Riten Industries | 17124 | Bell-head, spring loaded |
Live center adapter | Riten Industries | 431 | Adapter for lathe |
Impact wrench | Chicago Pneumatic | CP7749-2 | 1/2" drive, 0-545 ft-lb |
Torque wrench | Westward Tools | 6PAG0 | 1/2" drive, 0-250 ft-lb |
Air-powered paint sprayer | Cambell Hausfeld | DH4200 | For die coat |
Air-powered paint sprayer | Cambell Hausfeld | DH5500 | For graphite-based lubricant, high volume low pressure (HVLP) type |
Data acquisition unit | Measurement Computing | USB-2416 | |
Reed thermocouple | Omega Engineering | 88108 | |
Propane tank | Generic | 20/40 lb, POL fitted | |
Solenoid valve | Aztec Heating | SV-S121 | |
Gas regulator | Aztec Heating | 67CH-743 | 0-30 psi |
Burner tips | Exact | 3119 | Qty: 4 |
Roller bearings | SKF | 32005 X/Q | Qty: 2 |