กระบวนการอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมและการควบคุมทรัพย์สิน

1. หลักการพื้นฐาน

การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมร้อน: อุ่นเหล็กแท่งอลูมิเนียมที่เป็นเนื้อเดียวกันให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิการขึ้นรูปพลาสติก ภายใต้ความเค้นอัดแบบสามแกนจากการอัดรีด โลหะจะไหลผ่านรูแม่พิมพ์เพื่อสร้างโปรไฟล์

ตรรกะหลัก:องค์ประกอบของโลหะผสม → โครงสร้างจุลภาคของแท่งเหล็ก → พารามิเตอร์การอัดขึ้นรูปทางเทอร์โมกล → วิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาค → คุณสมบัติทางกล / ความแม่นยำของมิติ / คุณภาพพื้นผิว

เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปหลัก:

ส่งต่อการอัดรีดร้อน: กระบวนการที่โดดเด่นในการผลิตจำนวนมาก

การอัดขึ้นรูปย้อนกลับ: แรงเสียดทานน้อยลง โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอมากขึ้น นำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับโปรไฟล์ระดับสูง

หมายเหตุสำคัญ: โลหะผสมซีรีส์ 6xxx ที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน (6063 / 6061 / 6082) ต้องอาศัยปัจจัยสามประการอย่างมาก:ผลของสารละลายที่ทางออกของการอัดรีด อัตราการเย็นตัวของการชุบแข็งแบบออนไลน์ ระบบการชราภาพเทียม. 1โลหะผสม xxx และ 3xxx ที่ไม่ผ่านการบำบัดด้วยความร้อนได้รับคุณสมบัติทางกลส่วนใหญ่ผ่านการอัดขึ้นรูปและการชุบแข็งในงาน

2. ผังกระบวนการที่สมบูรณ์ (การควบคุมทรัพย์สินแบบ Full-chain)

การหลอมและการหล่อ → การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของแท่งเหล็ก → การทำความร้อนของแท่งเหล็ก → การอุ่นภาชนะและแม่พิมพ์ → การอัดขึ้นรูป → การชุบแบบออนไลน์ (การทำความเย็นด้วยอากาศ / การทำความเย็นด้วยหมอก / การชุบน้ำ) → การฉุดและการทำความเย็นบนโต๊ะการทำให้เย็น → การยืดยืด → การเลื่อยตัดตามความยาว → อายุเทียม → การตรวจสอบและคลังสินค้า

2.1 กระบวนการเบื้องต้น: การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของบิลเล็ต (การควบคุมคุณสมบัติราก)

บิลเล็ตที่ไม่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันมีการแยกการหล่อ เฟส Mg₂Si หยาบ และสิ่งสกปรกตามขอบเกรน ส่งผลให้มีความแข็งไม่สม่ำเสมอ การยืดตัวต่ำ และความแตกต่างของสีอโนไดซ์หลังจากการอัดขึ้นรูป

6063 ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน: 560-575 องศา ถือ 4-6 ชั่วโมง

6061/6082 การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน: 565-580 องศา ถือ 6-8 ชั่วโมง

เป้าหมายการควบคุม: กำจัดการแยกองค์ประกอบ ละลายเฟสทุติยภูมิหยาบลงในเมทริกซ์ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการอัดรีดที่สม่ำเสมอของเหล็กแท่งยาวเต็มความยาว

2.2 อุณหภูมิการอัดรีดที่สำคัญสี่อุณหภูมิ (การควบคุมแบบคู่)

หน้าต่างอ้างอิงสำหรับ6063-T5

อุณหภูมิเหล็กแท่ง: 470-510 องศาอุณหภูมิต่ำ: โหลดการอัดขึ้นรูปที่สูงขึ้น แผงการอัดขึ้นรูป พื้นผิวการแตกร้าว และคุณภาพของรอยเชื่อมไม่ดี อุณหภูมิสูงเกินไป: เมล็ดข้าวหยาบ เสี่ยงต่อการเผาไหม้มากเกินไป ความแข็งแรงลดลง และพื้นผิวเป็นรูพรุน

อุณหภูมิภาชนะอัดขึ้นรูป: 410-440 องศารักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่าแท่งเหล็กเพื่อหลีกเลี่ยงการเย็นตัวของพื้นผิวและการไหลของโลหะที่ไม่สม่ำเสมอ

อุณหภูมิแม่พิมพ์: 430-460 องศาความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรงและการแตกร้าวของแม่พิมพ์ อุณหภูมิแม่พิมพ์ต่ำจะเพิ่มความต้านทานการไหลและทำให้เกิดริ้วรอยที่พื้นผิว

อุณหภูมิทางออกของโปรไฟล์ (กำหนดประสิทธิภาพการบำบัดสารละลาย)✅ ข้อกำหนด T5: อุณหภูมิทางออกมากกว่าหรือเท่ากับ 500 องศาเพื่อให้ Mg₂Si ละลายลงในเมทริกซ์อะลูมิเนียมได้อย่างเพียงพอ ต่ำกว่า 490 องศา : สารละลายของแข็งไม่เพียงพอ ความแข็งไม่สามารถเข้าถึงเป้าหมายได้หลังจากอายุมากขึ้น สูงกว่า 555 องศา : การเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ความแข็งแรงและความเหนียวลดลง

โซลูชั่นอุตสาหกรรมขั้นสูง:การควบคุมการอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน. ระบบจะปรับความเร็วการอัดขึ้นรูปโดยอัตโนมัติตามความร้อนที่เปลี่ยนรูปเพื่อรักษาอุณหภูมิทางออกให้คงที่ภายในช่วงเป้าหมาย

2.3 ความเร็วการอัดรีด (ควบคู่กับอุณหภูมิอย่างมาก)

ความเร็วในการอัดรีดหมายถึงความเร็วของ ram ความเร็วทางออกของโปรไฟล์=อัตราส่วนการอัดขึ้นรูป × ความเร็วของแรม

ผนังบาง หน้าตัดกลวง และซับซ้อน: ความเร็วต่ำ

โปรไฟล์ผนังหนาทึบ: ความเร็วที่อนุญาตสูงขึ้น

เร็วเกินไป: ความร้อนจากการเสียรูปมากเกินไป, ความร้อนสูงเกินไป, การแตกร้าวของพื้นผิวและการบิดงอ ช้าเกินไป: สูญเสียความร้อนอย่างมาก อุณหภูมิทางออกลดลง และสารละลายของแข็งล้มเหลว

ช่วงการทดลองสำหรับ 6063: ความเร็วทางออกของโปรไฟล์ทึบ: 25-80 ม./นาที โปรไฟล์แม่พิมพ์ช่องหน้าต่างกลวง: 10-40 ม./นาที

มาตรฐานการทำงาน: ความเร็วเริ่มต้นต่ำ → การเร่งความเร็วทีละน้อย → การอัดขึ้นรูปที่เสถียร → การชะลอตัวที่หางเหล็กแท่ง ห้ามอัดขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงสุดอย่างต่อเนื่อง

2.4 อัตราส่วนการอัดขึ้นรูป แล

\\(λ=\\frac{บิลเล็ต\\;ภาพตัดขวาง\\;พื้นที่}{โปรไฟล์\\;ภาพตัดขวาง\\;พื้นที่}\\)

ช่วงปกติ: แล=10-60

ต่ำ แล: การเสียรูปไม่เพียงพอ โครงสร้างจุลภาคหยาบ และประสิทธิภาพเชิงกลต่ำกว่า

สูง แล: เพิ่มแรงดันการอัดขึ้นรูปอย่างรวดเร็ว ความเสี่ยงในการแตกร้าว และภาระแม่พิมพ์ที่หนัก

2.5 การชุบแข็งแบบออนไลน์ (ขอบเขตประสิทธิภาพสำหรับ T5 / T6)

อะตอม Mg และ Si ที่ละลายในเมทริกซ์ที่อุณหภูมิการอัดขึ้นรูปสูงจะต้องถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยิ่งยวด ซึ่งช่วยให้การตกตะกอนมีความแข็งแกร่งขึ้นในช่วงการเสื่อมสภาพ

ข้อกำหนดอัตราการทำความเย็นขั้นต่ำสำหรับ 6063-T5: มากกว่าหรือเท่ากับ 38 องศา /นาที (ทำความเย็นจาก 500 องศาถึง 200 องศา )

โหมดทำความเย็น:

ระบายความร้อนด้วยอากาศ: โปรไฟล์ตกแต่ง หลีกเลี่ยงคราบน้ำที่มีความสามารถในการทำความเย็นจำกัด

การทำความเย็นแบบหมอก: โปรไฟล์อุตสาหกรรมทั่วไป

การชุบน้ำ (กระบวนการ T6): ผนังหนาความแข็งแรงสูง 6061/6082

ความเสี่ยง: การระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความเค้นตกค้างสูง การยืดผมได้ยาก และการบิดเบี้ยวหลังการตัดเฉือน

2.6 การยืดผมตรง

เริ่มยืดเหยียดหลังโปรไฟล์เย็นลง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 50 องศา

อัตราการยืดมาตรฐาน:0.5%-2.0%

ฟังก์ชัน: การดัดและการบิดที่ถูกต้อง ปล่อยความเค้นตกค้างบางส่วน เพิ่มความแข็งแรงเล็กน้อยด้วยการชุบแข็งงานเล็กน้อย

Over-stretching (>2.5%): ความเสียหายของเมล็ดข้าว รอยแตกขนาดเล็ก และการยืดตัวลดลงอย่างมาก

2.7 การชะลอวัย (กระบวนการกำหนดคุณสมบัติขั้นสุดท้าย)

กลไกการเสื่อมสภาพ: ขั้นตอนการเสริมความแข็งแรงระดับนาโน Mg₂Si จะตกตะกอนจากสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวสูง ช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึง ความแข็งแรงของผลผลิต และความแข็ง

วงจรการชราภาพทางอุตสาหกรรมทั่วไป:

6063-T5: 175-185 องศา ถือได้ 6-8 ชม

6061-T6: 160-170 องศา ถือได้ 8-12 ชม

6082-T6: 165-175 องศา ถือได้ 7-10 ชม

ปัญหาทั่วไป:

อายุน้อย: มีความแข็งไม่เพียงพอ

อายุที่มากขึ้น: การตกตะกอนหยาบ, การลดความแรงที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้

ข้อกำหนดในการควบคุม: ส่วนเบี่ยงเบนอุณหภูมิเตาน้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 5 องศา หลีกเลี่ยงการวางซ้อนหนาแน่นเพื่อรับประกันการไหลเวียนของอากาศร้อน

3. ความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางกลและพารามิเตอร์กระบวนการ

รายการตรวจสอบมาตรฐาน: ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด (Rm), ค่าความต้านทานออฟเซ็ต Yield Strength 0.2% (Rp0.2), การยืดตัว (A), ความแข็งแบบวิคเกอร์ส (HV), ความเค้นตกค้าง, โครงสร้างจุลภาค (ขนาดเกรน, ตะกอน)

ความแข็งแรงต่ำ / ความแข็งไม่เพียงพอ 1 เหล็กแท่งที่ไม่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน 2 อุณหภูมิทางออกไม่เพียงพอทำให้สารละลายของแข็งไม่ดี 3 อัตราการทำความเย็นในการดับไม่เพียงพอ ④ อุณหภูมิความชราต่ำหรือเวลาถือครองไม่เพียงพอ ⑤ เนื้อหา Mg & Si ใกล้ถึงขีดจำกัดข้อกำหนดขั้นต่ำแล้ว

ความแข็งแรงที่น่าพอใจแต่การยืดตัวและความเปราะบางไม่ดี 1 อุณหภูมิทางออกที่สูงเกินไป → การหยาบของเมล็ดข้าว 2 อัตราการยืดตัวมากเกินไป 3 การระบายความร้อนที่รวดเร็วเป็นพิเศษทำให้เกิดความเครียดตกค้างสูง ④ การไหลของโลหะที่ไม่สม่ำเสมออย่างรุนแรงทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่มีแถบสี

ความผันผวนของความแข็งในวงกว้างภายในชุดเดียว การไล่ระดับอุณหภูมิขนาดใหญ่ตามความยาวของแท่งเหล็ก ความเร็วในการอัดรีดไม่เสถียร การไหลของอากาศเย็นไม่สม่ำเสมอ รูปแบบการโหลดที่ไม่สมเหตุสมผลภายในเตาเผาเก่า

4. อิทธิพลของดายที่ซ่อนอยู่ต่อคุณสมบัติของวัสดุ

ความยาวตลับลูกปืนไม่สมดุล: ความเร็วการไหลของโลหะไม่สม่ำเสมอ → โครงสร้างจุลภาคหน้าตัดต่างกัน ความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่ และการบิดตัว

แรงดันห้องเชื่อมไม่เพียงพอสำหรับแม่พิมพ์ที่มีรูพรุน: รอยเชื่อมอ่อน, เกิดแอนไอโซโทรปิกมาก, แตกหักง่ายตามแนวรอยเชื่อมภายใต้ภาระหนัก

การอุ่นแม่พิมพ์ที่ไม่สม่ำเสมอ: การกระจายอุณหภูมิที่ไม่สมมาตรทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกัน

5. ตารางข้อบกพร่องและความสัมพันธ์ของทรัพย์สิน

6. เทคโนโลยีการควบคุมอุตสาหกรรมขั้นสูง

SCADA การตรวจสอบข้อมูลแบบเต็มกระบวนการ รวบรวมอุณหภูมิแท่งเหล็ก อุณหภูมิแม่พิมพ์ อุณหภูมิทางออกอินฟราเรด ความเร็ว ram โหลดการอัดขึ้นรูป กำลังพัดลมระบายความร้อน สร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์-ความแข็งสำหรับการเตือนความผิดปกติตั้งแต่เนิ่นๆ

ระบบการอัดรีดไอโซเทอร์มอลแบบวงปิด การวัดอุณหภูมิทางออกด้วยอินฟราเรดแบบเรียลไทม์ PLC จะปรับความเร็วของ RAM แบบไดนามิกเพื่อรักษาอุณหภูมิทางออกให้คงที่และค่าเบี่ยงเบนคุณสมบัติที่แคบลง

เทคโนโลยีการอัดขึ้นรูปย้อนกลับ ขจัดชั้นแรงเสียดทานระหว่างบิลเล็ตและภาชนะ ให้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอและลดความเค้นตกค้าง เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างพลังงานใหม่และความแม่นยำ

การจำลองเชิงตัวเลข (DEFORM / Altair) คาดการณ์สนามการไหล สนามอุณหภูมิ และสนามความเครียด ปรับการออกแบบแม่พิมพ์และพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสมเพื่อลดต้นทุนการผลิตทดลอง

7. ตรรกะการควบคุมคุณภาพการประชุมเชิงปฏิบัติการ

ห่วงโซ่การควบคุมหลัก: องค์ประกอบของโลหะผสมที่มีความเสถียร → การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของ Billet ที่เสถียร → อุณหภูมิการอัดขึ้นรูปที่เสถียรและการจับคู่ความเร็ว → อัตราการชุบแข็งที่เสถียร → วงจรการแก่ที่เสถียร

ความล้มเหลวของคุณสมบัติมักเกิดจากพารามิเตอร์ตัวเดียว ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากพารามิเตอร์หลายกระบวนการที่ไม่ตรงกัน หลักการปรับแต่ง: ปรับหน้าต่างอุณหภูมิให้คงที่ก่อน จากนั้นจึงปรับความเร็วการอัดขึ้นรูปอย่างละเอียด อย่าสุ่มสี่สุ่มห้าเพิ่มความเร็วในการผลิตด้วยต้นทุนอุณหภูมิทางออก