Control de la temperatura de calefacción dealeación de aluminioLa temperatura excesiva no sólo puede provocar grietas, sino también diversos defectos.El siguiente es un análisis de la tecnología de control de temperatura, mecanismo de influencia de la temperatura y medidas preventivas:
I. Tecnología de control preciso de la temperatura de calefacción
1. fijación de umbral de temperatura basado en el grado de aleación
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Ejemplo: cuando una empresa forja 7075 carcasas de batería, utiliza un control de temperatura segmentado: en la etapa de precalentamiento, se mantiene a 400 °C durante 2 horas,y luego calentado a una temperatura constante de 430°C±5°C para garantizar que la fase β (MgZn2) se disuelva completamente, evitando al mismo tiempo la fusión del punto de fusión eutectico bajo (475°C) en el límite de fase α+β.
2Equipo de calefacción y sistema de control de temperatura
Control de la temperatura segmentado en horno de gas: se utiliza un horno de calefacción continua de tres cámaras (cámara de precalentamiento a 400 °C, cámara de calefacción a 450 °C y cámara de ecualización a 430 °C),con un termómetro infrarrojo (precisión ±3°C), y la uniformidad de la temperatura del horno está controlada dentro de ±10°C.
Control preciso del horno eléctrico de calefacción: el horno de resistencia al vacío utiliza el sistema inteligente de control de temperatura PID para calentar hasta la temperatura establecida a una velocidad de 5 °C/minuto,y la fluctuación de la fase de aislamiento es ≤ ± 5°C, que es adecuado para aleaciones sensibles como la serie 7.
Compensación dinámica del calentamiento por inducción: para forjas de forma compleja (como las estructuras de múltiples cavidades de las carcasas de las baterías),se utiliza el calentamiento por inducción de media frecuencia (frecuencia 20-50 kHz) para compensar localmente la temperatura a través del efecto de corriente de remolino, de modo que la diferencia de temperatura en la sección transversal sea inferior a 15°C.
3Simulación del campo de temperatura y monitorización en tiempo real
Simulación CAE antes de forjar: Deform-3D se utiliza para simular el proceso de calentamiento y predecir la distribución de temperatura de la billeta.la simulación de una cierta batería en forma de L de soporte de forja muestra que la temperatura en la esquina es 20 ° C más baja que la del planoEn la producción real, se compensa con bobinas de calefacción de partición.
Imagen térmica infrarroja en línea: velocidad de escaneo 100 cuadros/segundo, generación en tiempo real de un mapa de nubes de temperatura, cuando se detecta una sobre-temperatura local (por ejemplo, > valor establecido de 15 °C),el sistema inicia automáticamente el dispositivo de refrigeración por aire para enfriarse.
II. Análisis del mecanismo de agrietamiento causado por una temperatura excesiva
1Defectos estructurales causados por daños térmicos
Tres características de la sobrecombustión:
Los triángulos de oxidación aparecen en los bordes de los granos (cuando la temperatura es mayor que el punto de fusión eutéctico, Mg2Si y otras fases se derriten);
Los límites de los granos se amplían y forman una red (por ejemplo, cuando 6061aleación de aluminiose calienta a 560 °C durante 20 minutos, la relación de fase líquida en los límites de los granos alcanza el 3%);
Aparecen bolas de reflujo entre las dendritas (7075aleación de aluminioSe mantiene a 480°C durante 1h, y la fase Al-Zn-Mg entre las dendritas se derrite).
Granos granulares y débiles: cuando la temperatura excede el límite superior de la temperatura de recristalización (por ejemplo, 460°C para 7075),el tamaño del grano crece rápidamente de 10-20 μm en estado forjado a más de 500 μm, la plasticidad disminuye en un 40%, y se producen grietas a lo largo de los bordes del grano durante la forja.
2La concentración de estrés induce el agrietamiento.
Fragmentación por tensión por diferencia de temperatura: cuando la velocidad de calentamiento es demasiado rápida (por ejemplo, > 15 °C/min), la diferencia de temperatura entre la superficie y el núcleo de la forja es > 50 °C.generando tensión térmica (σ=EαΔT)Cuando la resistencia de rendimiento del material es superior a σ (por ejemplo, 7075 a 400 °C), se produce el agrietamiento.
Superposición de tensión de transformación de fase: cuando la aleación de aluminio de serie 2 se calienta a 500 °C, la tasa de disolución de la fase θ (CuAl2) es desigual,y la tensión de transformación de fase local se superpone a la tensión de forja, haciendo que la grieta se extienda a lo largo del límite del grano.
III. Contramedidas para el proceso de lucha contra el agrietamiento
1- Control de calefacción y aislamiento de la pendiente
Curva de calentamiento de tipo paso:
Sección de baja temperatura (200-300°C): velocidad de calentamiento de 5°C/min, elimina la tensión interna de la pila;
Sección de temperatura media (300-400°C): velocidad 10°C/min, promueve la distribución uniforme de la segunda fase;
Sección de alta temperatura (400 - temperatura establecida): velocidad 5°C/min, garantizar una temperatura uniforme.
Cálculo del tiempo de aislamiento: según el grosor de la billeta (mm) × 1,5-2 min/mm, por ejemplo, billeta 7075 de 100 mm de espesor, aislamiento a 430 °C durante 2,5-3 h, de modo que la fase de refuerzo se disuelva completamente.
2Precalentamiento por presión y forja isotérmica
Compatibilidad de la temperatura del molde: antes de forjar, el molde se precalenta a 250-300 °C (6 series) o 180-220 °C (7 series) para reducir la tensión de la diferencia de temperatura causada por el enfriamiento rápido de la forja.
Tecnología de forja isotérmica: Forja a una baja velocidad de 0,01-0,1 mm/s en una servopresa, mientras que la varilla de calentamiento incorporada en el molde mantiene la temperatura de la billeta a ±3 °C,que es adecuado para carcasas de baterías complejas de paredes delgadas (espesor de pared <3 mm).
3Prevención y detección del crack
Tratamiento superficial antes del calentamiento: quitar la escama de óxido en la superficie de la pila (cuando el espesor es > 0,2 mm, las micro grietas debajo de la escama de óxido se expandirán a alta temperatura),y utilizar la limpieza de tiro o lavado alcalino para el pretratamiento.
Control de ensayo no destructivo: detección de fallas por ultrasonido al 100% (frecuencia 2.5-5MHz) después de la forja para detectar el aflojamiento del borde del grano causado por la sobrecombustión (amplitud de reflexión ≥φ2 mm equivalente a agujero de fondo plano).
Correo electrónico:cast@ebcastings.com
Control de la temperatura de calefacción dealeación de aluminioLa temperatura excesiva no sólo puede provocar grietas, sino también diversos defectos.El siguiente es un análisis de la tecnología de control de temperatura, mecanismo de influencia de la temperatura y medidas preventivas:
I. Tecnología de control preciso de la temperatura de calefacción
1. fijación de umbral de temperatura basado en el grado de aleación
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Ejemplo: cuando una empresa forja 7075 carcasas de batería, utiliza un control de temperatura segmentado: en la etapa de precalentamiento, se mantiene a 400 °C durante 2 horas,y luego calentado a una temperatura constante de 430°C±5°C para garantizar que la fase β (MgZn2) se disuelva completamente, evitando al mismo tiempo la fusión del punto de fusión eutectico bajo (475°C) en el límite de fase α+β.
2Equipo de calefacción y sistema de control de temperatura
Control de la temperatura segmentado en horno de gas: se utiliza un horno de calefacción continua de tres cámaras (cámara de precalentamiento a 400 °C, cámara de calefacción a 450 °C y cámara de ecualización a 430 °C),con un termómetro infrarrojo (precisión ±3°C), y la uniformidad de la temperatura del horno está controlada dentro de ±10°C.
Control preciso del horno eléctrico de calefacción: el horno de resistencia al vacío utiliza el sistema inteligente de control de temperatura PID para calentar hasta la temperatura establecida a una velocidad de 5 °C/minuto,y la fluctuación de la fase de aislamiento es ≤ ± 5°C, que es adecuado para aleaciones sensibles como la serie 7.
Compensación dinámica del calentamiento por inducción: para forjas de forma compleja (como las estructuras de múltiples cavidades de las carcasas de las baterías),se utiliza el calentamiento por inducción de media frecuencia (frecuencia 20-50 kHz) para compensar localmente la temperatura a través del efecto de corriente de remolino, de modo que la diferencia de temperatura en la sección transversal sea inferior a 15°C.
3Simulación del campo de temperatura y monitorización en tiempo real
Simulación CAE antes de forjar: Deform-3D se utiliza para simular el proceso de calentamiento y predecir la distribución de temperatura de la billeta.la simulación de una cierta batería en forma de L de soporte de forja muestra que la temperatura en la esquina es 20 ° C más baja que la del planoEn la producción real, se compensa con bobinas de calefacción de partición.
Imagen térmica infrarroja en línea: velocidad de escaneo 100 cuadros/segundo, generación en tiempo real de un mapa de nubes de temperatura, cuando se detecta una sobre-temperatura local (por ejemplo, > valor establecido de 15 °C),el sistema inicia automáticamente el dispositivo de refrigeración por aire para enfriarse.
II. Análisis del mecanismo de agrietamiento causado por una temperatura excesiva
1Defectos estructurales causados por daños térmicos
Tres características de la sobrecombustión:
Los triángulos de oxidación aparecen en los bordes de los granos (cuando la temperatura es mayor que el punto de fusión eutéctico, Mg2Si y otras fases se derriten);
Los límites de los granos se amplían y forman una red (por ejemplo, cuando 6061aleación de aluminiose calienta a 560 °C durante 20 minutos, la relación de fase líquida en los límites de los granos alcanza el 3%);
Aparecen bolas de reflujo entre las dendritas (7075aleación de aluminioSe mantiene a 480°C durante 1h, y la fase Al-Zn-Mg entre las dendritas se derrite).
Granos granulares y débiles: cuando la temperatura excede el límite superior de la temperatura de recristalización (por ejemplo, 460°C para 7075),el tamaño del grano crece rápidamente de 10-20 μm en estado forjado a más de 500 μm, la plasticidad disminuye en un 40%, y se producen grietas a lo largo de los bordes del grano durante la forja.
2La concentración de estrés induce el agrietamiento.
Fragmentación por tensión por diferencia de temperatura: cuando la velocidad de calentamiento es demasiado rápida (por ejemplo, > 15 °C/min), la diferencia de temperatura entre la superficie y el núcleo de la forja es > 50 °C.generando tensión térmica (σ=EαΔT)Cuando la resistencia de rendimiento del material es superior a σ (por ejemplo, 7075 a 400 °C), se produce el agrietamiento.
Superposición de tensión de transformación de fase: cuando la aleación de aluminio de serie 2 se calienta a 500 °C, la tasa de disolución de la fase θ (CuAl2) es desigual,y la tensión de transformación de fase local se superpone a la tensión de forja, haciendo que la grieta se extienda a lo largo del límite del grano.
III. Contramedidas para el proceso de lucha contra el agrietamiento
1- Control de calefacción y aislamiento de la pendiente
Curva de calentamiento de tipo paso:
Sección de baja temperatura (200-300°C): velocidad de calentamiento de 5°C/min, elimina la tensión interna de la pila;
Sección de temperatura media (300-400°C): velocidad 10°C/min, promueve la distribución uniforme de la segunda fase;
Sección de alta temperatura (400 - temperatura establecida): velocidad 5°C/min, garantizar una temperatura uniforme.
Cálculo del tiempo de aislamiento: según el grosor de la billeta (mm) × 1,5-2 min/mm, por ejemplo, billeta 7075 de 100 mm de espesor, aislamiento a 430 °C durante 2,5-3 h, de modo que la fase de refuerzo se disuelva completamente.
2Precalentamiento por presión y forja isotérmica
Compatibilidad de la temperatura del molde: antes de forjar, el molde se precalenta a 250-300 °C (6 series) o 180-220 °C (7 series) para reducir la tensión de la diferencia de temperatura causada por el enfriamiento rápido de la forja.
Tecnología de forja isotérmica: Forja a una baja velocidad de 0,01-0,1 mm/s en una servopresa, mientras que la varilla de calentamiento incorporada en el molde mantiene la temperatura de la billeta a ±3 °C,que es adecuado para carcasas de baterías complejas de paredes delgadas (espesor de pared <3 mm).
3Prevención y detección del crack
Tratamiento superficial antes del calentamiento: quitar la escama de óxido en la superficie de la pila (cuando el espesor es > 0,2 mm, las micro grietas debajo de la escama de óxido se expandirán a alta temperatura),y utilizar la limpieza de tiro o lavado alcalino para el pretratamiento.
Control de ensayo no destructivo: detección de fallas por ultrasonido al 100% (frecuencia 2.5-5MHz) después de la forja para detectar el aflojamiento del borde del grano causado por la sobrecombustión (amplitud de reflexión ≥φ2 mm equivalente a agujero de fondo plano).
Correo electrónico:cast@ebcastings.com
