อิทธิพลของกระบวนการหลอมต่ออัตราการได้ของ 8011 อลูมิเนียมอัลลอยด์หล่อสำหรับฝาขวด

เชิงนามธรรม

ในบทความนี้, 8011 ช่องว่างรีดขึ้นรูปถูกนำมาใช้เพื่อผลิตแผ่นอลูมิเนียมสำหรับฝาขวด, และตรวจสอบผลกระทบของกระบวนการอบอ่อนที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและกระบวนการอบอ่อนขั้นกลางต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์.

ผลการวิจัยพบว่าแผ่นอลูมิเนียมฝาขวดที่ตรงตามความต้องการของลูกค้าสามารถผลิตได้จากช่องว่างที่รีดขึ้นรูปโดยใช้กระบวนการอบอ่อนที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่เหมาะสม.

การแนะนำ

เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการหล่อแบบรีด, ช่องว่างที่รีดขึ้นรูปมีแอนไอโซโทรปีที่ชัดเจน, ซึ่งจำกัดการใช้งานในผลิตภัณฑ์ที่มีการวาดลึก.

ในงานนี้, กระบวนการหลอมที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมเหตุสมผลถูกนำมาใช้เพื่อบรรเทาการแยกองค์ประกอบและแอนไอโซโทรปีของ 8011 ช่องว่างรีดขึ้นรูปที่เกิดจากกระบวนการรีดและปรับโครงสร้างจุลภาคภายในให้เหมาะสม.

เมื่อรวมกับการอบอ่อนระดับกลางที่เหมาะสมและการลดความเย็นที่เหมาะสมของการกลิ้งรอบสุดท้ายในการประมวลผลครั้งต่อไป, สัดส่วนของพื้นผิวต่างๆในแผ่นมีความสมดุล, แอนไอโซโทรปีของวัสดุลดลง, และแผ่นอลูมิเนียมฝาขวดที่ตอบสนองความต้องการในการดึงลึกได้รับการประดิษฐ์ขึ้นอย่างประสบความสำเร็จ.

1 โครงการทดลอง

1.1 วัสดุทดลอง

วัตถุดิบก็คือ 8011 ม้วนหล่อที่มีความหนาว่างเปล่าเริ่มต้น 6.0–6.5 มม, และความหนาสำเร็จรูปเป้าหมายของผลิตภัณฑ์คือ 0.21 มม.

ขนาดเกรนของคอยล์รีดจะต้องถึงเกรด 1.

องค์ประกอบทางเคมีของ 8011 โลหะผสมสำหรับฝาขวด (เศษส่วนมวล, %)

1.2 ขั้นตอนการทดลอง

ด้วยบัตรรีดเย็นคงที่, อุณหภูมิการหลอมที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและอุณหภูมิการหลอมระดับกลางถูกตั้งค่าเป็นพารามิเตอร์ตัวแปร. เส้นทางกระบวนการที่สมบูรณ์มีดังนี้:

หล่อรีดเปล่า → รีดเย็นถึง 3.8 มม. → การหลอมให้เป็นเนื้อเดียวกัน → การรีดเย็นถึง 0.43 มม. → การหลอมกลาง → การรีดเย็นจนถึงความหนาที่เสร็จแล้ว 0.21 มม

มีการออกแบบแผนกระบวนการเปรียบเทียบสามแบบ:

โครงการ 1: การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 480 °C สำหรับ 4 ชั่วโมงสำหรับ 3.8 ช่องว่างหนามม; การหลอมกลางที่ 360 °C สำหรับ 2 ชั่วโมงสำหรับ 0.43 แถบมม

โครงการ 2: การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 480 °C สำหรับ 4 ชั่วโมงสำหรับ 3.8 ช่องว่างหนามม; การหลอมกลางที่ 280 °C สำหรับ 2 ชั่วโมงสำหรับ 0.43 แถบมม

โครงการ 3: การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 530 °C สำหรับ 4 ชั่วโมงสำหรับ 3.8 ช่องว่างหนามม; การหลอมกลางที่ 320 °C สำหรับ 2 ชั่วโมงสำหรับ 0.43 แถบมม

1.3 รายการทดสอบ

แรงดึง \(อาร์_เอ็ม), การยืดตัว A และอัตราการติดหู e ของชิ้นงานหลังจากการอบอ่อนขั้นกลางและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้รับการทดสอบตามมาตรฐานแห่งชาติ.

แผ่นสำเร็จรูปที่ผลิตโดยทั้งสามแผนจะถูกส่งไปยังลูกค้าเพื่อทดสอบการวาดถ้วย, และกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมที่เหมาะสมที่สุดนั้นพิจารณาจากผลตอบรับการปั๊มขึ้นรูปในทางปฏิบัติ.

2 ผลการทดลอง

2.1 ผลการทดสอบการหลอมระดับกลาง

ตัวอย่างรีดเย็นถึง 0.43 มม. อบอ่อนในเตาหลอมแบบกล่อง (ใส่เข้าไปในเตาหลังจากถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้, เวลาถือครอง: 2–4 ชม) เพื่อทดสอบคุณสมบัติทางกลและลักษณะเฉพาะของหู.

1. ภายในช่วงอุณหภูมิ 230–250 °C, ความต้านทานแรงดึงลดลงอย่างรวดเร็วในขณะที่การยืดตัวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ, บ่งชี้ว่าการตกผลึกซ้ำทั้งหมดเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมินี้. การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในพฤติกรรมการได้ยินเกิดขึ้นระหว่างการตกผลึกซ้ำ: หลังจากหลอมที่ 240 °C สำหรับ 2 ชม., หูส่วนใหญ่เกิดขึ้นตามทิศทาง 45° โดยมีหู 0°/90° เล็กน้อย; เมื่อขยายเวลาการถือครองออกไป 4 ชม., หูเลื่อนไปในทิศทาง 0°/90° โดยสมบูรณ์.
2. หลังจากการตกผลึกใหม่อย่างสมบูรณ์, อุณหภูมิการหลอมที่เพิ่มขึ้นอีกทำให้อัตราการติดหูไม่เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด; เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 360 องศาเซลเซียส, การยืดตัวของผ้าปูที่นอนลดลงอย่างเห็นได้ชัด. ดังนั้น, ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการหลอมขั้นกลางคือ 250–360 °C.
3. การเปรียบเทียบอุณหภูมิที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน: ตัวอย่างทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่อุณหภูมิต่ำ (480 องศาเซลเซียส) แสดงอัตราการอุดหูที่สูงขึ้นและการเปลี่ยนทิศทางของหูที่เร็วขึ้นหลังจากการหลอมปานกลาง, ในขณะที่ตัวอย่างถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 530 °C แสดงอัตราการได้ยินโดยรวมที่ต่ำกว่า.

คุณสมบัติที่แท้จริงหลังจากการหลอมขั้นกลาง

2.2 คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

หลังจากการหลอมปานกลาง, แถบรีดเย็นจนได้ความหนาเสร็จแล้ว 0.21 มม. โดยมีการลดความเย็นลงประมาณ 51%.

ข้อมูลประสิทธิภาพทางกลและหูของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีดังต่อไปนี้.

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ผลการทดลองใช้ของลูกค้า

ข้อสรุปการทดสอบ: ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของ Scheme 1 และโครงการ 2 ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 480 °C มีอัตราการได้ยินใกล้เคียงกัน 10%, ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดการวาดลึกสำหรับฝาขวด.

ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของ Scheme 3 ทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 530 °C มีอัตราการได้ยินประมาณ 5% โดยไม่เกิดการแตกร้าว, และได้ถูกส่งไปยังผู้ผลิตฝาขวดหลายรายในการผลิตจำนวนมาก.

3 การวิเคราะห์และการอภิปราย

3.1 ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวและอัตราการติดหู

พฤติกรรมการฟังของ แผ่นอลูมิเนียม โดดเด่นด้วยพื้นผิวคริสตัลภายใน.

การรีดเย็นทำให้เกิดพื้นผิวที่ผิดรูป, ซึ่งทำให้หูเอียง 45° ระหว่างการวาดถ้วย.

หลังจากการหลอมแผ่นต้องลดความเย็นลงมาก, พื้นผิวตกผลึกใหม่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยพื้นผิวลูกบาศก์และพื้นผิว R.

• เนื้อลูกบาศก์: ทำให้เกิดการรบกวนหูในทิศทาง 0°/90°;
• เนื้ออาร์: ทำให้เกิดต่างหูในทิศทาง 45°.

แนวคิดในการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับแผ่นอะลูมิเนียมขึ้นรูปลึกคือการควบคุมสัดส่วนของพื้นผิวทั้งสอง, ชดเชยผลกระทบต่อหูที่เกิดจากพื้นผิวที่แตกต่างกัน, ลดอัตราการอุดหูโดยรวมและปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปแบบลึก.

3.2 กลไกการควบคุมอุณหภูมิการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันบนโครงสร้างจุลภาคแบบหล่อ

กระบวนการหล่อแบบหล่อมีระดับความเย็นยิ่งยวดสูงและความเย็นอย่างรวดเร็ว, ส่งผลให้เกิดระยะที่สองที่ไม่สมดุลจำนวนมากและการแยกของแข็ง-สารละลายอย่างรุนแรงของธาตุ Si และ Fe ในเมทริกซ์อะลูมิเนียมหลังการแข็งตัว.

การหลอมให้เป็นเนื้อเดียวกันช่วยส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของระยะที่ไม่สมดุล, การตกตะกอนของสารละลายของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่งและการกำจัดการแยกองค์ประกอบ.

1. การเปรียบเทียบทางโลหะวิทยา (รูป 3 & รูป 4)
   • การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 530 องศาเซลเซียส: สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกมีความละเอียดและกระจายตัวสม่ำเสมอ, และธัญพืชนั้นเป็นธัญพืชที่มีความสมดุลโดยทั่วไป.
   • การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 480 องศาเซลเซียส: ระยะตกตะกอนจะหยาบ, ขนาดเกรนไม่สม่ำเสมอ, และมีเมล็ดหยาบในท้องถิ่นอยู่.
2. การแข่งขันระหว่างการตกตะกอนและการตกผลึกซ้ำที่อุณหภูมิการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันต่ำ (480 องศาเซลเซียส), การตกตะกอนเกิดขึ้นก่อนการตกผลึกซ้ำ. อนุภาคที่ตกตะกอนจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวและขัดขวางการเกิดนิวเคลียสของการตกผลึกใหม่, ในที่สุดก็เกิดเป็นโครงสร้างจุลภาคที่ตกผลึกหยาบและไม่สม่ำเสมอ ที่อุณหภูมิการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันสูง (530 องศาเซลเซียส), การตกผลึกซ้ำจะมีความสำคัญกว่า, และตะกอนที่ตามมาจะยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชที่มากเกินไป, ให้โครงสร้างเกรนที่ละเอียดและสม่ำเสมอ.

3.3 ผลกระทบของการตกตะกอนของ Fe/Si ต่อพื้นผิว

องค์ประกอบการผสมหลักของ 8011 โลหะผสมคือ Fe และ Si. การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วในการหล่อแบบหล่อทำให้ Fe และ Si อิ่มตัวยวดยิ่งจำนวนมากในเมทริกซ์อะลูมิเนียม.

ระหว่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน, เฟและซีตกตะกอนจนเกิดการกระจายตัว \(เฟอัล_3) อนุภาค:

1. \(เฟอัล_3) อนุภาคสามารถปรับเกรนที่ตกผลึกใหม่ได้, ทำให้โครงสร้างจุลภาคที่ผ่านการอบอ่อนมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ, และทำให้แอนไอโซโทรปีของวัตถุอ่อนลง.
2. ภายใต้การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 530 องศาเซลเซียส, Fe และ Si ตกตะกอนอย่างเพียงพอ. อนุภาคระยะที่สองที่กระจัดกระจายส่งเสริมการตกผลึกในแหล่งกำเนิดในระหว่างการหลอมระดับกลาง. ส่วนหนึ่งของพื้นผิวการเปลี่ยนรูปแบบการรีดเย็นจะยังคงอยู่ในกระบวนการนี้, ในขณะที่การก่อตัวของพื้นผิว R ได้รับการอำนวยความสะดวกและยับยั้งการพัฒนาพื้นผิวลูกบาศก์มากเกินไป. สัดส่วนของพื้นผิวการตกผลึกซ้ำทั้งสองมีความสมดุล, ลดอัตราการติดหูของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปลงอย่างมาก.

4 ข้อสรุป

1. การเพิ่มอุณหภูมิการหลอมให้เป็นเนื้อเดียวกันจาก 480 °C ถึง 530 °C ช่วยให้โลหะผสมตกตะกอนและกระจายตัวสม่ำเสมอ และช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของขนาดเกรนที่ตกผลึกใหม่. พื้นผิวทรงลูกบาศก์และพื้นผิว R ที่เกิดขึ้นหลังจากการอบอ่อนระดับกลางจะต่อต้านพื้นผิวการเสียรูปที่เกิดขึ้นในการรีดเย็นขั้นสุดท้ายร่วมกัน, ลดอัตราการติดหูลงอย่างน่าทึ่ง 8011 แผ่นอลูมิเนียมรีดสำเร็จรูป.
2. หลังจากการตกผลึกใหม่เสร็จสิ้นสมบูรณ์ผ่านการอบอ่อนระดับกลาง, พารามิเตอร์กระบวนการมีผลจำกัดต่ออัตราการได้ยิน. กระบวนการหลอมเป็นเนื้อเดียวกันเป็นปัจจัยชี้ขาดหลักที่ควบคุมอัตราการตกของ 8011 แผ่นอลูมิเนียมรีดขึ้นรูปสำหรับฝาขวด.