1 Rhagymadrodd

Mae castio marw alwminiwm yn parhau i fod yn brif ddull ar gyfer cynhyrchu cydrannau siâp uchel, yn agos i-rhwyd-ar gyfer cymwysiadau modurol, electroneg a defnyddwyr. Mae heriau parhaus yn cynnwys rheoli mandylledd, sefydlogrwydd dimensiwn, ac amrywioldeb mecanyddol a yrrir gan ficrostrwythur. Mae'r astudiaeth bresennol yn dogfennu fframwaith arbrofol atgynhyrchadwy sy'n cysylltu newidynnau prosesau rheoledig â newidiadau mesuradwy mewn mandylledd ac ymddygiad mecanyddol, gan alluogi cymhwyso uniongyrchol mewn lleoliad cynhyrchu.

2 Dull ymchwil

2.1 Dyluniad arbrofol

Asesodd dyluniad arbrofol ffactoraidd bedwar ffactor sylfaenol: tymheredd toddi (T_melt), tymheredd marw (T_die), cyflymder ergyd (V_shot), a gwasgedd dal (P_hold). Roedd gan bob ffactor dair lefel (isel, canolig, uchel) wedi'u dewis o ystodau nodweddiadol i arfer diwydiannol. Cwblhawyd cyfanswm o 27 rhediad (3^3 dyluniad ar gyfer y ffactorau mwyaf dylanwadol); ar gyfer cymariaethau beirniadol, maint y sampl fesul cyflwr oedd n=10 i ganiatáu triniaeth ystadegol sylfaenol (cymedr ± gwyriad safonol).

2.1.1 Paratoi deunydd a thoddi

Aloi: aloi castio marw A380-gyfres; cofnodir cyfansoddiad ac olrhain gwres yn Atodiad A.

Trin toddi: Perfformio fflwcsiad nwy cyn arllwys; toddi yn cael ei ddal o dan awyrgylch rheoledig i gyfyngu ar gasglu hydrogen.

Lefelau gwres uwch: Wedi'i dargedu ar 680-730 gradd (tymheredd arllwys toddi wedi'i addasu mewn arbrawf); proffil thermol wedi'i logio bob 5 s gan ddefnyddio thermocwl Math K.

2.1.2 Offer a pheiriant

Marw: Dur dau geudod yn marw gyda sianeli oeri cydffurfiol; mewnosodiadau ag offer gyda thermocyplau math K.

Peiriant: peiriant castio marw siambr oer 1000 kN wedi'i gyfarparu â phroffil saethiad rhaglenadwy a rheolaeth cyflymder siot dolen gaeedig -.

Offeryniaeth mesur: Logio data cyflym (1 kHz) ar gyfer proffil ergyd; cofnodi tymheredd toddi a marw i ± 1 gradd .

2.1.3 Trin a samplu ôl-broses

Samplau: Bariau tynnol safonol a echdynnwyd gan lif o gastiau ar ôl oeri naturiol 24 h; peiriannu i geometreg mesurydd sy'n gydnaws ag ASTM ar gyfer profion tynnol.

Labelu sbesimen: Pob sbesimen wedi'i amgodio ag ID rhediad, rhif ceudod, a rhif sampl ar gyfer olrhain.

2.1.4 Gweithdrefnau profi (ffocws atgynhyrchu)

Profion tynnol: Yn ôl gweithdrefnau prawf tynnol safonol gan ddefnyddio peiriant math Instron; cyflymder croesben wedi'i osod i gyflawni cyfradd straen o 1 × 10^-3 s^-1.

Caledwch: HV wedi'i fesur ar drawsdoriadau caboledig gan ddefnyddio llwyth 10 kgf; cyfartaledd o bum mewnoliad fesul sbesimen.

Mandylledd: Cymhwyswyd dau ddull - (a) Dull màs trochi Archimedes ar gyfer ffracsiwn mandylledd swmp, a (b) dadansoddiad delwedd optegol ar adrannau caboledig i gael dosbarthiad ffracsiwn arwynebedd a maint mandwll. Darperir sgriptiau cyfrifo yn Atodiad B ar gyfer atgynhyrchu.

Metelegyddiaeth: Samplau wedi'u gosod, eu daearu, eu caboli a'u hysgythru ag adweithydd safonol Keller ar gyfer gwerthuso microstrwythur o dan ficrosgopeg optegol (200 × – 1000 ×) a microsgopeg electron sganio lle nodir.

3 Canlyniadau a dadansoddiad

3.1 Crynodeb o ddeilliannau meintiol allweddol

Mae Tabl 1 yn crynhoi metrigau mecanyddol a mandylledd cynrychioliadol ar gyfer setiau paramedr gwaelodlin, canolraddol ac optimaidd. Mae pob gwerth yn cynrychioli ± gwyriad safonol (n=10 fesul amod).

Tabl 1. Metrigau mecanyddol a mandylledd cynrychioliadol

3.2 Arsylwadau microstrwythurol

Mae Ffigur 1 (isod) yn dangos micrograffau optegol sy'n cymharu amodau gwaelodlin ac amodau wedi'u optimeiddio. Mae samplau gwaelodlin yn cyflwyno mandylledd rhyngdendritig eang a rhwydweithiau ewtectig mwy bras; mae samplau wedi'u optimeiddio yn dangos llai o fandylledd a bylchau rhyngdendraidd manylach.

Ffigur 1.Micrograffau optegol (200×) o adrannau croes - caboledig ac ysgythru: (a) Cyflwr gwaelodlin yn dangos mandyllau rhyngdendritig; (b) Optimeiddio cyflwr gyda dwysedd mandwll is.[mewnosod{0}}delweddau cydraniad uchel yn y llawysgrif derfynol; ffeiliau delwedd amrwd wedi'u harchifo yn Atodiad A.]

3.3 Dadansoddiad ystadegol a chymhariaeth ag adroddiadau presennol

Nododd dadansoddiad o amrywiant (ANOVA) ar y set ddata ffactoraidd tymheredd toddi a chyflymder ergyd fel y prif gyfranwyr at amrywiant mandylledd (p < 0.01), gyda thymheredd marw a phwysau dal yn dangos effeithiau sylweddol ond llai (p < 0.05). Mae'r gostyngiadau a welwyd mewn mandylledd a'r cynnydd cyfatebol mewn perfformiad tynnol yn alinio'n ansoddol ag astudiaethau diwydiannol blaenorol; mae'r cyfraniad presennol yn meintioli meintiau'r effeithiau cyfun o dan brotocol mesur sydd wedi'i ddogfennu'n benodol (Adran 2.1.4).

4 Trafodaeth

4.1 Dehongli perthnasoedd achosol

Mae superheat toddi llai yn lleihau hydoddedd nwy ac yn lleihau maint celloedd crebachu, gan gyfrannu at ffracsiynau mandylledd is. Mae tymheredd marw gweddol uwch yn hyrwyddo solidiad cyfeiriadol ac yn lleihau graddiannau thermol sydd fel arall yn dal nwy. Mae proffil ergyd sy'n lleihau cynnwrf yn ystod llenwi llwydni yn cyfyngu ar gaethiad ocsid a dal aer; mae gwasgedd dal yn lliniaru crebachu os caiff ei gymhwyso cyn i ffracsiynau solet sylweddol ffurfio. Felly mae'r effaith gyfunol yn gyson yn fecanyddol â'r gwelliannau microstrwythurol a'r enillion mecanyddol a welwyd.

4.2 Cyfyngiadau

Penodoldeb aloi: Adroddir canlyniadau ar gyfer aloi cyfres A380; gall effeithiau sy'n ddibynnol ar aloi (ee, ar gyfer amrywiadau Al-Si-Mg) fod yn wahanol.

Geometreg offeru a graddfa peiriant: Defnyddiwyd peiriant marw dau geudod a 1000 kN; mae'n bosibl y bydd angen ail-diwnio paramedr er mwyn graddio i farwolion mwy neu ddosbarthiadau peiriannau gwahanol.

Cwmpas mesur: Er bod Archimedes a dadansoddi delweddau yn darparu metrigau mandylledd cyflenwol, efallai y bydd angen dosbarthiad mandylledd tri dimensiwn o CT pelydr-X ar gyfer cydrannau â nodweddion mewnol cymhleth.

4.3 Goblygiadau ymarferol

Gall llinellau gweithgynhyrchu roi'r camau gweithredu canlynol ar waith: lleihau gwres toddi o fewn ffenestri arllwys derbyniol, thermocyplau critigol offeryn ar gyfer rheoli tymheredd marw dolen gaeedig, a phroffiliau saethiad rhaglen sy'n cyfyngu ar drawsnewidiadau cynnwrf uchel. Argymhellir siartiau rheoli prosesau ar gyfer ffracsiwn mandylledd (samplu misol) i gynnal gallu'r broses.

5 Casgliad

Mae rheoli paramedr proses mewn castio marw alwminiwm pwysedd uchel yn effeithio'n uniongyrchol ar ffracsiwn mandylledd a pherfformiad mecanyddol. Mae'r protocol arbrofol a ddogfennir yma yn dangos bod addasiadau cydgysylltiedig-uwchwres toddi is, cyflymder saethu wedi'i gymedroli, a thymheredd marw uwch-yn cynhyrchu gostyngiadau ystadegol arwyddocaol mewn mandylledd a gwelliannau mesuradwy mewn cryfder tynnol ac ehangiad. Mae cymhwyso'r llif gwaith mesur a dadansoddi dogfenedig yn galluogi monitro a thiwnio atgynhyrchadwy ar gyfer llinellau cynhyrchu diwydiannol. Dylai gwaith yn y dyfodol ymestyn y dull o ymdrin â geometregau marw lluosog, aloion ychwanegol, a nodweddu mandylledd tri dimensiwn.

Tagiau poblogaidd: castio marw alwminiwm a pheiriannu cnc, gweithgynhyrchwyr castio marw alwminiwm Tsieina a pheiriannu cnc, cyflenwyr, ffatri