Голяма алуминиева сплав

Големите извори на алуминиевата сплав представляват върха на съвременното производство за постигане на лека, висока якота, висока надеждност и сложна интеграция на геометрична форма. Чрез процеса на коване на матрица заготовките на алуминиевата сплав се деформират в кухина на матрицата под действието на голямо оборудване за коване, образувайки големи, сложни компоненти с отлични механични свойства и микроструктури. Тези изковки обикновено притежават плътни вътрешни структури, рафинирани зърна и непрекъснати линии на потока на зърното, които съответстват силно на формата на частта, характеристиките, несравними с отливки или дебели плочи, като по този начин гарантират изключителни показатели при взискателни условия на обслужване. Големите алуминиеви сплави са широко използвани в критични сектори като аерокосмическото пространство, железопътния транспорт, автомобила, морските, строителните машини, енергията и общите машини, служещи като основни компоненти за постигане на структурно облекчение и повишаване на работата и надеждността.

Основна серия от сплави (примери за общи степени):

2xxx серия (AL-CU сплави): напр. 2014, 2024, 2017, 2618. Характеризира се с висока якост и добра здравина; Някои степени като 2618 се представят отлично при високи температури. Използва се предимно за аерокосмически структурни компоненти и части на двигателя.

6xxx серия (Al-Mg-Si сплави): напр. 6061, 6082. Характеризира се с отлично устойчивост на корозия, добра заваряемост и средна якост. Широко използвани при транспортиране, архитектурни структури и общи машини.

7xxx серия (Al-Zn-Mg-Cu сплави): напр. 7075, 7050, 7049. Характеризира се с изключително висока якост, те са най -силната серия сред алуминиевите сплави. Използва се предимно за аерокосмически първични структурни компоненти и механични части с висока якост.

Основен материал:

Алуминий (AL): Баланс

Контролирани примеси:

Съдържанието на примеси в желязо (Fe), силиций (SI) и др. Е строго контролирано според различни сплави и изисквания за приложение, за да се осигури оптимална производителност и чистота.

Процес на производство (общ процес за големи изковки): Производственият процес на големи изковки на алуминиева сплав е изключително сложен и прецизен, включващ множество критични етапи, всеки от които изисква строг контрол, за да се гарантира качеството и производителността на крайния продукт.

Подготовка на суровини и слиети с големи размери:

Висококачествените, специфични сплав с голям размер на сплав са избрани като ковани заготовки. Производството на Ingot изисква усъвършенствани техники за леене (напр. Полу-непрекъснато леене), за да се осигури еднаква вътрешна структура, липса на макроскопски дефекти и минимална сегрегация. За критичните приложения чистотата на сливането и микроструктурната равномерност са от първостепенно значение.

Ingots трябва да претърпят цялостен анализ на химическия състав и ултразвукова проверка с висока точност, за да се гарантира, че металургичното качество отговаря на най-високите стандарти.

Многопроходни предварително кориране (разстройство и рисуване):

Големите сливания обикновено претърпяват многопроходни предварителни предавания, включително разстройство и рисуване, за разрушаване на груби зърна, усъвършенстване на зърна, елиминиране на вътрешна порьозност и макроскопична сегрегация, образувайки еднаква, финозърнеста структура и непрекъснати линии на зърното. Предварителното нанасяне е критична стъпка за повишаване на здравината и умората на материала.

Предварителното нанасяне се извършва на хидравлични или маслени преси с голям тон, с прецизен контрол на температурата, количеството и скоростта на деформация.

Рязане:

Заготовките са точно изрязани, например чрез триониране или срязване, съгласно предварително обозначените размери и крайните изисквания за коване.

Отопление:

Големите заготовки се нагряват равномерно и бавно в големи ковани пещи, за да се осигури цялостно проникване на топлина. Различните степени на алуминиеви сплав имат специфични температурни прозорци, изискващи строг контрол на температурата на нагряване и времето за задържане, за да се избегне прегряване или локално топене, като същевременно осигурява пластичност на метала.

Формиране на големи кодове на матрица:

На 10, 000- тон или дори десетки хиляди тона големи хидравлични преси или кодове чукове, отопляемият заготовка се поставя в предварително проектирана матрица. Пластмасовото образуване се постига чрез една или по -прецизни удари\/налягания. Дизайнът на матрицата е изключително сложен, често използва усъвършенствани техники за симулация на CAE (напр. Анализ на крайните елементи) за прогнозиране на потока на металите, температурните полета и полетата на напрежението на напрежението, оптимизиране на структурата на матрицата и параметрите на процеса на коване, за да се гарантира, че металните поточни линии следват сложния контур на частта и постигане на оформяне на почти мрежи.

Поетапно коване и много кухина на коване: За изключително сложни или много големи части, коване може да се провежда при множество умирания и стъпки за постепенно формиране на крайната форма, като се гарантира правилното пълнене на матрицата и качеството на микроструктурата.

Подрязване и пробиване:

След коване силната светкавица около периферията на голямото коване се отстранява. Изворите с дупки могат да претърпят операции за пробиване.

Топлинна обработка: Това е критична стъпка за определяне на крайните механични свойства на алуминиевата сплав. Тя включва:

Разтвор на топлинна обработка: Копът се нагрява до разтворителната температура (варира в зависимост от сплав, обикновено 450-550 градус) и се задържа за достатъчно време, за да се позволи на легиращите елементи да се разтворят напълно в алуминиевата матрица.

Гасене: Бързо охлаждане от разтворителната температура, обикновено чрез гасене на вода (стайна температура или топла вода), за да се увеличи максимално задържането на свръхнасидения твърд разтвор. За големи извори контролът на равномерността и скоростта на охлаждане е от решаващо значение за предотвратяване на напукване и осигуряване на производителност.

Лечение на стареене:

Естествено стареене (T4): Възниква при стайна температура, подходящ за сплави с по -ниски изисквания за якост.

Изкуствено стареене (T6, T7X и др.): Извършва се при прецизно контролирани температури за продължителни периоди, което води до утаяване на укрепващите фази, като по този начин значително увеличава здравината и твърдостта на сплавта. Различните степени на сплав и приложения имат различни лечения за стареене (напр. T6, T73, T74, T76) за балансиране на силата, здравината и устойчивостта на корозия на стреса.

Изправяне и облекчаване на стреса:

След гасенето на изворите може да има остатъчно напрежение и изкривяване на формата. Обикновено се изисква механично изправяне, за да се коригират размерите и формата.

За части с висока точност или тези, които се нуждаят от обширна последваща обработка, могат да се извършват обработки за облекчаване на напрежението като разтягане, компресия или вибрации (напр. TXXX51 темпераменти), за да се намали остатъчният стрес, да се сведе до минимум изкривяването на обработката и да се подобри стабилността на размерите. Тази стъпка е особено важна за големите критични аерокосмически компоненти.

Довършителни и проверки:

Дебюриране, изстрел на изстрел (подобрява производителността на умората), размерите проверка, проверките за качество на повърхността.

И накрая, се извършват всеобхватни неразрушителни тестове (напр. Ултразвуково, проникване, вихрово ток, рентгенография) и строги тестове за механични свойства, за да се гарантира, че продуктът отговаря на най -високото аерокосмическо или съответните спецификации на индустрията и изискванията на клиентите.

Механичните свойства на големите алуминиеви сплави са най -важното съображение в техните инженерни приложения, като специфичните стойности варират в зависимост от степента на сплав, температурата на топлинната обработка и размера на коване. Като цяло, изковки притежават отлични всеобхватни механични свойства.

Еднообразие на собствеността и анизотропия:

По време на производството големите изковки на матриците постигат максимална равномерност на вътрешната структура на зърното и механичните свойства чрез големи коефициенти и прецизен контрол на металния поток. Това е от решаващо значение за общата надеждност на големите компоненти, предотвратяване на локализирани слаби точки.

Непрекъснатият поток на зърното, образуван по време на коване, позволява оптимални характеристики в основните посоки на натоварване и значително намалява разликите в свойствата в различни посоки (анизотропия), подобрявайки общата структурна стабилност и надеждност.

Отличните свойства на големите алуминиеви сплави произтичат от тяхната уникална микроструктура.

Ключови микроструктурни характеристики:

Рафинирана, еднаква и плътна структура на зърното:

Чрез множество ковани проходи, грубите атчиабилни зърна са напълно разградени и се образуват фини, равномерни и плътни приравнени или влакнести зърна чрез динамични процеси на прекристализация и възстановяване. Това не само елиминира леденето на дефекти като порьозност, газови джобове и сегрегация, но също така значително подобрява пластичността на материала, здравината, живота на умората и здравината на счупването.

Непрекъснат поток на зърното, силно съответстващ на формата на части:

Това е най -значимата характеристика и предимство на изворите на умира. Тъй като металните пластично текат в кухината на матрицата, зърната му се удължават и образуват непрекъснати влакнести линии на потока (или кристални линии на потока на текстурата), които следват сложната външна форма и вътрешната структура на частта.

Това подравняване на потока на зърното с основната посока на напрежението на частта при действителни работни условия ефективно прехвърля натоварванията, като значително подобрява характеристиката на умората на частта, устойчивостта на силно въздействие, устойчивост на разрушаване на корозия на напрежението (SCC) и толерантност на увреждането в критични зони на напрежение (напр. Краища на дупки, ъгли, различни напречни сечения). За големи сложни изковки правилните насоки и непрекъснатостта на потока на зърното са централни за проектирането и контрола на процесите.

Равномерно разпределение и контрол на фазите на укрепване (утайки):

След строго контролиран разтвор и лечение на стареене, основните укрепващи фази на различни серии от сплав (напр. Mgzn₂ в серия 7xxx, al₂cu в 2xxx серия, mg₂si в серия 6xxx) се утаяват равномерно в алуминиевата матрица с оптимален размер, морфология и разстояние.

Чрез прецизно контролиране на лечението за стареене, типът, количеството, размерът и разпределението на фазите на укрепване могат да бъдат модулирани, за да се оптимизира балансът на здравина, здравина и устойчивост на корозия. Например сплавите от серия 7xxx могат да постигнат подобрена SCC устойчивост чрез стареене на T7X.

Висока металургична чистота и ниска скорост на дефекти:

Суровините с висока чистота и модерните технологии за топене и кастинг се използват за осигуряване на плътна вътрешна структура при изковки, без дефекти на леене. Строгият контрол на съдържанието на примес намалява образуването на вредни интерметални съединения (напр. Фази, богати на желязо), като по този начин гарантира здравината, умората на материала и толерантността към щетите. Големите извори за аерокосмическите приложения обикновено изискват изключително ниски нива на неметални включвания и се осигуряват от 100% ултразвуков преглед за вътрешно качество.

Големите извори на алуминиевата сплав варират значително по размер, вариращи от няколко килограма до няколко тона, като максималните размери на обвивката достигат няколко метра. Тяхната точност на размерите и геометричните отклонения обикновено отговарят на строгите инженерни изисквания.

Възможност за персонализиране:

Големите изковки на матрицата са почти винаги персонализирани въз основа на сложни CAD модели и инженерни рисунки, осигурени от клиентите.

Производителите трябва да притежават силни възможности за научноизследователска и развойна дейност и дизайн, възможности за проектиране и производство на матрици, както и ултра-голямо коване на оборудване (напр. 10, 000- тона преса) и 配套 топлинна обработка и обработка на оборудване.

Могат да се предоставят пълни услуги, от топене и леене на суровини, предварително натрупване, коване на матрици, обработка на топлината, облекчаване на напрежението до груба\/завършена обработка и дори окончателна проверка и повърхностна обработка преди сглобяването.

Крайните свойства на изворите на алуминиевата сплав се определят от техния топлинен нрав. За големи изковки еднообразието и дълбочината на топлинната обработка са ключови.

Ръководство за подбор на температура:

Т6 Темпер: Осигурява най -високата якост и твърдост, подходящи за общи структурни компоненти с високи механични изисквания за свойство.

T7x темпери: За сплави от серия 7xxx, T73, T74, T76 и други пренаселени темпераменти жертват малко количество сила, за да подобрят значително устойчивостта на разрушаване на корозия на стреса (SCC) и корозия на ексфолирането, което ги прави общи температури в аерокосмическата индустрия.

TXX51 Темперс: За дебели или прецизно обработени големи извори, избирането на нрав с облекчаване на стреса (напр. T651, T7351) може ефективно да намали остатъчния стрес на гасенето, като по този начин минимизира изкривяването на обработката и подобрява стабилността на размерите.

Машината на големи изковки на алуминиева сплав варира в зависимост от серията на сплав, но като цяло е добра. Заваряването също варира в зависимост от сплавта.

Насоки за производство:

Обхвата: Повечето алуминиеви сплави имат добра обработка и са лесни за обработка. За сплави с висока якост са необходими по-голяма твърдост и захранващи инструменти и високоефективни инструменти за рязане. При обработване на големи компоненти трябва да се обмисли режещата топлина и контрол на изкривяването.

Остатъчен стрес: Големите изковки могат да имат значителен остатъчен стрес след гасенето. Използването на TXXX51 темпераменти или многоетапни стратегии за обработка (грубо-стрес-релефно определяне) може ефективно да контролира изкривяването на обработката.

Заваряване:

6xxx серийни сплави: Имайте отлична заваряване на синтез и може да бъде заварена с помощта на конвенционални методи (напр. MIG, TIG), подходящи за структурно съединение и ремонт.

2xxx и 7xxx серийни сплави: Имайте лоша конвенционална заваряване на синтез, предразположена към горещо напукване и значителна загуба на якост. За големи опрощавания на тези сплави с висока якост, закрепени връзки с висока якост, нит или в специални случаи, може да се вземе предвид твърдото заваряване (напр. Заваряване с разбъркване на триене) или загадъчно\/дифузионно свързване, със строга оценка на тяхното въздействие върху общите свойства.

Корозионната устойчивост на големи изковки на алуминиева сплав варира в зависимост от серията на сплав и условията на околната среда и обикновено изисква допълнителна система за защита.

Стратегии за защита на корозията:

Избор на сплав и нрав: Изберете най -подходящия нрав на обработка на сплав и топлина на етапа на проектиране въз основа на сервизната среда. Например, за морска среда, 6xxx серията може да бъде предпочитана над 7xxx серии. За висок риск от SCC се предпочитат T7X темперамент на 7xxx серии.

Повърхностна обработка:

Анодизиране: Най -често срещаният и ефективен метод на защита, образувайки плътен оксиден филм върху ковачната повърхност, засилващ корозията и устойчивостта на износване. За големи компоненти размерът на анодизиращия резервоар и контрола на процесите са от решаващо значение.

Химически конверсионни покрития: Служи като добри грундове за бои или лепила, осигурявайки допълнителна защита от корозия.

Високопроизводителни системи за покритие: Многослойните високоефективни антикорозионни покрития, като епоксид, полиуретанови покрития и т.н., могат да се прилагат в изключително корозивна среда.

Галванично управление на корозията: Когато в контакт с несъвместими метали (напр. Стомана, мед)) трябва да се предприемат строги мерки за изолиране (напр., Уплътнения, изолационни покрития, уплътнители), за да се предотврати галванична корозия, което е особено важно в големи сложни структури.

Физическите свойства на големите алуминиеви сплави са важни съображения в структурния и механичния дизайн, особено в приложенията, изискващи термично управление и електромагнитна съвместимост.

Дизайнерски съображения:

Отлично съотношение сила към тегло: Комбинацията от ниска плътност и висока якост прави алуминиевите сплави идеален избор за структурно леко тегло, което води до подобрена ефективност на горивото, полезен товар и производителност.

Висока надеждност: Плътната микроструктура, рафинираните зърна и непрекъснатите линии на потока, осигурени от процеса на коване, значително подобряват живота на умора на материала, здравината на счупването, устойчивостта на въздействието и толерантността към увреждане, като гарантират безопасността при екстремни условия.

Интеграция на сложни геометрии: Коване на Die може да произведе сложни геометрии във формата на мрежа, интегриране на множество функции, намаляване на броя на части и разходи за сглобяване и подобряване на общата структурна твърдост.

Обхват и свързване: В зависимост от степента на сплав, могат да се предлагат добра обработка и определени заваряване или свързване на удобства.

Висока рецикличност: Алуминиевите сплави са силно рециклируеми, в съответствие с устойчивото развитие и принципите на кръговата икономика.

Ограничения на дизайна:

Ограничение на високотемпературната производителност: Въпреки че някои сплави (напр. 2618) се представят по-добре при високи температури, като цяло, силата на алуминиевите сплави значително намалява над 150 градуса -200 градус, което ги прави неподходящи за дългосрочна ултра-висока температура.

Долен еластичен модул: В сравнение със стоманени или титанови сплави, алуминиевите сплави имат по-нисък еластичен модул, който може да изисква по-големи напречни сечения или специфични конструкции в приложения, изискващи висока твърдост.

Разходи: В сравнение с обикновените кастинги или екструзии, производствените разходи за големи изковки обикновено са по -високи, главно поради развитието на умира и инвестицията в оборудване.

Контролът на качеството на големи изковки на алуминиева сплав е от първостепенно значение, особено в критични приложения като аерокосмическото пространство, за да се гарантира, че продуктите отговарят на най -високите индустриални стандарти и изискванията на клиентите.

Стандартни процедури за тестване:

Сертифициране на суровини:

Анализ на химичен състав (OES\/XRF) За да се гарантира спазването на AMS, ASTM, EN и др.

Инспекция на вътрешния дефект: 100% ултразвуково тестване, за да се гарантира, че слиганите и предварителното изпълнени заготовки са без макроскопски дефекти (напр. Порьозност, включвания, пукнатини).

Мониторинг на процеса на коване:

Мониторинг в реално време и запис на ключови параметри на процеса като температура на пещта, коване на температура, налягане и деформация.

Процес\/офлайн проверка на коване на форма и размери, за да се осигури стабилно и контролирано коване.

Мониторинг на процеса на обработка на топлината:

Прецизно управление и запис на параметри като равномерност на температурата на пещта в големи пещи за обработка на топлината, температура на потушаване на медиите, интензивност на възбуда и време за прехвърляне на гасене.

Запис и анализ на температурата на обработка на топлината\/кривите на времето, за да се гарантира, че са постигнати необходимите механични свойства.

Анализ на химичен състав:

Повторното проверка на партидния химичен състав на крайните изковки, за да се гарантира, че крайният продукт отговаря на спецификациите.

Механично тестване на свойствата:

Тестване на опън: Пробите, взети в L, LT и ST посоки от множество представителни места (включително център и ръб), се тестват за UTS, YS, EL, гарантирайки, че са спазени минимални гарантирани стойности.

Тестване на твърдост: Многоточкови измервания за оценка на цялостната равномерност.

Тестване на въздействието: Charpy v-nott тест за въздействие, ако е необходимо, за оценка на здравината.

Изпитване на умора, изпитване на счупване на здравина, тестване на разрушаване на корозия на напрежението: Тези по -напреднали тестове обикновено се извършват за критични приложения като аерокосмическото пространство.

Неразрушително тестване (NDT):

100% ултразвуково тестване (UT): Вътрешна инспекция на дефектите за всички критични натоварвания с големи извори, за да се гарантира не порьозност, включвания, деламиниране, пукнатини и т.н.

Тестване на проникване (PT) \/ Тестване на магнитни частици (MT, за чернокожи включвания): Повърхностна проверка за откриване на повърхностни дефекти.

Тестови тестове на вихрови тестове (ET): Открива дефекти на повърхността или близо до повърхността и консистенцията на проводимостта на материала.

Рентгенографско тестване (RT): За откриване на определени специфични вътрешни дефекти.

Микроструктурен анализ:

Металографско изследване за оценка на размера на зърното, непрекъснатостта на потока на зърното, степента на прекристализация и морфологията и разпределението на утаяване, като се гарантира, че микроструктурата отговаря на изискванията.

Размерна и повърхностна проверка на качеството на повърхността:

Прецизно 3D размери измерване с помощта на големи измервателни машини за координати (CMM) или лазерни скенери.

Грапавост на повърхността, проверка на зрителния дефект.

Стандарти и сертификати:

Производителите обикновено притежават AS9100 (система за управление на качеството на аерокосмическото пространство), ISO 9001 и други сертификати за международна система за управление на качеството.

Продуктите отговарят на съответните индустриални стандарти като AMS (спецификации на аерокосмическите материали), ASTM (Американско общество за тестване и материали), EN (европейски стандарти) и специфични за клиента спецификации (напр. Boeing, Airbus, GE).

EN 10204 Тип 3.1 или 3.2 Отчетите за тестовете за материали могат да бъдат предоставени и при заявка на клиента може да бъде организирано независимо сертифициране на трети страни.

Големите изковки на алуминиевата сплав са предпочитаният избор за много високоефективни и критични за безопасността приложения поради техните отлични общи свойства.

Основни области на приложение:

Аерокосмическо пространство: Компоненти за кацане на въздухоплавателни средства, рамки за фюзелаж, ребра на крилата, остриета на компресора на двигателя, дискове за турбини, корпуси, свързващи части, пилонови конструкции.

Железопътен транспорт: Високоскоростни влакове, части за свързване на каросерията на автомобила, критични структурни компоненти, носещи натоварване.

Автомобилна индустрия: Компоненти на високоефективната система за автомобилно окачване, колела, части на двигателя, големи структурни компоненти (състезателни автомобили, луксозни автомобили).

Морска индустрия: Големи корабни структурни компоненти, скоби на витлото, офшорни части на платформата.

Строителни машини: Тежки оръжия за машини, структурни компоненти на шасито, хидравлични цилиндрови тела, свързващи части.

Енергиен сектор: Вятърни турбини главини, острие, свързващи части, компоненти на съдовете с високо налягане.

Общи машини: Големи тела на помпата, клапани, форми, тела и др.

Проектни предимства:

Отлично съотношение сила към тегло: Значително намалява структурното тегло, подобрявайки полезния товар и ефективността.

Висока надеждност и безопасност: Процесът на коване елиминира вътрешните дефекти, прецизира зърната и образува непрекъснати линии на потока, значително засилва живота на умора на материала, издръжливостта на счупването, устойчивостта на въздействието и толерантността към увреждане, като гарантира безопасността при екстремни условия.

Интеграция на сложни геометрии: Може да интегрира множество функции в един компонент, намалявайки броя на части и разходите за сглобяване и подобряване на общата структурна твърдост.

Еднообразност на собствеността: Вътрешната микроструктура и свойствата на големи изковки са много еднакви, като се избягват локализираните вариации на свойствата, често срещани в отливките.

Персонализирано производство: Високо персонализиран към специфични нужди от приложението, което позволява оптимален дизайн.

Ограничения на дизайна:

Високи производствени разходи: Die Development, големи инвестиции в оборудване и сложните потоци на процеса водят до по -високи производствени разходи.

Дълъг производствен цикъл: Особено за новите продукти, дизайнът, валидирането и производствените цикли могат да бъдат продължителни.

Ограничения на размера: Ограничен от тонажа на наличното оборудване за коване и размери на матриците.

Икономически и устойчиви съображения:

Пълна стойност на жизнения цикъл: Въпреки че първоначалните разходи са високи, подобренията на производителността (напр. Ефективността на горивото, удълженият живот) и осигуряването на безопасност, осигурени от изкомания, водят до значителна икономическа и безопасност спрямо пълния им жизнен цикъл.

Ефективност на използване на материали: Коване на Die е процес на оформяне в близост до мрежа, предлагащ по-голямо използване на материали в сравнение с обработката.

Екологична благоприятност: Алуминиевите сплави са силно рециклируеми и допринасят за намаляване на потреблението на ресурси и отпечатъка на околната среда.

Конкурентоспособност: В стратегическите индустрии като аерокосмическото пространство, големият алуминиева сплав е основно конкурентно предимство.

Популярни тагове: Голяма алуминиева сплав, матрица, Китай Голяма алуминиева сплав Производители на производители, доставчици, фабрика