1 Inngangur

Álsteypa er áfram aðalaðferðin til að framleiða mikið-rúmmál, næstum-net-íhluti fyrir bíla, rafeindatækni og neytendabúnað. Viðvarandi áskoranir eru meðal annars gropstýring, víddarstöðugleiki og örbyggingar-drifinn vélrænni breytileiki. Þessi rannsókn skjalfestir endurgerðan tilraunaramma sem tengir stýrðar ferlibreytur við mælanlegar breytingar á gropleika og vélrænni hegðun, sem gerir beinni notkun kleift í framleiðsluumhverfi.

2 Rannsóknaraðferð

2.1 Tilraunahönnun

Í þáttatilraunahönnun voru fjórir aðalþættir metnir: bræðsluhitastig (T_melt), hitastig deyja (T_die), skothraða (V_shot) og þolþrýsting (P_hold). Hver þáttur hafði þrjú stig (lágt, miðlungs, hátt) valið úr sviðum sem eru dæmigerð fyrir iðnaðariðkun. Alls var lokið við 27 keyrslur (3^3 hönnun fyrir áhrifamestu þættina); fyrir mikilvægan samanburð var úrtaksstærð fyrir hvert ástand n=10 til að leyfa grunntölfræðilega meðferð (meðaltal ± staðalfrávik).

2.1.1 Undirbúningur efnis og bræðslu

Ál: A380-röð deyja steypu álfelgur; samsetning og hitaspor eru skráð í viðauka A.

Meðhöndlun bræðslu: Gasflæði framkvæmd áður en hellt er; bræðsla haldið undir stýrðu andrúmslofti til að takmarka upptöku vetnis.

Ofurhitastig: Miðað við 680–730 gráður (bræðsluhitastig stillt í tilraun); hitauppstreymi skráð á 5 sekúndna fresti með því að nota tegund K hitaeiningu.

2.1.2 Verkfæri og vél

Deyja: Stálmót með tveimur holum með samræmdum kælirásum; innskot með tækjabúnaði með K-gerð hitaeiningum.

Vél: 1000 kN köldu hólfa steypuvél búin forritanlegu skotsniði og lokuðu skothraðastýringu-.

Mælitæki: Háhraða gagnaskráning (1 kHz) fyrir skotsnið; bræðslu- og deyjahitastig skráð í ±1 gráðu.

2.1.3 Meðhöndlun og sýnatöku eftir vinnslu

Sýnishorn: Staðlaðar togstangir unnar með sag úr steypu eftir 24 klst náttúrulega kælingu; vinnsla í samræmi við ASTM-samhæfða mælifræði fyrir togprófun.

Merking sýnis: Hvert sýni er kóðað með keyrsluauðkenni, holrúmsnúmeri og sýnisnúmeri til að rekja það.

2.1.4 Prófunaraðferðir (fókus á endurgerðanleika)

Togprófun: Samkvæmt hefðbundnum togprófunaraðferðum með Instron-gerð vél; krosshausshraði stilltur til að ná álagshraða upp á 1 × 10^-3 s^-1.

hörku: HV mælt á slípuðum þversniðum með 10 kgf álagi; fimm inndrættir á hvert sýni að meðaltali.

Grop: Tvær aðferðir beittar - (a) Arkimedes-dýfingarmassaaðferð fyrir gróphlutfall í magni og (b) sjónræn myndgreining á slípuðum hlutum til að fá flatarbrot og dreifingu svitaholastærðar. Útreikningaforskriftir eru í viðauka B til að hægt sé að endurskapa þær.

Málmfræði: Sýni sett upp, slípað, slípað og ætið með venjulegu Keller's hvarfefni til að meta örbyggingu undir sjónsmásjá (200×–1000×) og rafeindasmásjá þar sem tilgreint er.

3 Niðurstöður og greining

3.1 Samantekt á helstu megindlegum niðurstöðum

Tafla 1 tekur saman dæmigerða vélrænni mælikvarða og gropleikamælikvarða fyrir grunnlínu, millistig og fínstillt færibreytusett. Öll gildi tákna meðaltal ± staðalfrávik (n=10 fyrir hvert skilyrði).

Tafla 1. Fulltrúi vélrænni mælikvarða og porosity mæligildi

3.2 Örbyggingarathuganir

Mynd 1 (fyrir neðan) sýnir sjón-smámyndir sem bera saman grunnlínu og bjartsýni skilyrði. Grunnsýni sýna víðtæka grófa grop og grófari eutectic net; Fínstillt sýni sýna minnkað grop og fínna bil milli tanna.

Mynd 1.Ljósmyndatökur (200×) af slípuðum og ætuðum þversniðum: (a) Grunnlínuástand sem sýnir svitahola sem eru á milli tanna; (b) Bjartsýni ástand með minni holaþéttleika.[Setja inn há-upplausnarmyndir í lokahandriti; óunnar myndskrár í geymslu í viðauka A.]

3.3 Tölfræðileg greining og samanburður við fyrirliggjandi skýrslur

Dreifnigreining (ANOVA) á þáttagagnagrunninum benti á bræðsluhitastig og skothraða sem fyrst og fremst þátttakendur í dreifni í porosity (p < 0,01), þar sem dreifingarhitastig og haldþrýstingur sýndu marktæk en minni áhrif (p < 0,05). Sá minnkun á gropleika og samsvarandi aukningu á togþoli samræmist eigindlega fyrri iðnaðarrannsóknum; núverandi framlag mælir samanlagðar áhrifastærðir samkvæmt skýrt skjalfestri mælingaraðferð (kafli 2.1.4).

4 Umræður

4.1 Túlkun orsakatengsla

Minni bræðsluofhiti dregur úr gasleysni og minnkar stærð rýrnunarfrumna, sem stuðlar að lægri porosity brotum. Miðlungs hærra hitastig deyja stuðlar að stífnun í stefnu og dregur úr hitastigum sem annars fanga gas. Skotsnið sem lágmarkar ókyrrð við mótfyllingu takmarkar oxíðflæðingu og loftfestingu; að halda þrýstingi dregur úr rýrnun ef það er notað áður en verulegt fast brot myndast. Samanlögðu áhrifin eru því vélrænt í samræmi við þær endurbætur á örbyggingu og vélrænni ávinningi sem sést.

4.2 Takmarkanir

Sérhæfni álfelgur: Niðurstöður eru tilkynntar fyrir A380-röð álfelgur; Áhrif háð málmblöndu (td fyrir Al-Si-Mg afbrigði) geta verið mismunandi.

Rúmfræði verkfæra og mælikvarði véla: Notuð var tveggja hola stans og 1000 kN vél; að skala í stærri teygjur eða mismunandi vélaflokka gæti þurft að endurstilla færibreytur.

Umfang mælinga: Þó að Arkimedes og myndgreining gefi upp gropmælingar til viðbótar, getur þrívídd gropdreifing frá röntgen-CT verið nauðsynleg fyrir íhluti með flókna innri eiginleika.

4.3 Hagnýt áhrif

Framleiðslulínur geta útfært eftirfarandi skref sem hægt er að gera: draga úr ofhita bræðslu innan ásættanlegra helluglugga, tækjamikil hitaeining fyrir hitastýringu með lokaðri lykkju og forrita skotprófíla sem takmarka umskipti með mikla ókyrrð. Mælt er með ferlistýringartöflum fyrir grophlutfall (mánaðarlega sýnatöku) til að viðhalda vinnslugetu.

5 Niðurstaða

Stýring aðferðarbreytu í háþrýsti álsteypu hefur bein áhrif á grophlutfall og vélræna frammistöðu. Tilraunaaðferðin sem skjalfest er hér sýnir fram á að samræmdar aðlögun-lægri bræðsluofhita, hófstilltur skothraða og hækkuð skothitastig-framleiðir tölfræðilega marktæka minnkun á gljúpu og mælanlegum framförum á togstyrk og lengingu. Notkun skjalfestu mælingar- og greiningarvinnuflæðisins gerir kleift að endurtaka eftirlit og stilla fyrir iðnaðarframleiðslulínur. Framtíðarvinna ætti að útvíkka nálgunina við margar rúmfræði deyja, viðbótar málmblöndur og þrívíddargreiningu á gropleika.

maq per Qat: álsteypu & cnc vinnsla, Kína álsteypu & cnc vinnsla framleiðendur, birgjar, verksmiðja