Etid sa a konsantre sou pati ki fòme ak laprès ki fèt ak plak alyaj aliminyòm EN AW 6082-T651 mwayen-a-epè. Abòde pwoblèm nan fann pandan pwosesis la-fòmasyon laprès, etid la analize kòz rasin yo nan plizyè pèspektiv-ki gen ladan konpozisyon chimik, diferans direksyon nan pwopriyete koube, ak paramèt pwosesis-epi idantifye mekanis fondamantal nan fòmasyon fant atravè verifikasyon eksperimantal. Dapre rezilta sa yo, yo pwopoze yon konplo optimize pwosesis sistematik, ki kouvri kontwòl sifas mwazi, optimize vitès fòme, prechofaj materyèl, wilaj mwazi, ak post-deteksyon defo. Aplikasyon pratik demontre ke pwosesis la optimize siyifikativman diminye to a fann epi asire bon jan kalite fòme satisfè kondisyon teknik, bay yon referans teknik serye pou laprès la -fòme nan menm jan an mwayen-a-epè plak alyaj aliminyòm.
Entwodiksyon
Akòz avantaj tankou dansite ki ba ak rezistans korozyon, alyaj aliminyòm yo te vin materyèl pi pito pou lejè-tren gwo vitès, tren métro, ak kabwèt transpò chabon dedye nan peyi mwen an, wè itilizasyon toupatou nan sektè transpò tren nan peyi a [1]. EN AW 6082-T651 se yon chalè-tretabl Al-Mg{-si alyaj aliminyòm seri; apre tretman solisyon ak aje atifisyèl, li montre yon konbinezon de fòs segondè, bon soudabilite, ak rezistans korozyon, fè li yon materyèl debaz nan fabrikasyon ekipman. Papye sa a mennen ankèt sou pwosesis fabrikasyon an konsènan yon pwoblèm fann toudenkou ki fèt sou bò ekstèn arc R35 mm nan fen yon panèl ki gen fòm U pandan laprès fòme.
Estrikti pwodwi ak fòm pwoblèm
Panèl ki gen fòm U-fabrike apati yon plak EN AW 6082-T651 ki gen 10 mm epesè lè l sèvi avèk yon moulen pou laprès-. Estrikti prensipal li se yon fòm U-simetrik ak yon reyon fòme 3.5 fwa epesè plak la ak yon ang fòme 108 degre. Dimansyon yo fini yo se 2552 mm nan longè, 480 mm nan lajè, ak 240 mm nan wotè, jan yo montre nan Figi 1. Eleman an mande estanda ki wo pou bon jan kalite sifas ak entegrite mikwostriktirèl entèn nan rejyon yo kwen fòme; fant vizib ak domaj kache yo entèdi pandan pwosesis la fòme, ak pati a dwe satisfè kondisyon pou machin ki vin apre ak pèfòmans chaj-pote. Imaj
Figi 1: Chematik pwofil ak dimansyon panèl ki gen fòm U-
Pandan fabrikasyon, yon ka zo kase te fèt sou bò ekstèn nan arc R35mm nan seksyon nan fen apre pwosesis la fòme. Ka zo kase a te kouvri de -tyè nan lajè panèl la, ki te rann bouyon panèl la (gade Figi 2).
Imaj
Figi 2: Frakti apre fòme
Analiz Koz Rasin ak Verifikasyon
Se panèl ki gen fòm U-pwodwi lè l sèvi avèk yon pwosesis ki enplike koupe kontou lazè ki te swiv pa fòme mouri. Pou ogmante pwopriyete direksyon materyèl la epi asire zòn ki fòme a rete gratis nan domaj tankou fant, operasyon an fòme te fèt pèpandikilè nan direksyon an woule. Pou idantifye kòz ka zo kase a, yo te fè yon verifikasyon sistematik, egzamine tou de karakteristik materyèl yo ak pwosesis la fòme.
3.1 Verifikasyon lè l sèvi avèk materyèl bouyon ki soti nan seksyon santral la
Espesifikasyon pwodwi mande pou pliye a pèpandikilè ak direksyon woule, ak yon reyon pliye 35 mm ak yon ang 108 degre. Espesifikasyon re-tès mande pou yon koube paralèl ak direksyon woule, ak yon reyon 50 mm ak yon ang 180 degre; koube pèfòmans pèpandikilè nan direksyon an woule se siperyè sa ki nan lòt direksyon. Pou verifye si direksyon koube eleman ki echwe a te kòrèk, yo te fè tès pou fòme -mouri sou materyèl bouyon ki soti toupre zòn echèk la (espesyalman, zòn ki gen dekoupaj fen-seksyon an) nan toude direksyon-pèpendikilè ak paralèl ak direksyon woule a. Nan tès la pèpandikilè ak direksyon woule, sifas ekstèn lan kraze prèske nèt (gade Figi 3); nan tès la paralèl ak direksyon woule, materyèl la kraze nèt, ak domaj la pi grav pase nan tès pèpandikilè a (gade Figi 4). Se konsa, li te konfime ke fann nan pandan fòme pa te koze pa yon chwa kòrèk nan direksyon koube relatif nan direksyon an woule.
Imaj
Figi 3: Verifikasyon pèpandikilè ak direksyon woule
Imaj
Figi 4: Verifikasyon paralèl ak direksyon woule
3.2 Konfimasyon konpozisyon materyèl
Yo te enspekte pakèt tòl la; re-tès konpozisyon chimik (gade Tablo 1) ak pwopriyete mekanik (gade Tablo 2) konfime konfòmite avèk estanda EN485 yo. Sa a te elimine posiblite pou echèk la te koze pa konpozisyon chimik ki pa -konfòme oswa pwopriyete mekanik. Tablo 1 Konpozisyon chimik materyèl la (fraksyon mas) (%)
[Imaj]
Tablo 2 Pwopriyete mekanik materyèl la
[Imaj]
Pèfòmans koube a ka evalye quantitativeman ki baze sou elongasyon fèy la. Relasyon ant elongasyon, epesè fèy, ak reyon koube ka eksprime pa fòmil sa a [2]:
δ = (t/2) / (t/2 + r) (1)
Ki kote δ se elongasyon an (%); t se epesè fèy la (mm); epi r se reyon koube a (mm).
Ki baze sou elongasyon ak epesè valè nan Tablo 2, reyon koube kalkile pou fèy la se apeprè 36.6 mm. Sa a se fèmen nan kondisyon an pwodwi nan 35 mm, ki endike ke pèfòmans koube materyèl la se satisfezan.
3.3 Enspeksyon nan mouri a fòme
Enspeksyon nan mouri a fòme revele yon sifas relativman ki graj. Sepandan, kòm mouri sa a te deja pwodwi lòt lo nan fèy papye san pwoblèm, ak yon tès peze lè l sèvi avèk yon fèy 12 mm nan menm materyèl la tou te montre pa gen okenn anomali, li te konkli ke pandan y ap brutality sifas mouri a ogmante domaj sifas ak rezistans pandan pwosesis la fòme, li pa t 'faktè prensipal la.
3.4 Verifikasyon pèfòmans koube
(1) Verifikasyon pèfòmans koube echantiyon (detay anba a):
1) Yo te pran echantiyon nan seksyon santral 130 mm lajè panèl ki gen fòm U-(Zòn A, gade Figi 5). Tès koube yo te fèt sou de espesimèn oryante pèpandikilè ak direksyon woule ak de paralèl ak direksyon woule. Tès yo te swiv kondisyon teknik pou tòl koube re-enspeksyon, lè l sèvi avèk yon reyon fòme nan 50 mm ak yon ang koube nan 180 degre.
[Imaj]
Figi 5 Chema zòn tès yo sou panèl la
2) Depi pèfòmans materyèl la pi fèb lè bese paralèl ak direksyon woule konpare ak pèpandikilè a, koube paralèl ak direksyon woule te fèt an premye. Ki baze sou epesè fèy la ak espesifikasyon materyèl, yo te itilize yon kout pyen 50 mm reyon (R50) nan yon vitès 20 mm / min pou reyalize yon koube 180 degre. Pa gen okenn fant yo te obsève (gade Figi 6), ki demontre ke pèfòmans nan koube nan materyèl la nan seksyon santral la nan panèl la ki gen fòm U- satisfè kondisyon yo. Imaj
Figi 6: Konpòtman koube Zòn A paralèl ak direksyon woule a
3) Pou plis verifye pèfòmans koube fèy la ak aliman ak kondisyon reyon koube pwodwi a, yo te fè yon tès koube lè l sèvi avèk yon kout pyen R30 mm pèpandikilè ak direksyon woule. De seri vitès tès yo te chwazi pou konparezon: 20 mm / min (vitès tès koube estanda) ak 300 mm / min (pwodiksyon fòme vitès). Rezilta yo pa te montre okenn fann nan youn nan seri apre yon pliye 180 degre, jan sa montre nan Figi 7.
Imaj
Figi 7: Konpòtman koube Zòn A pèpandikilè ak direksyon woule a
Kidonk, li evidan ke U-koule ki gen fòm U-ki montre fann nan pwent yo-demontre bon pèfòmans koube nan seksyon santral li (Zòn A), satisfè tou de espesifikasyon pèfòmans koube materyèl la ak kondisyon reyon fòme pwodwi a.
(2) Verifikasyon fòme nan eleman ki defektye (fen seksyon). Detay yo jan sa a:
1) Ki baze sou rezilta verifikasyon pèfòmans koube yo pou seksyon santral la nan kavo ki gen fòm U-, yo te fè plis tès pou detèmine si te gen diferans enpòtan nan pwopriyete materyèl nan rejyon fen yo. Verifikasyon fòme te fèt sou zòn B, C, ak D nan eleman ki defektye (krake); kote yo montre nan Figi 5. Yon konparezon tès koube yo montre nan Figi 8, ak rezilta yo nan lis nan Tablo 3.
Imaj
Figi 8: Konparezon rezilta koube pou zòn B, C, ak D
Tablo 3: Rezilta koube
Imaj
2) Dapre rezilta yo nan Tablo 3, echantiyon yo te prepare nan seksyon yo sou chak bò ant Zòn C ak Zòn D pou plis tès koube. Yo te pran de echantiyon nan "bò fann" la ak de nan "kòt ki pa-krake."
Verifikasyon pèfòmans koube selon estanda materyèl bwit re-enspeksyon (pèpendikilè a direksyon woule a; kout pyen R50 mm; vitès: 20 mm/min): Pa gen okenn fann yo te obsève nan 180 degre pou echantiyon ki soti nan swa kote ki fann oswa ki pa-ki fann, jan yo montre nan Figi 9. Sa a konfime ke espesifikasyon materyèl la satisfè pèfòmans koube yo.
Imaj
a) Bò fann
Imaj
b) Bò ki pa-konnen
Figi 9: Konpòtman koube (pèpendikilè a direksyon woule) nan seksyon ki genyen ant zòn C ak D
Verifikasyon pwodwi simulation fòme (R30 mm kout pyen; vitès: 300 mm/min): Echantiyon an ki soti nan kote ki pa-fèn pa te montre pa gen okenn fann nan 180 degre; echantiyon ki soti nan bò fann yo montre fann nan apeprè 60 degre, jan yo montre nan Figi 10. Sa a montre egzistans pwopriyete mekanik ki pa inifòm nan pwent materyèl la.
Imaj
a) Kote ki pa-kraze
Imaj
b) Krake bò
Figi 10: Verifikasyon konpòtman fòme ak koube pwodwi a
Kidonk, li evidan ke kòz prensipal la nan fann pandan fòme se pa-inifòmite nan pwopriyete mekanik atravè fèy la; fè bòdi konpresyon tanperati chanm-nan kondisyon ki depase estanda koube re-tès yo poze yon risk pou yo fann.
Pwosesis Optimizasyon ak Verifikasyon
Dapre analiz ki anwo a, mezi optimize yo te fòmile ak verifye nan plizyè dimansyon, tankou kondisyon mouri, vitès fòme, pre-{0}}tretman materyèl, wilaj, ak enspeksyon kalite.
4.1 Optimizasyon nan sifas mouri
Nan pwosesis orijinal la, brutality sifas mouri a (Ra) te 1.6 μm; gwo friksyon sifas te fè materyèl la tendans konsantrasyon estrès sifas yo. Polisaj presizyon te aplike nan sifas k ap travay nan mouri a bòdi diminye brutality (Ra) a pi ba pase 0.4 μm. Sa a redwi friksyon ant materyèl la ak mouri a ak bese konsantrasyon estrès sifas, sa ki lakòz plis inifòm deformation materyèl ak anpeche fant ki te koze pa surcharge estrès lokalize.
4.2 Optimizasyon vitès fòme
Vitès fòme orijinal la te 300 mm / min, yon pousantaj ki ka enkonpatib ak limit repons plastik materyèl la. Vitès la te optimize nan yon seri 120-180 mm/min lè l sèvi avèk yon metòd ralanti, konstan -fòmasyon vitès. Sa a pèmèt materyèl la ase tan sibi deformation plastik ak konplètman gaye estrès deformation, kidonk evite konsantrasyon estrès ak fann ki te koze pa pousantaj deformation twòp.
4.3 Pwosesis Prechofaj Materyèl
EN AW-6082-T651 alyaj aliminyòm montre plastisit relativman ba nan tanperati chanm; prechofaj ka amelyore plastisit epi redwi rezistans deformation. Kounye a, paramèt pwosesis aje pou pwodwi plak aliminyòm 6082-T6 kouvri yon pakèt domèn (tanperati aje nan 155-190 degre ak tan kenbe nan 2.5-20 èdtan), ak pwopriyete mekanik toujou satisfè estanda ki enpòtan (tankou EN 485) [3-5]. Prechofaj zòn nan fòme nan materyo-a apeprè 100 degre ogmante rezèv plastisit, diminye rezistans deformation ak konsantrasyon estrès pandan pwosesis bòdi a, epi anpeche fòmasyon krak . 4.4 Optimizasyon Lubrifyan mouri.
Pwosesis orijinal la te manke mezi lubrification oswa fim espesyalize pou diminye rezistans friksyon ant materyo a ak mouri a. Pwosesis la optimize anplwaye yon librifyan espesyalize pou fòme alyaj aliminyòm, aplike respire atravè flite. Sa a kreye yon fim inifòm lubrifyan nan koòdone kontak la, bese koyefisyan friksyon an ak diminye reyur sifas ak konsantrasyon estrès, pandan y ap tou anpeche degradasyon materyèl lokalize ki te koze pa surchof friksyon.
4.5 Post-Fòmasyon Deteksyon Defo
Pou detekte defo sifas san pèdi tan, yo te entwodui yon etap deteksyon apre -fòmasyon defo. Tès likid pénétrant yo itilize pou fè enspeksyon 100% nan arc ekstèn ak zòn tranzisyon nan pati ki fòme a, tès depistaj pou sifas ak fant sifas tou pre -pou asire absans domaj sifas yo.
4.6 Verifikasyon rezilta Optimizasyon
Yo te chwazi de moso nan materyèl bouyon ki montre menm fant fòme pou verifikasyon. Pwosesis la enplike: fanm k'ap pile bor yo nan zòn nan fòme yo retire burrs ak flash; prechofe zòn koube a apeprè 100 degre; aplike librifyan nan mouri fi a pou diminye friksyon; epi finalman, diminye vitès la fòme ki te swiv pa tès pénétrant. Rezilta verifikasyon yo te montre sèlman tras sifas minè (apeprè 3 mm nan longè) nan zòn lokalize, ki te elimine pa fanm k'ap pile limyè, demontre siyifikatif efikasite optimize (gade Figi 11).
Imaj
a) Echantiyon 1
Imaj
b) Echantiyon 2
Figi 11 Deteksyon defo nan espesimèn optimize
Konklizyon
Papye sa a adrese pwoblèm nan fann nan pati ki gen fòm U-ki fèt ak plak epè EN AW 6082-T651 aliminyòm alyaj mwayen-. Atravè analiz sistematik ak verifikasyon, yo te idantifye kòz rasin fann nan kòm yon konbinezon de faktè: pwopriyete mekanik relativman ba nan pwent materyèl yo (malgre satisfè kondisyon estanda), yon ang koube sere, ak yon pwosesis fòme enkonpatib. Ki baze sou konklizyon sa yo, yo te pwopoze yon konplo optimize pwosesis konplè, ki kouvri kontwòl brutality sifas mouri, fòme optimize vitès, prechofaj materyèl, lubrification mouri, ak deteksyon defo apre fòme. Verifikasyon pratik konfime ke apwòch sa a efektivman rezoud pwoblèm nan fann, reyalize bon jan kalite fòme ki satisfè kondisyon teknik yo.
