Mchakato wa Spinning uboreshaji wa 5083 Diski za Alumini: Kutoka 3 kwa 4 Hupita kupunguza unene wa ukuta na muundo wa machungwa katika mizinga ya hewa ya lori

1. Utangulizi: Mahitaji ya kiufundi ya vichwa vya tank ya hewa ya lori na utata wa msingi katika 5083 Kuzunguka kwa Aloi

Mkuu wa tanki la hewa la lori (kuzaa shinikizo 0.8-1.2mpa, kati: hewa iliyoshinikizwa) ni kipengele muhimu cha kubeba shinikizo ambacho lazima kikidhi vigezo viwili vya msingi: ① Usahihi wa Dimensional (kupotoka kwa unene wa ukuta ≤± 0.3mm, kama ilivyobainishwa katika GB/T 150.4-2011 Vyombo vya shinikizo – Sehemu 4: Viwanda, Ukaguzi na Kukubalika); ② Ubora wa uso (hakuna kasoro kama vile umbile la ganda la chungwa au nyufa, Ukwaru wa uso Ra ≤1.6μm).

Haswa, 5083 diski za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori (Yaliyomo 4.0%-4.9%, Mn maudhui 0.4%-1.0%) zimekuwa nyenzo za msingi zinazopendekezwa kwa vichwa vya tank kutokana na mali zao bora: Nguvu ya mavuno ≥270mpa, urefu ≥12%, na upinzani bora wa kutu wa dhiki. Inazunguka kutengeneza (mchakato wa kawaida wa kuzunguka, ambapo mandrel huendesha diski kuzunguka na roller inayozunguka inalisha kwa radially kufikia deformation ya plastiki.) inatoa faida kama vile “uundaji wa karibu wavu na kiwango cha juu cha matumizi ya nyenzo (>90%)”. Hata hivyo, the “3-kupita inazunguka” mpango unaotumika sana katika tasnia kwa sasa una masuala makuu mawili:

1. Kupotoka kwa unene wa ukuta kupita kiasi: Tofauti ya unene wa ukuta kati ya sehemu ya juu ya kichwa, eneo la mpito, na makali ya moja kwa moja hufikia 0.4-0.6mm, kuzidi kiwango kinachoruhusiwa cha ± 0.3mm;

2. Uso “muundo wa peel ya machungwa”: Matuta ya mara kwa mara ya kutofautiana yanaonekana juu ya uso (Ra=2.5-3.2μm), ambayo haiathiri tu mwonekano lakini pia inaweza kuwa vyanzo vya mkusanyiko wa mafadhaiko, kupunguza maisha ya uchovu.

Hii inazua swali muhimu: Inaweza kuongeza idadi ya pasi zinazozunguka kutoka 3 hadi 4—kwa kupunguza kiwango cha kupunguza kwa kila pasi—dhibiti mkengeuko wa unene wa ukuta na uondoe umbile la maganda ya chungwa kwenye vichwa vinavyosokota kutoka. 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori? Hii inahitaji uchambuzi wa kina kutoka kwa vipengele vitatu vilivyounganishwa: “sababu ya matatizo – utaratibu wa marekebisho ya kupita – uthibitishaji wa majaribio”.

2. Sababu za Matatizo katika Kuzunguka kwa Pasi-3: Uchambuzi Kwa kuzingatia Sifa za Deformation ya 5083 Diski za Alumini kwa Mizinga ya Usafirishaji wa Lori

Kimsingi, deformation ya plastiki 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori wakati wa kuzunguka kwa joto la chumba hufuata a “nguvu ahueni-inatawaliwa” utaratibu (hakuna recrystallization nguvu, kwani vipengele vya Mg huzuia uhamaji wa uhamishaji). Kasoro katika kusokota kwa pasi-3 hutokana na masuala mawili yanayohusiana: “deformation isiyo sawa” na “mchakato wa kutofautiana kwa vigezo”, hasa kama ifuatavyo:

(1) Sababu za Msingi za Mkengeuko Mkubwa wa Unene wa Ukuta (>± 0.3mm)

Kwanza, kupotoka kwa unene mkubwa wa ukuta hutokea kutokana na udhibiti usiofaa wa mtiririko wa chuma, inayoendeshwa na mambo mawili muhimu:

1. Kiwango cha upunguzaji wa juu kupita kiasi kwa kila pasi na kusababisha mtiririko wa chuma usio sawa

Kiwango cha jumla cha kupunguza kwa kusokota kwa pasi-3 ni kawaida 60%-65% (kuchukua a 5083 diski ya alumini kwa mizinga ya hewa ya lori na φ600mm×12mm kama mfano, unene wa mwisho wa wastani wa kichwa ni 4.2-4.8mm), kwa wastani wa kiwango cha punguzo kwa kila kupita kwa 25%-20%-20% (Jedwali 1). Uwezo wa deformation wa plastiki wa diski hizi za alumini huongezeka kwanza na kisha hupungua kwa ongezeko la kiwango cha kupunguza. Wakati kiwango cha kupunguza pasi moja kinazidi 20%, chuma ni kukabiliwa na “mkusanyiko wa ndani” chini ya hatua ya roller inazunguka:

• Katika eneo la mpito (ambapo curvature ya kichwa inabadilika), ukolezi wa mkazo wa radial husababisha mtiririko wa chuma kupita kiasi kuelekea ukingo ulionyooka, kusababisha unene wa ukuta mwembamba katika eneo la mpito (0.3-0.4mm nyembamba kuliko thamani ya muundo);

• Makali ya moja kwa moja huwa mazito kutokana na mkusanyiko wa chuma (0.2-0.3mm nene kuliko thamani ya muundo), hatimaye kusababisha mkengeuko wa jumla unaozidi ±0.3mm.

2. Ulinganifu usio na usawa kati ya kasi ya spindle na kiwango cha mlisho

Ili kufuata ufanisi wa uzalishaji, 3-kupita inazunguka mara nyingi antar “kasi ya juu ya spindle (80-100rpm) + kiwango cha juu cha kulisha (50-60mm/dakika)”, kusababisha “kiwango cha deformation” (mgandamizo wa radial kwa muda wa kitengo) ya 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori kufikia 0.8-1.0mm/r—inayozidi kwa mbali thamani yake muhimu ya uokoaji (0.6mm/r). Ya chuma haiwezi kutolewa kikamilifu matatizo ya ndani, kutengeneza a “uwanja usio na usawa” ambayo huongeza zaidi kushuka kwa unene wa ukuta.

(2) Utaratibu wa Uundaji wa Uso “Muundo wa Peel ya Machungwa”

Zaidi ya makosa ya unene wa ukuta, uso “muundo wa peel ya machungwa” ni kasoro nyingine iliyoenea katika kusokota kwa pasi-3, kimsingi kutokana na “kutokuwa na utulivu wa uso” ya 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori wakati wa deformation. Ukosefu wa utulivu huu unasababishwa na mambo mawili yanayohusiana:

1. Kasi ya ubadilikaji wa ndani ya haraka kupita kiasi na kusababisha mtelezo usio sawa wa nafaka

Kiwango cha juu cha mlisho katika kusokota kwa pasi 3 husababisha kasi ya ulemavu wa chuma katika eneo la mguso wa roller kufikia 15-20s⁻¹, ambayo ni ya juu sana kuliko “kiwango cha uokoaji cha nguvu” ya diski hizi za alumini (8-12s⁻¹). Nafaka haziwezi kufikia upangaji upya sawa kwa njia ya kuteleza kwa kutenganisha, na “bendi za kukata” fomu ndani ya nchi-ikidhihirisha kama kutofautiana kwa uso mara kwa mara (urefu wa mawimbi 0.5-1.0mm, amplitude 0.05-0.1mm).

2. Ulainisho usiotosha unaosababisha kasoro za uso zinazohusiana na msuguano

Chini ya viwango vya juu vya kupunguza, shinikizo la mawasiliano kati ya roller inazunguka na 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori hufikia 800-1000MPa. Ikiwa grisi ya kulainisha (kawaida msingi wa grafiti) filamu mapumziko, sababu za mawasiliano ya chuma moja kwa moja “kuvaa wambiso”, ambayo huongeza zaidi ukali wa muundo wa peel ya machungwa (Ra huongezeka kutoka 2.5μm hadi 3.2μm).

3. Utaratibu wa Uboreshaji wa Kuongeza Pasi kwa 4: Optimization kutoka “Deformation Uniformity” kwa “Ubora wa uso”

Ili kushughulikia kasoro zilizotajwa hapo juu katika kusokota kwa pasi-3, kuongeza idadi ya inazunguka hupita kutoka 3 kwa 4 inatoa suluhu inayolengwa—kulenga “kupunguza kiwango cha kupunguza-pasi moja na kupanua muda wa deformation” ili kukabiliana na sifa za ufufuaji wa nguvu za 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori. Mantiki maalum ya uboreshaji hufanya kazi kwenye nyanja mbili muhimu:

(1) Udhibiti wa Mkengeuko wa Unene wa Ukuta: Uboreshaji wa Kiwango cha Kupunguza Kiwango

Kulingana na kiwango cha jumla cha kupunguza 62% (unene wa 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori kutoka 12mm hadi unene wa wastani wa kichwa cha 4.56mm), viwango vya kupunguzwa kwa 4 pasi zinasambazwa upya (Jedwali 1). Mkakati wa msingi upo “kupunguza kasi na kupunguza mzigo katika kupita mbili za kwanza ili kuhakikisha deformation sare, na kuzingatia kumaliza katika pasi mbili za mwisho ili kurekebisha unene”:

• Pasi 1: Punguza kiwango cha kupunguza kutoka 25% kwa 20%, kimsingi kwa “uundaji wa awali”-kubonyeza diski ya alumini kuwa umbo la awali la kichwa (unene 9.6 mm) ili kuepuka mkusanyiko wa chuma unaosababishwa na deformation kubwa ya awali;

• Pasi 2: Punguza kiwango cha kupunguza kutoka 20% kwa 18% kwa uundaji zaidi (unene 7.87 mm). Na kupunguza kiwango cha malisho (kutoka 60mm/min hadi 45mm/min), mtiririko wa chuma unakuwa thabiti zaidi, kupunguza mkazo wa mkazo wa ndani;

• Pasi 3-4: Gawanya asili 20% kiwango cha kupunguza ndani 12% na 10%, Kuzingatia “kumaliza unene wa ukuta”. Kutumia viwango vidogo vya kupunguza huruhusu urekebishaji sahihi wa unene wa ukuta wa ndani (n.k., kujaza nyenzo katika eneo la mpito, kupunguza makali ya moja kwa moja), hatimaye kudhibiti kupotoka kwa unene wa ukuta ndani ya ± 0.2mm.

Jedwali 1: Ulinganisho wa Usambazaji wa Viwango vya Kupunguza Kati ya 3-Pass na 4-Pass Spinning

(2) Kuondoa Mchanganyiko wa Peel ya Machungwa: Harambee Kati ya Kiwango cha Deformation na Ufufuaji Nguvu

Mbali na udhibiti wa unene wa ukuta, 4-kupitisha inazunguka pia kwa ufanisi huondoa umbile la peel ya chungwa kwa kutoa muda wa kutosha kwa urejeshaji wa nguvu 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori- kufikiwa kupitia “kupunguzwa mara mbili” (kupunguza kiwango cha deformation ya kupita moja na kasi ya spindle):

1. Kupunguza kiwango cha deformation: Punguza kiwango cha malisho kutoka 60mm/min hadi 45mm/min na kasi ya spindle kutoka 100r/min hadi 80r/min., kupunguza kasi ya ulemavu kutoka 15s⁻¹ hadi 8s⁻¹—kulingana kabisa na thamani muhimu ya urejeshaji inayobadilika ya diski hizi za alumini.. Nafaka hupata upangaji upya sare kwa njia ya mtelezo wa kutenganisha, kupunguza uwezekano wa uundaji wa bendi ya shear kwa 80%. Matokeo yake, urefu wa wimbi la umbile la peel ya machungwa huongezeka kutoka 0.5mm hadi 1.5mm, amplitude hupungua kutoka 0.1mm hadi 0.02mm, na ukali wa uso Ra hupungua kutoka 2.5μm hadi 1.2μm.

2. Hali ya ulainishaji iliyoboreshwa: Muda ulioongezwa wa usindikaji wa kusokota kwa pasi 4 (kutoka dakika 30 hadi 45) inaruhusu “lubrication ya sehemu” (kupaka tena grisi ya kulainisha kabla ya kila pasi), kuzuia kuvunjika kwa filamu ya kulainisha. Kwa hivyo, shinikizo la mawasiliano kati ya roller inayozunguka na diski za alumini hupungua kutoka 1000MPa hadi 800MPa, kupunguza adhesive kuvaa kwa 60% na kuboresha zaidi ubora wa uso.

4. Uthibitishaji wa Majaribio: Ulinganisho wa Utendaji Kati ya 3-Pass na 4-Pass Spinning

Ili kuthibitisha kwa uthabiti kama kuongeza hupita kwa 4 inapunguza kwa ufanisi masuala yaliyoainishwa, mtengenezaji wa chombo cha shinikizo alifanya majaribio yaliyodhibitiwa kwa kutumia 5083-O rekodi za alumini ya hasira kwa mizinga ya hewa ya lori na φ600mm×12mm. Vikundi viwili vya majaribio vilianzishwa (tofauti tu kwa idadi ya pasi), na vigezo vingine vilivyowekwa: grisi ya kulainisha yenye msingi wa grafiti G-60, na nyenzo za mandrel: kuzimwa 45# chuma. Matokeo ya mtihani ni kama ifuatavyo:

(1) Mtihani wa Kupotoka kwa Unene wa Ukuta (Kwa kutumia Kipimo cha Unene cha Ultrasonic, Usahihi 0.01mm)

Kwanza, Mkengeuko wa unene wa ukuta ulipimwa katika nafasi muhimu (kichwa juu, eneo la mpito, makali ya moja kwa moja) kutathmini usahihi wa dimensional. Matokeo yanawasilishwa katika jedwali hapa chini:

Hitimisho: Mkengeuko wa unene wa ukuta wa kuzunguka kwa kupitisha 4 unadhibitiwa ndani ya ± 0.23mm, kukidhi kikamilifu mahitaji ya kawaida; kinyume chake, mpango wa pasi-3 unaonyesha unene wa chini sana kwenye sehemu ya juu ya kichwa (-0.48mm), kusababisha kupotoka kupita kiasi.

(2) Mtihani wa Ubora wa uso (Kwa kutumia Hadubini ya Laser Confocal, Usahihi 0.001μm)

Baadaye, ubora wa uso ulitathminiwa ili kukadiria uondoaji wa umbile la maganda ya chungwa, na vipimo muhimu ikiwa ni pamoja na ukali, amplitude, na kiwango cha kasoro:

Hitimisho: Uso wa Ra wa 4-pass inazunguka hupungua hadi 1.2μm, amplitude ya ganda la chungwa ni ≤0.02mm, na kiwango cha kasoro hupungua kutoka 15% hadi 2%—ikionyesha ubora bora zaidi wa uso kuliko kusokota kwa pasi-3.

(3) Mtihani wa Mali ya Mitambo (Kutumia Mashine ya Kupima Nguvu, GB/T 228.1-2021)

Hatimaye, sifa za kimitambo zilijaribiwa ili kuhakikisha kuwa ongezeko la pasi haliharibu utendakazi wa nyenzo (muhimu kwa maombi ya kubeba shinikizo):

Hitimisho: Kutokana na deformation zaidi sare ya 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori, 4-kuzunguka kwa kupita kunafanikisha ugumu zaidi wa kazi, kusababisha kuboreshwa kidogo kwa mali za mitambo bila uharibifu wowote wa utendaji.

Kwa pamoja, majaribio haya yanathibitisha kuwa kuongezeka hupita kwa 4 husuluhisha kwa ufanisi mkengeuko wa unene wa ukuta na masuala ya umbile la maganda ya chungwa.

5. Kusaidia Uboreshaji wa Mchakato Baada ya Marekebisho ya Pass: Kuongeza Athari za Uboreshaji

Haswa, kuongeza idadi ya pasi pekee haitoshi kuboresha kikamilifu mchakato wa kusokota; mfumo wa kufungwa-kitanzi kuunganisha “usawazishaji wa parameta, uboreshaji wa ukungu, na baada ya usindikaji” inahitajika kujipanga na sifa za inazunguka 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori. Hatua kuu za kusaidia ni pamoja na:

(1) Kulinganisha upya kwa Vigezo vya Inazunguka

Kwanza kabisa, kulinganisha tena kasi ya spindle na kasi ya mlisho kwenye pasi huhakikisha ubadilikaji sawia:

1. Kasi ya Spindle na Kiwango cha Kiwango cha Kulisha: 4-kupitisha kusokota inachukua a “punguza kasi – utulivu – kumaliza” mkakati wa kasi (Pasi 1: 80r/min → Pasi 2-3: 70r/min → Pasi 4: 60rpm), na marekebisho ya kiwango cha malisho yaliyosawazishwa (45→40→35→30mm/dak). Mpangilio huu inahakikisha kasi ya urekebishaji wa diski za alumini inadumishwa kwa uthabiti kwa sekunde 8-10⁻¹ kwa kila pasi, epuka kubadilika-badilika na kubadilika kupita kiasi;

2. Uboreshaji wa Spinning Roller Angle: Kurekebisha angle ya kufanya kazi ya roller inazunguka kutoka 30 ° hadi 35 °, kuongeza eneo la mawasiliano na diski za alumini (kutoka 20cm² hadi 25cm²). Marekebisho haya hupunguza shinikizo la mawasiliano ya ndani, kupunguza mshikamano wa chuma na kukandamiza zaidi kasoro za uso.

(2) Udhibiti wa Usahihi wa Mold

Mbali na marekebisho ya parameter, usahihi wa ukungu huathiri moja kwa moja ubora wa uso na usahihi wa kipenyo:

1. Matibabu ya uso wa Mandrel: Uso wa mandrel ni chrome-plated (unene 50μm) na kung'olewa (Ra ≤0.4μm), kupunguza mgawo wa msuguano na 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori kutoka 0.15 kwa 0.10. Msuguano wa chini huzuia nyenzo kushikamana na malezi ya mikwaruzo;

2. Upunguzaji wa Spinning Roller Edge: Ongeza radius ya minofu ya ukingo wa roller inayozunguka kutoka R2mm hadi R3mm. Marekebisho haya huepuka mikwaruzo yenye makali makali kwenye uso wa diski ya alumini, kukandamiza zaidi muundo wa peel ya machungwa.

(3) Matibabu ya joto baada ya Spinning

Mwisho, matibabu ya joto baada ya kuzunguka huimarisha nyenzo na vipimo:

5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori kufanya kazi ngumu baada ya kusokota (ugumu huongezeka kutoka HV80 hadi HV110), ambayo inaweza kusababisha mafadhaiko ya mabaki. A “annealing ya kupunguza mkazo wa joto la chini” mchakato (120℃ kwa 1.5h) kwa hivyo inahitajika-kupunguza mkazo wa ndani kutoka 350MPa hadi 150MPa na kuimarisha vipimo vya unene wa ukuta. (kushuka kwa thamani ya mkengeuko hupungua kutoka ±0.05mm hadi ±0.02mm).

6. Hitimisho na mtazamo

Kwa muhtasari, wakati inazunguka vichwa kutoka 5083 rekodi za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori, kuongeza idadi ya inazunguka hupita kutoka 3 kwa 4 hutoa maboresho mawili ya msingi kwa kurekebisha utawala wa deformation:

1. Mkengeuko wa unene wa ukuta unadhibitiwa kutoka ± 0.45mm hadi ± 0.23mm, inakidhi kikamilifu mahitaji ya ≤±0.3mm ya GB/T 150.4-2011;

2. Umbile wa peel ya machungwa ya uso huondolewa, Ra inapungua kutoka 2.8μm hadi 1.2μm na kiwango cha kasoro ya uso kushuka kutoka 15% kwa 2%.

Ni muhimu kuzingatia marekebisho hayo ya kupita lazima yaunganishwe na “usawazishaji wa parameta (kulinganisha kiwango cha kulisha kasi ya spindle), uboreshaji wa ukungu (polishing ya mandrel), na annealing baada ya kusokota” ili kuongeza athari za uboreshaji-ongezeko la kupita pekee halitasuluhisha masuala kikamilifu.

Kuangalia mbele, maelekezo matatu muhimu yataendeleza zaidi mchakato wa kusokota kwa vichwa vya tanki za hewa za lori:

1. Mfumo wa Kuzunguka kwa Akili: Unganisha ukaguzi wa kuona wa AI (ufuatiliaji wa wakati halisi wa unene wa ukuta na ubora wa uso) ili kurekebisha kasi ya kupunguza kwa kila pasi, kupunguza utegemezi wa uzoefu wa mikono;

2. Mchakato wa Kuzunguka kwa joto: Ongeza halijoto ya kuzunguka hadi 150-200℃ ili kuboresha zaidi unamu wa diski hizi za alumini., uwezekano wa kupunguza idadi ya pasi (n.k., kutoka 4 kwa 3) kusawazisha ufanisi na usahihi;

3. Uboreshaji wa mipako ya Mold: Pata kaboni inayofanana na almasi (DLC) mipako juu ya mandrels na rollers inazunguka ili kupunguza zaidi mgawo wa msuguano, kuimarisha ubora wa uso na kupanua maisha ya chombo.

Mwishowe, kanuni ya msingi elekezi muundo wa mchakato wa kusokota vichwa kutoka 5083 diski za alumini kwa mizinga ya hewa ya lori ni kwa “chukua sifa za deformation ya aloi kama msingi, kupitisha usambazaji kama msingi, na harambee ya vigezo vingi kama dhamana”. Mbinu hii inasawazisha usahihi, ufanisi, na gharama, kuhakikisha uzingatiaji wa mahitaji madhubuti ya usalama wa matangi ya hewa ya lori yenye shinikizo kubwa.