Name: Experimentelles Verfahren für Warm Spinnen von Aluminium-Gussbauteilen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 36 s
Description: Lernen Sie das instrumentierte Warm-Spinnen von Aluminium-Gusslegierungen zur Prozessmodellvalidierung. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Mikrostrukturevolution und verbessert die Duktilität von Bauteilen.

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Die Autoren möchten sich Ross McLeod, David Torok, Wonsang Kim und Carl Ng für ihre technische Unterstützung danken. MJ Roy möchte die Unterstützung von EPSRC (EP / L01680X / 1) durch die Materialien für anspruchsvolle Umgebungen Zentrum für Doktorandenausbildung und Rio Tinto Alcan für die finanzielle Unterstützung durch ein Forschungsstipendium Auszeichnung anzuerkennen.

1. Werkstückvorbereitung Trials Forming <ol><li> Erwerben wie gegossen Werkstücke auf den Dorn Größe bearbeitet, so dass der Innendurchmesser Unrundheit beträgt 0,2 mm, während der Außendurchmesser so viel Gußoberfläche wie möglich beibehält. HINWEIS: Wenn Rohlinge aus voller Größe Rad Gußteile gezogen werden, werden Bearbeitungsvorgänge erforderlich, alle Hub zu entfernen, und Speichenabschnitte, während Merkmale bereitzustellen, die verwendet werden können, um das Werkstück auf den Dorn zu verspannen. Dazu gehört auch die Entfernung des in-Board-Flansch. </li><li> Vorheizen einen Sarg Ofen der Lage, das gesamte Werkstück bis 135 ° C zu erhalten, reinigen Sie das Werkstück mit Entfetter und im Ofen für eine Stunde für die thermische Barrierebeschichtung Anwendung vorzubereiten. </li><li> Schnell das Werkstück aus dem Ofen zu entfernen, und auf eine Beschichtungs jig. Verwendung eines Automobiltyp-Farbspritz, eine dünne Schicht von Wärmedämmformbeschichtung auf die Innendurchmesser. HINWEIS: Diese Beschichtung Schmierung bieten und reduzieren die Wärmeübertragungbei Umformungsprozessen den Dorn. </li></ol> 2. Tooling Vorbereitung <ol><li> Wischen Sie die Dornoberfläche mit einem feuchten Tuch ab. Stellen Sie sicher, dass der Dorn einen Gesamtdrehunrundheit von &lt;0,5 mm hat eine Messuhr Indikator entlang der Formlänge verwendet wird. Beurteilen Sie diese mit einem Live-Tooling Center auf der Pinole Platte in Eingriff. Mit einem Drehmomentschlüssel, stellen Sie sicher, dass alle Befestigungselemente abgesehen von denen auf den Klemmanordnungen angegebenen Drehmomentwerte festgezogen sind für Grade 12,9 Schrauben (in Nm: M8 - 40, M12 - 135, M16 - 340). </li><li> Starten Sie das Vorerwärmungssystem, indem man zuerst die Gaszufuhr Magnetstromversorgung, und dann zünden die Fackeln mit einem Feuerstein Funken leichter. Führen Sie das Vorerwärmungssystem für 10 min Kondensat in den Fackeln / Schläuche gesammelt zu vertreiben. Lösche durch die Gaszufuhr Magnet deaktivieren. </li><li> Entfernen Sie alle losen / oxidierten Beschichtungsschicht auf dem Dorn mit einem trockenen 600 / P1200 Körnung Siliziumkarbidpapier, während der Dorn bei 20 Umdrehungen pro Minute drehen(Rpm). </li><li> Schalten Sie das On-Board-Datenerfassungsmodul, und führen Sie das Vorerwärmungssystem, bis die Thermoelemente in der Dornoberfläche eingebettet 200 C ° lesen mit der Live-Zentrum beschäftigt. </li><li> ein Fahrzeugtyp Lackierer Verwendung, die leichte Schulter Mantel der Dornoberfläche mit einer auf Wasser basierenden Schmieden Schmiermittel und ermöglichen die Rotationswerkzeugen auf Umgebungstemperatur abkühlen mit der Live-Tooling Center tätig. </li><li> Lösen Sie die Kontermutter Montage auf dem Rollengerüst (Abbildung 3) mit einem Schraubenschlüssel. Stellen Sie den Ansatz oder Angriffswinkel auf der Rollenanordnung mit einem Werkzeugmacherwinkelmesser, und ziehen Sie sowohl interne als auch externe Muttern (M35 - 750 Nm). </li><li> Montieren Sie die 3 Klemmanordnungen (Abbildung 4) , indem zuerst die M12 Schulterbolzen eingreift Element 2 mit dem Klemmhalterung zu verbinden. Überprüfen Sie für jede thermische Verformung , die Element 2 in Abbildung 4 aus reibungslos läuft gegen die Klemmhalterung zu verhindern. Stellen Sie sicher, dass sie sich frei, leicht bewegen sAnding, die Kontaktflächen mit einem trockenen 320 / P400 grit Siliziumkarbidpapier. Tragen Sie eine dünne Schicht von Hochtemperatur-Molybdän-basierten Schmiermittel mit einem Tuch ab. </li></ol> 3. Formoperationen <ol><li> Bewegen Sie das Rollenwerkzeug von dem Dorn auf der Spindel vollständig entfernt stehen, bewegen Sie den Reitstock und in der Mitte zu sein, klar von dem Dorn. Manuell schieben Sie das Werkstück auf den Dorn selbst Eingriff zu gewährleisten. Hinweis: Da die Rohlinge nominell axialsymmetrischen sind, gibt es keine bevorzugte Ausrichtung ist. </li><li> Montieren Sie die Klemmen auf den Dorn durch die verjüngte Matrizenstifte Eingriff und Hand Anziehen Schrauben M16 durch den Dorn in die Klemmblöcke ausgeführt wird. Stellen Sie sicher, dass es auch Druck durch einen pneumatischen Schlagschrauber durch Drehen und von Hand anziehen und anschließend angewendet wird auf 50 Nm. </li><li> Starten Sie die Heizungsanlage und sofort den Dorn beginnen bei 20 Upm dreht. Halten Sie die Anwendung von Wärme, bis Klemmen lösen. Für den Prozess betrachtet, dann ist dies approximal 3 min. HINWEIS: Diese Zeit für jedes Werkstück etwas anders sein wird aufgrund feine Unterschiede in der Werkstück / Dorn Einbau. </li><li> Verlöschen die Heizungsanlage und Stopp der Drehung des Dorns, so dass die erste Klammer mit einem Schlagschraubenschlüssel zugänglich ist. Innerhalb von 30 s, ziehen Sie alle Klemmen mit einem Aufprall oder Handschrauber und notieren Sie die Oberflächentemperatur des Werkstücks in drei Stellen entlang der Länge des Bildungsbereich mit einem Reed-Typ-Thermoelement-Sonde. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 3.4, bis das Werkstück bei einer geeigneten Formtemperatur; bei mindestens 350 ° C für A356. Führen Sie eine abschließende Anziehen der Klemmen mit einem Schlagschrauber auf 200 Nm. </li><li> Bewegen Sie die Rolle axial und radial (ca.. 2-5 mm von Werkstückoberfläche) in die richtige Position für die Bildung, und führen Sie eine letzte Klammer Anziehen (dh Schritt 3.4). </li><li> Mit der Heizungsanlage auf, erhöhen die Rotationsgeschwindigkeit der Drehbank auf den beabsichtigten Formungsgeschwindigkeit, greifen in die Walzeeine vorgegebene Tiefe in das Werkstück, und aktivieren Sie die Gewindeschneidvorschub die Rolle axial entlang der Länge des Werkstücks zu bewegen. HINWEIS: Für die vorliegende Geometrie, vernünftige Ergebnisse wurden bei 281 Umdrehungen pro Minute mit einer axialen Bewegung von 0,21 mm / Umdrehung erreicht. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 3.7 nach Bedarf Verformungsniveaus zu erhöhen. Nach jedem Durchgang bildet, sicherzustellen, dass die Temperatur unter der optimalen Formtemperatur nicht absinkt durch den Dorn zu stoppen und denselben Reed-Typ-Thermoelement-Sonde als 3,4 in Stufe eingesetzt. Wenn die optimale Formtemperatur gesunken ist, wiederholen Sie die Schritte 3.4 und 3.5 wieder zu erwärmen. HINWEIS: Nacherwärmung kann auf Kosten der potentiell erreicht das Ausmaß des Klemmsystems in der Lage ist, das Werkstück zu begrenzen verwendet, jedoch werden. </li></ol> 4. Beitrag Formoperationen <ol><li> Sobald der gewünschte Grad der Verformung erhalten wurde, stoppen Sie die Heizungsanlage und rückgängig machen alle Klemmen und die Pinole lösen zu cle erhaltenarance für Werkstückentfernung. </li><li> Klopfen Sie leicht das Werkstück mit einem Stück Messing von dem Dorn zu trennen. Wenn dies unwirksam erweist, wieder greifen in die Heizungsanlage und drehen Sie den Dorn bei 20 Umdrehungen pro Minute, bis die leeren trennt leichtes Klopfen. </li><li> ein geeignetes Manipulationswerkzeug wie Zangen verwenden oder stark isolierte Handschuhe, entweder das Werkstück bei 60 ° C in Wasser abzuschrecken weiter Altern zu verhindern, oder an der Luft abkühlen lassen Restspannung / Verzerrung zu minimieren. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die repräsentativen Ergebnisse oben highlight gezeigt, dass das Protokoll und die verwendeten Geräte zur Bildung von Aluminiumguss bei erhöhter Temperatur geeignet ist, und hat eine Plattform vorgesehen, um eine Verarbeitungsfenster für die Strömung zu bestimmen, Bilden von Rädern. Die Technik demonstriert verwendet werden Aspekte zu erforschen Umschläge zu bilden, darunter , wie beide geformten und ungeformten Material reagiert 8 Wärmebehandlung. Jedoch gibt es Raum zur Verbesserung der aktuellen Verarbeitungsprotokoll mit dieser Vorrichtung. Bezüglich weiterer Instrumente, die Prozessmodellentwicklung, die Aufnahme von Werkzeugmaschinen Dynamometer und Tribometern 11, 12 zu messen bilden Belastungen und Reibungsfaktoren auf der Walze wichtige Informationen über den Prozessbedingungen würde beschleunigen würde. Dies ist eine weithin eingesetzte Instrumentierung Technik für orthogonale Bearbeitungsstudien und konnteleicht auf der aktuellen Maschine realisiert werden. Diese zusätzliche Instrumentierung würde nützliche Daten liefern , um genau der Bemühungen Modellierung Validierung 13, 14 und die zunehmende industrielle Interesse an diesem Prozess zu unterstützen. Ist, um wirksam die Entwicklung der Temperatur des Rohlings während der Verarbeitung zu erfassen, ein berührungsloses Messverfahren wünschenswert. Allerdings gemeinsame Infrarot-basierte Techniken werden von Aluminium der niedrige Emissionen und die, wie die Oberflächenveränderungen während der Verarbeitung erschwert. Dies ist der Hauptgrund, warum ein instrumentiert, leere Inbetriebnahme eingesetzt wurde die typische thermische Reaktion mit dem beschriebenen Protokoll erreicht zu erfassen und diente eine Basiswärmeübertragungsanalyse zum Auffüllen auf Dornoberflächentemperatur auf das Werkstück beziehen. Da es weitgehend eine manuelle Formprozess für ein Material ist, das zu Zeit bei der Temperatur empfindlich ist, um einige Unstimmigkeiten zwischen Lauf laufen sindzu erwarten. Aluminiumlegierungen haben Mikrostrukturen, die hochempfindlich gegenüber Temperaturen oberhalb von 100 ° C aufgrund von Alterungsmechanismen sind. Daher sind die kritischsten Schritte in dem Protokoll 1.2 und 3.3-3.7, wo der Rohling bei erhöhten Temperaturen ist. Anziehen und wieder Sitz die Klemmen müssen so schnell wie möglich durchgeführt werden Wiederholbarkeit zwischen Formoperationen zu halten. Die in situ während der Werkstückheizung Vorwärmschritt eingesetzt ist sehr ineffizient und könnte durch Strahlungserhitzung verbessert werden. Die Gesamtverarbeitungsgeschwindigkeit in Bezug auf die Spindel und Werkzeugbewegungen, die etwas erreicht werden können eingesetzt durch die Fähigkeiten der Drehmaschine begrenzt. Höhere Formungsgeschwindigkeiten erfordern einen starren Rahmen mit einer höheren Belastbarkeit, insbesondere wenn die Bildung einer stärkeren Material versucht werden sollten. Werkstückspannung und freigesetzt werden können, mit dem Zusatz von hydraulischen oder pneumatischen Betätigung verbessert werden. Da die Wärmeübertragung vom blank zum Dorn ist weitgehend eine Funktion des Drucks durch das Werkstück auf den Dorn auferlegt, diese zusätzlich könnte auch einen modellbasierten Ansatz zur Verbesserung der Werkstücktemperatur während der Umformung mit dem vorhandenen System zu ermitteln. den für Standarddrehoperationen nähert, und bleibt ein sehr kostengünstiges Verfahren, mit dem zur Durchführung Herstellungsversuche Die Vorrichtung und das beschriebene Verfahren ist, dass Lasten bildet unter diesen Bedingungen für dieses Material gezeigt. Forschung in verschiedenen Herstellungswege und Formbarkeit können von kommerziellen Formanlagen durchgeführt entfernt werden, was extrem teuer ist, zu betreiben. Mit der Vorrichtung und Protokoll beschrieben, kann die Verarbeitung Parameter vor dem Bau von größeren Maßstab, einen höheren Durchsatz Ausrüstung untersucht werden, und nach Kenntnis der Autoren ist ein einzigartiger Ansatz. Wie entwickelte sich das Protokoll nur auf eine bestimmte Variante des Aluminium-Gusslegierung aufgebracht worden ist, dieRe ist eine Vielzahl von anderen Aluminiumgusslegierungen, die für eine Vielzahl von Anwendungen außerhalb der Automobilräder untersucht werden konnte. Da diese Legierungen in etwa ähnliche Verarbeitungsfenster von einer Temperatur Perspektive entwickelte das Protokoll leicht angepasst werden kann.

Eine der schwierigeren Umformtechnik derzeit in der Luftfahrt- und Transportsektor ist Spinnerei Metall praktiziert, einschließlich Derivate, wie Scher bilden und fließen Bildung 1, 2. In diesem Verfahren wird eine achsensymmetrische Werkstück auf einem Dorn angeordnet, um die endgültige gewünschte Form darstellt und versponnen, in Kontakt mit einem oder mehreren auftreffende Walzen. Das Werkstück zwischen der Rolle und dem Dorn zusammengedrückt wird dann plastisch verformt, mit einer vielfältigen Antwort einschließlich kombinierter Biege-, Ausdünnung und axiale Längung. In einem Material, das eine begrenzte Duktilität oder sonst schwierig zu bilden, wird dies manchmal bei erhöhter Temperatur durchgeführt, Fließspannung und eine Erhöhung der Duktilität zu verringern. Von einem Verarbeitungsstandpunkt, gibt es eine Vielzahl von Parametern, die die Form und die Eigenschaften des hergestellten Komponente diktieren können. Zahlreiche Studien haben konzentriertüber statistische Techniken für verschiedene Parameter 3, 4, 5 zu optimieren. Variablen umfassen Werkzeuggeometrie, wie beispielsweise die Form des Werkzeuges und des Dorns; Geschwindigkeiten einschließlich der beiden Dorndrehrate und Werkzeugvorschubgeschwindigkeiten bilden; sowie Materialeigenschaften. Bei erhöhten Temperaturen erforderlich sind, müssen Praktiker die erforderliche Mindesttemperatur zu beurteilen, während immer noch ein einwandfreies Produkt erhalten bleibt. Aluminium-Gusslegierungen werden in einer Vielzahl von Automobil- und Luftfahrt-Anwendungen, mit Legierung A356 verwendet in der Automobil-Räder eingesetzt. Jedoch ist diese Legierung nicht geeignet für die bei Raumtemperatur 6, 7 bilden seiner begrenzten Duktilität aufgrund und muß bei erhöhten Temperaturen gebildet werden. Dies führt zu einer Vielzahl von Komplexität der Verarbeitung, vor allem in der Temperatur zu steuern. Da dies Eigenschaften des Materials ändern significantly mit der Temperatur 8, ist es besonders wichtig instrumentierten Versuche durchzuführen , in dem thermische Bedingungen Fenster innerhalb einer angemessenen Verarbeitung gehalten werden und überwacht werden. Detaillierte Daten über die thermomechanische Verhalten im Gußzustand A356 im Bereich von Umgebungstemperatur bis 500 ° C über einen weiten Bereich von Verformungsraten können an anderer Stelle überprüft werden. 9 Um die Entwicklung und Optimierung der Strömung zu unterstützen Operationen für Räderherstellung bilden, kundenspezifische Formanlagen wurde am Institut für Werkstofftechnik an der University of British Columbia (Abbildung 1) entwickelt. Dieses Gerät ist in erster Linie von einem manuellen, riemengetriebenen Revolverdrehbank mit einer Gesamtleistung von 22 kW und einem Propangasbrenner Heizungsanlage mit einer Spitzenleistung von 82 kW (Abbildung 2) gebaut. Ein Dorn mit eingebetteten Thermoelemente zusammen mit einem starren Walzenanordnung (Abbildung 3) wurdeinstalliert ist, die zur Bildung von Werkstücken bis zu 330 mm Durchmesser geeignet ist. Der Dorn hat einen manuell Spannsystem aktiviert , die für große Änderungen in Werkstückdurchmesser zu berücksichtigen , ist in der Lage bei der Verarbeitung (4) auftritt. Eine batteriebetriebene Datenerfassung (DAQ) System eine drahtlose Miniatur Computer enthält, die die Temperatur des Dorns Überwachung während des Formens und der Rohling zur Charakterisierung Erhitzen wurde auf der Pinole der Drehmaschine installiert. Während andere Strömungs Umformprozesse wurden synthetisiert unter Verwendung von Drehmaschinen angepasst 4, 10, ist die vorliegende Vorrichtung die erste in situ Heiz- und thermische Datenerfassungs- zu verkörpern. Ein Verarbeitungsprotokoll für industriell skalierten Erzeugungsvorgänge wurde Richtverarbeitungsbedingungen zu schaffen, entwickelt. Beschrieben anschließend besteht dieses Protokoll von Werkzeugen und Werkstückvorbereitung, Bildung Praxis, concluding mit Ende des Probebetriebs bilden. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig1.jpg" /> Abbildung 1: Experimentelle Geräte - Übersicht. Hauptkomponenten, die zu einer modifizierten Revolverdrehbank hinzugefügt wurden bei erhöhten Temperaturen zu bilden. Fotografie von Ausrüstung (oben) und der Hauptarbeitsrichtungen und markierten Komponenten auf einem Computer-Aided-Design-Darstellung (unten). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig2.jpg" /> Abbildung 2: Heizsystem Detail. Ein Propan Heizungsanlage mit vier diskreten Brenner (rechts oben und unten) betätigt von einem zentralen Verteiler eine Gasregelmagnet (oben und links unten) enthalten.Gasdruck und eine diskrete Strömungsrate zu jedem der Brenner möglich ist, zusammen mit der Platzierung entlang der Rohling an unterschiedliche Geometrien anzupassen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig3.jpg" /> Abbildung 3: Rollenständer Montage Detail. Der ursprüngliche Werkzeughalter an der Drehmaschine für eine Walze in beliebigen Winkeln relativ zur Drehachse des Dorns über eine Kontermutter Baugruppe zu halten, angepasst wurde. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig4.jpg" /> Abbildung 4: <strong&gt; Instrumentierte Dorn und Klammersystem Überblick. Die Drehwerkzeuge wurde entwickelt, um direkt auf die Drehspindel zum Bolzen, der seinerseits durch eine Zentrierspitze auf dem Reitstock (oben und links unten) unterstützt. Clamp Montage / Betrieb ist ebenfalls dargestellt (rechts oben und unten). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55061/55061fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

<table><tbody><tr><td>Reagenz/Material</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hochtemperaturfett</td><td>Dow Corning</td><td>Molycote M-77</td><td></td></tr><tr><td>Hochtemperatur-Schmiermittel</td><td>Superior Graphite</td><td>sureCOAT</td><td></td></tr><tr><td>Hochtemperatur-Stanzbeschichtung</td><td>Vesuvius/Foseco</td><td>DYCOTE 32</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Katalognummer</td><td>Kommentare</td></tr><tr><td>Ausrüstung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>mitlaufende Spitze</td><td>Riten Industries</td><td>17124</td><td>Glockenkopf, gefedert</td></tr><tr><td>Adapter für angetriebene</td><td>Spitze Riten Industries</td><td>431</td><td>Adapter für Drehmaschine</td></tr><tr><td>Schlagschrauber</td><td>Chicago Pneumatic</td><td>CP7749-2</td><td>1/2" Antrieb, 0-545 ft-lb</td></tr><tr><td>Drehmomentschlüssel</td><td>Westward Tools</td><td>6PAG0</td><td>1/2" Antrieb, 0-250 ft-lb</td></tr><tr><td>Druckluftbetriebenes Farbspritzgerät</td><td>Cambell Hausfeld</td><td>DH4200</td><td>Für Werkzeugbeschichtung</td></tr><tr><td>Druckluftbetriebenes Farbspritzgerät</td><td>Cambell Hausfeld</td><td>DH5500</td><td>Für Schmiermittel auf Graphitbasis, Typ HVLP (High Volume Low Pressure)</td></tr><tr><td>Datenerfassungseinheit</td><td>Messung Computer</td><td>USB-2416</td><td></td></tr><tr><td>Reed Thermoelement</td><td>Omega Engineering</td><td>88108</td><td></td></tr><tr><td>Propantank</td><td>Generisch</td><td></td><td>20/40 lb, POL montiert</td></tr><tr><td>Magnetventil</td><td>Aztec Heizung</td><td>SV-S121</td><td></td></tr><tr><td>Gasregler</td><td>Aztec Heizung</td><td>67CH-743</td><td>0-30 psi</td></tr><tr><td>Brennerspitzen</td><td>Exakt</td><td>3119</td><td>Menge: 4</td></tr><tr><td>Wälzlager</td><td>SKF</td><td>32005 X/Q</td><td>Menge: 2</td></tr><tr><td>Restausrüstung in eigener Konstruktion und Fertigung</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

experimentelles verfahren für warm spinnen von aluminium-gussbauteilen

Experimental Procedure for Warm Spinning of Cast Aluminum Components

Hohe Leistung, Aluminiumguss Automobil-Räder werden zunehmend schrittweise über Fließformen / Metalldrücken bei erhöhten Temperaturen gebildet, um Materialeigenschaften zu verbessern. Mit einer breiten Palette von Verarbeitungsparametern, die sowohl die Form erreicht und die daraus resultierenden Materialeigenschaften beeinflussen kann, ist diese Art der Verarbeitung ist notorisch schwierig zu beauftragen. Eine vereinfachte, leichte Last Version des Verfahrens wurde für Full-Size-Automobil-Räder entwickelt und umgesetzt werden. Die Vorrichtung soll das Verständnis der Verformungsmechanismen und die Reaktion des Materials auf diese Art der Verarbeitung zu unterstützen. Eine experimentelle Protokoll wurde, vorzubereiten entwickelt und anschließend auszuführen Bildung Studien und wird für so Guss A356 Radrohlinge beschrieben. Das thermische Profil erreicht, zusammen mit Instrumentierung Details werden zur Verfügung gestellt. Similitude mit Vollbetrieb bilden, die bei höheren Geschwindigkeiten deutlich mehr Verformung verleihen wird diskutiert.

Als gegossenes Aluminium A356 Werkstücke wurden nach dem Verfahren in diesem Papier beschrieben, gebildet. Die Werkstücke wurden aus als Gussräder von einem nordamerikanischen Radhersteller erhalten die Niederdruck-Einsatz Druckgussverfahren. Ein Werkstück mit Thermoelementen instrumentiert wurde nicht gebildet, aber erfuhr die Vorheizzyklus (Protokoll Abschnitt 3, Schritte 3,3-3,5), um die Temperaturverteilung über die Oberfläche des Rohlings während dieser Aspekt des Prozesses zu erfassen. Diese Antwort wird in Abbildung 5 gezeigt. Weitere 3 Proben wurden auf verschiedenen Ebenen verformt, darunter eine, die für eine hohe Verformungs zwei Formdurchgänge erhalten. Die ersten beiden Proben und der erste Durchgang auf der zweiten Probe durchgeführt diente das Werkstück mit wenig nachweisbare Änderung der Wanddicke zu begradigen. Die letztere Probe Spitzenwanddickenreduktion betrug etwa 10%, von denen die meisten in der zweiten pa erreicht,ss. Querschnitte und Mikrostruktur des wie gegossenen Rohlings und diejenigen , die erhalten in Multipass - Probe werden in 6 gezeigt. Hier ist die Mikrostruktur im Gusszustand gezeigt signifikant durch das Verfahren mit dendritischen Eigenschaften kaum wahrnehmbaren verfeinert werden. Die interdendritischen eutektischen durch die Verformung aufgezwungen, wodurch ein wesentlich homogeneres Gefüge als in dem gegossenen Zustand aufgebrochen. Dies verbessert die Gesamt Duktilität sowie Ermüdungs- und Brucheigenschaften des Bauteils. Die Autoren haben zuvor Details des Werkstückgeometrie, spezifische Querschnittsänderungen in der Wanddicke beschriebenen Defekte beobachtet und Abmessungsänderung in der Mikrostruktur auf dem vollständigen Satz von Proben 8, 13. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig5.jpg" /> Abbildung 5: Typische Temperaturprofil von Dorn und b<html> Lank. Eine repräsentative transiente thermische Reaktion des Rohlings und Dorn mit dem Heizsystem erhalten. Vertikale gestrichelte Linien zeigen an, wo Klammern während der Vorheizung Schritte angezogen wurden, und der schwarze Pfeil zeigt bildet. Die letzte vertikale Linie zeigt, wo das Heizsystem wurde während das System abgekühlt ausgeschaltet. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/55061/55061fig6.jpg" /> Abbildung 6: wie gegossen und geformt Ergebnis. Die so erhaltenen, wie gegossenen Rohling Oberfläche und Geometrie einen inneren Durchmesser von mindestens 330 mm (oben) wurde in zwei Durchgängen verformt gezeigt um das Ergebnis zu liefern (Mitte). Der Guss dendritischen Mikrostruktur (unten links) ist sichtbar durch den Formvorgang und einer anschließenden Wärmebehandlung T6 (unten rechts) , wie beobachtet mit optischer Mikroskopie 8, 13 modifiziert.ig6large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ein experimentelles Protokoll für die instrumentierte warme Dreh aus Aluminiumguss-Legierungen bilden eine maßgeschneiderte industriell skalierten Vorrichtung verwendet, wird vorgestellt. Experimentelle Überlegungen einschließlich der thermischen und mechanischen Effekte werden diskutiert, sowie similitude mit Full-Scale-Verarbeitung von Kfz-Räder.

Experimentelles Verfahren für Warm Spinnen von Aluminium-Gussbauteilen

High performance, cast aluminum automotive wheels are increasingly being incrementally formed via flow forming/metal spinning at elevated temperatures to ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, repräsentatives Material eines größeren industriellen Prozesses für die Modellvalidierung zu generieren und die makrostrukturelle Entwicklung mit der Verarbeitung von Inputs zu verknüpfen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich der inkrementellen Umformung zu beantworten, z. B. mit Techniken, wie sich die Kombination von Wärmeeintrag und hoher Verformung auf die Betriebsleistung auswirkt. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie kostengünstig und leicht an unterschiedliche Werkstückgeometrien und Materialien anpassbar ist.Die Anwendungen dieser Technik erstrecken sich auf die Validierung von Prozessmodellen und die Generierung kleiner Mengen an verarbeitetem Material für die Bewertung des mechanischen Verhaltens. Obwohl diese Methode Einblicke in das Metallspinnen bei erhöhten Temperaturen geben kann, kann sie auch auf ähnliche Prozesse bei Umgebungstemperaturen angewendet werden. Aufgrund der maßgeschneiderten Ausstattung und der damit verbundenen manuellen Verarbeitung ist die visuelle Demonstrationsmethode von entscheidender Bedeutung.Denn die Vorbereitungsschritte sind schwer zu erlernen. Um dieses Verfahren zu starten, erwerben Sie azcast-Werkstücke, die auf die Mandrill-Größe bearbeitet wurden. So dass der Auslaufinnendurchmesser 0,2 Milometer beträgt.Während der Außendurchmesser so viel Kastenoberfläche wie möglich beibehält. Heizen Sie einen Sargofen, der das gesamte Werkstück aufnehmen kann, auf 135 Grad Celsius vor. Reinigen Sie das Werkstück mit dem Entfetter.Und stellen Sie es für eine Stunde in den Ofen, um es für die Wärmedämmbeschichtung vorzubereiten. Nach einer Stunde nehmen Sie das Werkstück schnell aus dem Ofen und legen es auf eine Beschichtungsvorrichtung. Tragen Sie mit einem Lacksprühgerät für die Automobilindustrie eine dünne Schicht Wärmedämmstoffbeschichtung auf den Innendurchmesser auf.Nach der Vorbereitung der Versuchsapparatur die Kontermutter auf dem Rollenständer mit einem Schraubenschlüssel lösen. Stellen Sie den Annäherungs- oder Anstellwinkel an der Rolleneinheit mit einem Winkelmesser des Werkzeugherstellers ein und ziehen Sie sowohl die Innen- als auch die Außenmuttern fest. Montieren Sie anschließend die drei Klemmbaugruppen, indem Sie zuerst die Schulterschraube M12 einrasten, um Element zwei mit der Klemmhalterung zu verbinden.Prüfen Sie auf thermischen Verzug, der verhindert, dass Element zwei reibungslos gegen die Klemmhalterung läuft. Um eine freie Bewegung des zweiten Elements zu gewährleisten, schleifen Sie die Kontaktflächen leicht mit getrocknetem Silikonkarbidpapier der Körnung 320 an. Tragen Sie bei Bedarf eine dünne Schicht Hochtemperatur-Gleitmittel auf Molybdänbasis mit einem Tuch auf.Bewegen Sie den Rollenständer vollständig vom Dorn weg in Richtung Spindel. Bewegen Sie den Reitstock zentriert nach innen, um frei vom Dorn zu sein. Schieben Sie dann das Werkstück manuell auf den Dorn, um einen gleichmäßigen Eingriff zu gewährleisten.Montieren Sie nun die Klemmen auf dem Dorn, indem Sie die konischen Farbstifte einrasten lassen und die durch den Dorn in die Klemmblöcke laufenden M16-Schrauben von Hand festziehen. Stellen Sie sicher, dass durch Drehen und manuelles Festziehen ein gleichmäßiger Druck ausgeübt wird. Gefolgt von einem pneumatischen Schlagschrauber, der auf 50 Newtonmeter eingestellt ist.Starten Sie das Heizsystem und starten Sie sofort den Dorn, der sich mit 20 U/min dreht. Löschen Sie das Heizsystem und stoppen Sie die Drehung des Dorns, so dass die erste Klemme mit einem Schlag- oder Handschlüssel zugänglich ist. Ziehen Sie innerhalb von 30 Sekunden alle Spanner mit dem Schlag- oder Handschlüssel fest und erfassen Sie die Oberflächentemperatur des Werkstücks an drei Stellen entlang des Umformbereichs mit einer ablesbaren Thermoelementsonde.Bewegen Sie dann die Walze axial und radial in Position zum Formen. Erhöhen Sie bei eingeschaltetem Heizsystem die Drehzahl der Drehmaschine auf die vorgesehene Umformgeschwindigkeit und greifen Sie die Walze in einer voreingestellten Tiefe in das Werkstück ein. Aktivieren Sie dann den Schraubenvorschub, um die Walze axial entlang der Länge des Werkstücks zu bewegen.Stellen Sie nach jedem Umformdurchgang sicher, dass die Temperatur nicht unter die optimale Umformtemperatur fällt, indem Sie den Dorn anhalten und die Temperatur mit der ablesbaren Thermoelementsonde überprüfen. Sobald der gewünschte Verformungsgrad erreicht ist, stoppen Sie das Heizsystem, lösen Sie alle Klemmen und lösen Sie den Reitstock, um Platz für die Werkstückentnahme zu erhalten. Klopfen Sie vorsichtig mit einem Stück Messing auf das Werkstück, um es vom Dorn zu lösen.Wenn sich dies als unwirksam erweist, schalten Sie die Heizung wieder ein und drehen Sie den Dorn mit leichtem Klopfen bei 20 U/min, bis sich der Rohling löst. Zum Schluss wird das Werkstück mit einem geeigneten Manipulationswerkzeug wie stark isolierten Handschuhen in 60 Grad Celsius heißem Wasser abgeschreckt, um eine weitere Alterung zu verhindern. Hier ist ein repräsentatives transientes thermisches Verhalten der Aluminium-A356-Werkstücke dargestellt, die einem Vorwärmzyklus unterzogen wurden.Hier sind die Querschnitte und die Mikrostruktur des Azcast-Rohlings und der in einer Multi-Pass-Probe erhaltenen Querschnitte dargestellt. Die durch den Prozess verfeinerten Azcast-Mikrostrukturen mit kaum erkennbaren dendritischen Merkmalen. Das interdendritische Eutektikum wird durch die auferlegte Verformung aufgebrochen, wodurch ein homogeneres Gefüge entsteht und die Gesamtduktilität sowie die Ermüdungs- und Brucheigenschaften des Bauteils verbessert werden.Einmal gemeistert, kann diese Technik in 30 Minuten mit zwei Stunden Vorbereitung durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, jeden der Schritte in einem Probelauf zu durchlaufen, da thermische Prozesse nicht gestoppt oder angehalten werden können. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Wärmebehandlungen, Metallographien und mechanische Tests durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zur mikrostrukturellen Entwicklung während eines Teileherstellungsprozesses zu beantworten.Nach ihrer Entwicklung stellen wir uns vor, dass diese Art von Technik Forschern auf dem Gebiet der Materialverarbeitung den Weg ebnet, um vereinfachte Methoden für industrielle Prozesse in größerem Maßstab zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie indikative Verarbeitungsbedingungen für das Warmspinnen von Kastenaluminium erhalten, einschließlich der kritischen Aspekte der Werkstückvorbereitung und der Durchführung von Operationen. Es ist sehr wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Arbeit mit Werkzeugmaschinen bei erhöhten Temperaturen äußerst gefährlich sein kann und bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen wie die Verwendung geeigneter persönlicher Schutzausrüstung getroffen werden sollten.

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Research

Forschung

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Engineering

Ingenieurwesen

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