कास्ट एल्यूमीनियम घटक के गर्म कताई के लिए प्रायोगिक प्रक्रिया

Engineering
 

Summary

instrumented गर्म कास्ट एल्यूमीनियम एक bespoke औद्योगिक रूप से बढ़ाया तंत्र रोजगार मिश्र के गठन के लिए रोटरी एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है। थर्मल और यांत्रिक प्रभाव सहित प्रायोगिक विचार मोटर वाहन के पहियों के पूर्ण पैमाने पर प्रसंस्करण के साथ समानता के रूप में चर्चा कर रहे हैं, के रूप में अच्छी तरह से।

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Roy, M. J., Maijer, D. M. Experimental Procedure for Warm Spinning of Cast Aluminum Components. J. Vis. Exp. (120), e55061, doi:10.3791/55061 (2017).

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Abstract

उच्च प्रदर्शन, कास्ट एल्यूमीनियम मोटर वाहन के पहियों तेजी से संवर्द्धित प्रवाह के गठन / धातु कताई के माध्यम से ऊंचा तापमान पर गठन किया जा रहा है सामग्री के गुणों में सुधार होगा। प्रसंस्करण मानकों की एक विस्तृत सरणी है जो दोनों आकार प्राप्त कर ली और सामग्री गुण है, जिसके परिणामस्वरूप प्रभावित कर सकते हैं के साथ, प्रसंस्करण के इस प्रकार के कुख्यात आयोग के लिए मुश्किल है। एक सरल, प्रकाश शुल्क प्रक्रिया के संस्करण तैयार किया है और पूर्ण आकार मोटर वाहन के पहियों के लिए लागू किया गया है। तंत्र विरूपण तंत्र और प्रसंस्करण के इस प्रकार के लिए सामग्री की प्रतिक्रिया को समझने में सहायता करने का इरादा है। एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल के लिए तैयार है, और बाद में प्रदर्शन करने के गठन परीक्षणों विकसित किया गया है और के रूप में डाली A356 पहिया रिक्त स्थान के लिए वर्णित है। थर्मल प्रोफाइल, प्राप्त साथ साथ इंस्ट्रूमेंटेशन विवरण प्रदान की जाती हैं। पूर्ण पैमाने पर आपरेशन जो तेजी दरों पर काफी अधिक विरूपण देने के गठन के साथ समानता पर चर्चा की है।

Introduction

अधिक चुनौतीपूर्ण धातु बनाने के संचालन वर्तमान में एयरोस्पेस और परिवहन क्षेत्रों में अभ्यास किया जा रहा से एक ऐसी कतरनी बनाने और प्रवाह 1, 2 के गठन के रूप में डेरिवेटिव सहित धातु कताई है। इस प्रक्रिया में, एक axisymmetric workpiece एक खराद का धुरा अंतिम वांछित आकार का प्रतिनिधित्व करने पर रखा गया है, और एक या एक से अधिक impinging रोलर्स के साथ संपर्क में घूमती है। workpiece रोलर और खराद का धुरा के बीच संकुचित किया जा रहा है तो नमनीयता संयुक्त झुकने, thinning और अक्षीय बढ़ाव सहित एक विविध प्रतिक्रिया के साथ, विकृत। एक सामग्री है जो सीमित लचीलापन है या अन्यथा फार्म के लिए मुश्किल है, यह कभी कभी ऊंचा तापमान पर किया जाता है प्रवाह तनाव और वृद्धि लचीलापन कम करने के लिए।

एक प्रसंस्करण दृष्टिकोण से, वहाँ पैरामीटर, जो आकार और निर्मित घटक के गुणों को निर्देशित कर सकते हैं की एक विस्तृत श्रृंखला है। कई अध्ययनों से ध्यान केंद्रित किया हैविभिन्न मापदंडों 3, 4, 5 के अनुकूलन के लिए सांख्यिकीय तकनीक पर। चर इस तरह के उपकरण और खराद का धुरा के आकार के रूप में टूलींग ज्यामिति, शामिल हैं; दोनों खराद का धुरा रोटेशन दर और टूलींग फ़ीड दरों सहित गति के गठन; के रूप में अच्छी तरह से सामग्री के गुणों के रूप में। जब ऊंचा तापमान की आवश्यकता होती है, चिकित्सकों न्यूनतम तापमान की आवश्यकता है जबकि अभी भी एक ध्वनि उत्पाद बनाए रखने का आकलन करने की जरूरत है।

कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र मिश्र धातु पहियों मोटर वाहन में इस्तेमाल A356 के साथ, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों की एक विस्तृत विविधता में कार्यरत हैं। हालांकि, इस मिश्र धातु कमरे के तापमान 6, 7 अपने सीमित लचीलापन के कारण कम से बनाने के लिए उपयुक्त नहीं है और ऊंचा तापमान पर गठन किया जाना चाहिए। इस जटिलता प्रसंस्करण, मुख्य तापमान को नियंत्रित करने में की एक मेजबान का परिचय। इस सामग्री के गुणों को बदलने के रूप में significaतापमान 8 के साथ ntly, यह instrumented परीक्षण में जो थर्मल की स्थिति के लिए एक उचित संसाधन खिड़की के भीतर करने के लिए रखा जा सकता है और निगरानी की जानी प्रदर्शन करने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। के रूप में डाली तनाव दरों की एक विस्तृत श्रृंखला पर परिवेश के तापमान से 500 डिग्री सेल्सियस से लेकर A356 के thermomechanical व्यवहार पर विस्तृत डेटा कहीं और की समीक्षा की जा सकती है। 9

आदेश में विकास और प्रवाह पहिया विनिर्माण के लिए आपरेशन के गठन का समर्थन करने के लिए अनुकूलन में, कस्टम बनाने के उपकरण ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय (चित्रा 1) पर माल इंजीनियरिंग विभाग में विकसित किया गया है। इस तंत्र मुख्य रूप से 22 किलोवाट की कुल उत्पादन, और 82 किलोवाट (चित्रा 2) की एक चोटी उत्पादन के साथ एक प्रोपेन मशाल हीटिंग सिस्टम के साथ एक मैनुअल, बेल्ट संचालित लंगर की चरखी खराद से बनाया गया है। (चित्रा 3) एक कठोर रोलर विधानसभा के साथ-साथ एम्बेडेड thermocouples के साथ एक खराद का धुरा किया गया हैस्थापित है, जो व्यास में 330 मिमी तक workpieces बनाने में सक्षम है। खराद का धुरा एक मैन्युअल रूप से सक्रिय clamping प्रणाली है जो workpiece व्यास में बड़े परिवर्तन (चित्रा 4) प्रसंस्करण के दौरान होने वाली के लिए खाते में करने में सक्षम है। एक बैटरी संचालित डाटा अधिग्रहण (DAQ) एक लघु वायरलेस कंप्यूटर के गठन के दौरान खराद का धुरा के तापमान की निगरानी और निस्र्पक हीटिंग के लिए खाली खराद की कलम पर स्थापित किया गया है के लिए सक्षम युक्त प्रणाली। जबकि अन्य प्रवाह के गठन की प्रक्रिया अनुकूलित खराद का उपयोग कर संश्लेषित किया गया है 4, 10, वर्तमान तंत्र पहले सीटू हीटिंग और थर्मल डाटा अधिग्रहण में अवतार लेना करने के लिए है।

औद्योगिक रूप से आकार के गठन के संचालन के लिए एक प्रोटोकॉल प्रसंस्करण संकेत प्रसंस्करण की स्थिति प्रदान करने के लिए विकसित किया गया है। बाद में वर्णित है, इस प्रोटोकॉल टूलींग और workpiece तैयारी के गठन अभ्यास, सह के होते हैंपरीक्षण के संचालन के गठन के अंत के साथ ncluding।

आकृति 1
चित्रा 1: प्रयोगात्मक उपकरण अवलोकन। सिद्धांत घटक जो ऊंचा तापमान पर बनाने के लिए एक संशोधित लंगर की चरखी खराद करने के लिए जोड़ा गया है। उपकरण (ऊपर) और मुख्य काम कर दिशाओं और घटकों को एक कंप्यूटर एडेड डिजाइन चित्रण (नीचे) पर लेबल की तस्वीर। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2: ताप प्रणाली विस्तार। चार असतत बर्नर (ऊपर और नीचे सही) एक गैस नियंत्रण solenoid (ऊपर और नीचे बाएं) युक्त एक केंद्रीय कई गुना से प्रेरित के साथ एक प्रोपेन हीटिंग सिस्टम।गैस के दबाव और बर्नर से प्रत्येक के लिए एक असतत प्रवाह की दर अलग-अलग geometries के अनुरूप करने के लिए संभव है, खाली साथ प्लेसमेंट के साथ साथ। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3: रोलर खड़े विधानसभा विस्तार। के लिए खराद मनमाना पर एक रोलर धारण करने के लिए अनुकूलित किया गया है पर मूल उपकरण धारक एक जाम अखरोट विधानसभा के माध्यम से खराद का धुरा के मोड़ अक्ष के सापेक्ष कोण। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4: यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Protocol

1. परीक्षण बनाने के लिए workpiece तैयारी

  1. इस तरह के भीतरी व्यास ठहरना 0.2 मिमी है कि खराद का धुरा आकार के लिए machined के रूप में डाली workpieces मोल है, जबकि बाहरी व्यास जितना संभव हो उतना डाली सतह बरकरार रखती है।
    नोट: कारतूस पूर्ण आकार पहिया कास्टिंग से तैयार कर रहे हैं, मशीनिंग आपरेशन सब हब को हटाने और कुछ भागों में बात की थी, जो सुविधाओं खराद का धुरा के लिए workpiece शिकंजा कसने के लिए नियोजित किया जा सकता प्रदान करते हुए के लिए आवश्यक हैं। इस में बोर्ड निकला हुआ किनारा के हटाने शामिल है।
  2. एक ताबूत भट्ठी, 135 डिग्री सेल्सियस के लिए पूरे workpiece प्राप्त थर्मल बाधा कोटिंग आवेदन के लिए तैयार करने के लिए एक घंटे के लिए degreaser और भट्ठी में जगह के साथ workpiece साफ करने में सक्षम पूर्व गर्मी।
  3. तेजी से भट्ठी से workpiece हटाने, और एक कोटिंग जिग पर जगह है। एक मोटर वाहन प्रकार रंग स्प्रेयर का उपयोग करना, भीतरी व्यास को थर्मल बाधा मरने कोटिंग की एक पतली परत लागू होते हैं।
    ध्यान दें: इस कोटिंग स्नेहन प्रदान करेगा और गर्मी हस्तांतरण को कमगठन के आपरेशनों के दौरान खराद का धुरा है।

2. टूलींग तैयारी

  1. एक नम कपड़े से खराद का धुरा सतह के नीचे साफ कर लें। सुनिश्चित करें खराद का धुरा <0.5 बनाने लंबाई के साथ एक डायल गेज सूचक का उपयोग कर मिमी की कुल घूर्णी ठहरना पड़ता है। Tailstock प्लेट पर लगे हुए एक जीवित टूलींग केंद्र के साथ इस आकलन करें। एक टोक़ रिंच का उपयोग करना, यह सुनिश्चित करें कि दबाना विधानसभाओं पर उन लोगों से एक तरफ सभी फास्टनर ग्रेड 12.9 बोल्ट के लिए निर्दिष्ट टोक़ मूल्यों को कड़ा कर रहे हैं (एनएम में: M8 - 40, M12 - 135, M16 - 340)।
  2. पहले गैस की आपूर्ति solenoid शक्ति, और फिर एक चकमक पत्थर के साथ जलाकर igniting हल्का चिंगारी से पूर्व हीटिंग प्रणाली शुरू। 10 मिनट के किसी भी घनीभूत जलाकर / Hoses में एकत्र निष्कासित करने के लिए पूर्व हीटिंग सिस्टम को चलाने के। गैस की आपूर्ति solenoid निष्क्रिय द्वारा बुझाने।
  3. सूखी 600 / P1200 धैर्य सिलिकॉन कार्बाइड कागज के साथ खराद का धुरा पर किसी भी ढीली / ऑक्सीकरण कोटिंग परत को हटाने जबकि प्रति मिनट 20 घुमाव पर खराद का धुरा मोड़(आरपीएम)।
  4. पावर पर बोर्ड डाटा अधिग्रहण मॉड्यूल, और साथ लाइव केंद्र लगे जब तक thermocouples खराद का धुरा सतह में एम्बेडेड 200 डिग्री सेल्सियस पढ़ पूर्व हीटिंग सिस्टम चला रहे हैं।
  5. एक मोटर वाहन प्रकार रंग स्प्रेयर, हल्के से कोट एक पानी आधारित फोर्जिंग स्नेहक के साथ खराद का धुरा सतह का उपयोग और रोटरी टूलींग अनुमति देने के परिवेश के तापमान को शांत करने के साथ लाइव टूलींग केंद्र लगे हुए हैं।
  6. रोलर स्टैंड (चित्रा 3) एक रिंच के साथ पर जाम अखरोट विधानसभा ढीला। दृष्टिकोण या रोलर विधानसभा एक toolmaker के चांदा का उपयोग कर पर हमले के कोण सेट करें, और आंतरिक और बाह्य दोनों पागल (M35 - 750 एनएम) कस लें।
  7. पहले दबाना ब्रैकेट करने के लिए तत्व 2 कनेक्ट करने के लिए M12 कंधे बोल्ट उलझाने के द्वारा 3 दबाना विधानसभाओं (चित्रा 4) इकट्ठा करो। किसी भी थर्मल विरूपण जो सुचारू रूप से दबाना ब्रैकेट के खिलाफ चलने से चित्रा 4 में 2 तत्व को रोकने के लिए होगा निरीक्षण किया। सुनिश्चित करें कि वे स्वतंत्र रूप से ले जाते हैं, हल्के से हैAnding सूखी 320 / P400 धैर्य सिलिकॉन कार्बाइड कागज के साथ संपर्क सतहों। एक कपड़े के साथ उच्च तापमान मोलिब्डेनम आधारित स्नेहक की एक पतली परत लागू के रूप में की जरूरत है।

3. बनाने संचालन

  1. रोलर उपकरण धुरी की दिशा में खराद का धुरा से पूरी तरह से दूर खड़े, Tailstock और केंद्र को स्थानांतरित खराद का धुरा के स्पष्ट होना करने के लिए ले जाएँ। मैन्युअल खराद का धुरा भी सगाई सुनिश्चित करने पर workpiece स्लाइड।
    नोट: कारतूस नाममात्र axisymmetric हैं, वहाँ कोई पसंदीदा अभिविन्यास है।
  2. पतला मरने पिन आकर्षक और हाथ दबाना ब्लॉकों में खराद का धुरा के माध्यम से चल M16 बोल्ट कस द्वारा खराद का धुरा पर अकड़न इकट्ठा करो। सुनिश्चित करें भी दबाव, घूर्णन और मैन्युअल कस द्वारा लागू किया जा रहा एक साँस प्रभाव रिंच 50 एनएम के लिए सेट के द्वारा पीछा किया है कि वहाँ।
  3. हीटिंग सिस्टम शुरू करें और तुरंत खराद का धुरा 20 rpm पर घूर्णन शुरू करते हैं। जब तक अकड़न ढीला गर्मी लगाने रखें। प्रक्रिया पर विचार के लिए, यह एपी है3 मिनट proximately।
    नोट: इस समय workpiece / खराद का धुरा निर्धारण में सूक्ष्म अंतर के कारण प्रत्येक workpiece के लिए थोड़ा अलग होगा।
  4. हीटिंग सिस्टम बुझा और खराद का धुरा इस तरह के रोटेशन को रोकने है कि पहली बार दबाना एक प्रभाव रिंच के साथ पहुँचा जा सकता है। 30 एस के भीतर, एक प्रभाव या मैनुअल रिंच के साथ सभी अकड़न कसने और एक ईख प्रकार thermocouple जांच के साथ गठन क्षेत्र की लंबाई के साथ 3 स्थानों में workpiece की सतह के तापमान रिकॉर्ड है।
  5. workpiece जब तक दोहराएँ 3.4 कदम एक उपयुक्त बनाने के तापमान पर होता है; कम से कम, A356 के लिए 350 डिग्री सेल्सियस। एक प्रभाव रिंच 200 एनएम के लिए सेट के साथ अकड़न के अंतिम कस प्रदर्शन करना।
  6. (लगभग। Workpiece सतह से 2-5 मिमी) के गठन के लिए स्थिति में, और एक आखिरी दबाना कस (यानी 3.4 कदम) प्रदर्शन रोलर अक्षीय और त्रिज्यात ले जाएँ।
  7. पर, इरादा गठन गति के लिए खराद के रोटेशन की दर में वृद्धि हीटिंग सिस्टम के साथ, करने के लिए रोलर संलग्नworkpiece में एक पूर्व निर्धारित गहराई, और अक्षीय रूप से workpiece की लंबाई के साथ रोलर स्थानांतरित करने के लिए पेंच काटने फ़ीड को सक्रिय करें।
    नोट: वर्तमान ज्यामिति के लिए, उचित परिणाम 0.21 मिमी / क्रांति की एक अक्षीय आंदोलन के साथ 281 rpm पर प्राप्त कर रहे थे।
  8. दोहराएँ 3.7 चरण के रूप में विरूपण के स्तर को बढ़ाने के लिए जरूरी है। प्रत्येक गठन पारित करने के बाद, यह सुनिश्चित करें कि तापमान खराद का धुरा रोक और के रूप में 3.4 कदम में कार्यरत एक ही ईख प्रकार thermocouple जांच का उपयोग करके इष्टतम बनाने के तापमान नीचे नहीं छोड़ देता है। इष्टतम के गठन तापमान गिरा दिया गया है, तो दोहराने 3.4 और 3.5 गरम करना कदम।
    नोट: Reheating हालांकि संभावित दबाना सिस्टम के workpiece को नियंत्रित करने की क्षमता की हद तक पहुंचने की कीमत पर, नियोजित किया जा सकता है।

4. पोस्ट बनाने संचालन

  1. एक बार जब विरूपण के वांछित स्तर प्राप्त किया गया है, हीटिंग सिस्टम बंद करो, और सभी अकड़न पूर्ववत, और Tailstock CLE प्राप्त करने के लिए छुड़ानाworkpiece हटाने के लिए arance।
  2. धीरे खराद का धुरा से अलग करने के लिए पीतल का एक टुकड़ा के साथ workpiece नल। इस अप्रभावी साबित होता है, तो हीटिंग सिस्टम फिर से संलग्न हैं और धीरे खाली अलग तक दोहन 20 rpm पर खराद का धुरा बारी बारी से।
  3. इस तरह के चिमटे या भारी अछूता दस्ताने के रूप में एक उचित हेरफेर उपकरण का उपयोग करना, या तो 60 डिग्री सेल्सियस पर पानी में workpiece बुझाने के आगे उम्र बढ़ने को रोकने, या अवशिष्ट तनाव / विरूपण को कम करने के लिए हवा शांत करने के लिए छोड़ दें।

Representative Results

के रूप में कास्ट एल्यूमीनियम A356 workpieces विधि इस पत्र में वर्णित के अनुसार गठन किया गया। workpieces रोजगार कम दबाव मरने के कास्टिंग प्रक्रिया एक उत्तरी अमेरिकी पहिया निर्माता के रूप में डाली पहियों से प्राप्त किया गया। एक workpiece thermocouples के साथ instrumented का गठन नहीं किया गया था, लेकिन पूर्व हीटिंग चक्र (प्रोटोकॉल धारा 3, कदम 3.3-3.5) कराना पड़ा प्रक्रिया के इस पहलू के दौरान खाली की सतह भर में तापमान के वितरण पर कब्जा करने के लिए। यह प्रतिक्रिया चित्रा 5 में दिखाया गया है। एक और 3 नमूने से एक है जो विकृति के एक उच्च स्तर के लिए दो गठन गुजरता प्राप्त सहित विभिन्न स्तरों, को विकृत कर रहे थे। पहले दो नमूने और पहले पारित उत्तरार्द्ध नमूना पर प्रदर्शन दीवार मोटाई में थोड़ा प्रत्यक्ष परिवर्तन के साथ workpiece सीधा करने के लिए कार्य किया। उत्तरार्द्ध नमूना शिखर दीवार मोटाई में कमी, लगभग 10% थी जिनमें से अधिकांश दूसरे देहात में हासिल की थीएस एस। क्रॉस-सेक्शन और खाली के रूप में डाली और microstructure की बहु-पास के नमूने में प्राप्त उन लोगों 6 चित्र में दिखाया गया है। इधर, के रूप में कास्ट microstructure काफी वृक्ष के समान सुविधाओं मुश्किल से discernable के साथ इस प्रक्रिया से परिष्कृत होना दिखाया गया है। interdendritic गलनक्रांतिक विरूपण लगाया से टूट गया है, के रूप में डाली राज्य की तुलना में एक अधिक समरूप microstructure बनाने। इस समग्र लचीलापन के साथ ही घटक की थकान और फ्रैक्चर गुणों में सुधार। लेखकों पहले से नमूने 8, 13 का पूरा सेट पर microstructure में workpiece ज्यामिति, दीवार मोटाई में विशिष्ट पार के अनुभागीय परिवर्तन, मनाया दोष, और आयामी बदलाव की अधिक जानकारी का वर्णन किया है।

चित्रा 5
चित्रा 5: खराद का धुरा और ख की विशिष्ट तापमान प्रोफ़ाइल दुबला। खाली और खराद का धुरा का एक प्रतिनिधि क्षणिक थर्मल प्रतिक्रिया हीटिंग सिस्टम के साथ प्राप्त की। कार्यक्षेत्र लाइनों से संकेत मिलता है जहां अकड़न preheating चरणों के दौरान कड़ा कर रहे थे धराशायी, और काला तीर के गठन दर्शाया गया है। पिछले खड़ी रेखा से पता चलता है, जहां हीटिंग सिस्टम बंद कर दिया गया था whilst प्रणाली ठंडा।

चित्रा 6
चित्रा 6: के रूप में डाली और गठन नतीजा है। के रूप में प्राप्त, 330 मिमी (ऊपर) की एक न्यूनतम भीतरी व्यास के रूप में होने के कलाकारों खाली सतह और ज्यामिति दो गुजरता में विकृत किया गया था परिणाम से पता चला (मध्य) प्रदान करने के लिए। के रूप में डाली वृक्ष के समान microstructure (नीचे बाएँ) के गठन दिख संचालन और के रूप में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी 8, 13 के साथ मनाया बाद में एक T6 गर्मी उपचार (नीचे सही) द्वारा संशोधित किया गया है।ig6large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

प्रतिनिधि परिणामों पर प्रकाश डाला है कि प्रोटोकॉल और उपकरणों कार्यरत ऊंचा तापमान पर डाली एल्यूमीनियम बनाने में सक्षम है ऊपर दिखाया गया है, और प्रवाह के पहियों के गठन के लिए एक संसाधन खिड़की निर्धारित करने के लिए एक मंच प्रदान किया है। तकनीक का प्रदर्शन किया, लिफाफे बनाने कैसे दोनों का गठन किया और बेडौल सामग्री उपचार 8 गर्म करने के लिए प्रतिक्रिया करता है शामिल है, के पहलुओं का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, इस उपकरण के साथ मौजूदा प्रसंस्करण प्रोटोकॉल के साथ सुधार की गुंजाइश है।

आगे इंस्ट्रूमेंटेशन, जो तेज करेगा प्रक्रिया मॉडल के विकास, मशीन उपकरण शक्ति नापने का यंत्र और tribometers 11 के शामिल किए जाने, 12 रोलर पर भार और घर्षण कारकों के गठन की प्रक्रिया की स्थिति के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी उपलब्ध कराएगा को मापने के लिए के बारे में। यह orthogonal मशीनिंग के अध्ययन के लिए एक व्यापक रूप से कार्यरत इंस्ट्रुमेंटेशन तकनीक है, और कर सकता हैआसानी से वर्तमान मशीन पर लागू किया। यह अतिरिक्त उपकरण सही ढंग से मॉडलिंग प्रयासों 13, 14 के लिए मान्य है और इस प्रक्रिया में बढ़ती औद्योगिक हित का समर्थन करने के लिए उपयोगी डेटा प्रदान करेगा। आदेश में प्रभावी प्रसंस्करण के दौरान खाली के तापमान के विकास पर कब्जा करने के लिए, एक गैर संपर्क माप तकनीक वांछनीय है। हालांकि, आम अवरक्त आधारित तकनीक प्रसंस्करण के दौरान सतह परिवर्तन एल्यूमीनियम का कम उत्सर्जन से और कैसे बाधा उत्पन्न कर रहे हैं। इस प्रमुख कारण है कि एक instrumented, खाली ठेठ थर्मल प्रतिक्रिया प्रोटोकॉल का वर्णन के साथ हासिल कब्जा करने के लिए नियुक्त किया गया था कमीशन, और एक आधारभूत गर्मी हस्तांतरण विश्लेषण आबाद करने के लिए workpiece के लिए खराद का धुरा सतह के तापमान से संबद्ध करने की सेवा की है।

यह काफी हद तक एक सामग्री के लिए एक पुस्तिका के गठन की प्रक्रिया है जो तापमान में समय के प्रति संवेदनशील है है के रूप में, रन के बीच कुछ विसंगतियां हैं चलाने के लिएअपेक्षित होना। एल्यूमिनियम मिश्र microstructures कि अत्यधिक उम्र बढ़ने तंत्र के कारण ऊपर 100 डिग्री सेल्सियस तापमान के प्रति संवेदनशील हैं। इसलिए, प्रोटोकॉल के भीतर सबसे महत्वपूर्ण कदम है, 1.2 और 3.3-3.7 रहे हैं, जहां खाली ऊंचा तापमान पर है। कस और अकड़न फिर से बैठने के रूप में जल्दी संभव के रूप में आयोजित किया जाना चाहिए बनाने के संचालन के बीच repeatability बनाए रखने के लिए।

सीटू workpiece में हीटिंग पूर्व हीटिंग चरण के दौरान नियोजित काफी अक्षम है और विकिरण हीटिंग के माध्यम से सुधार किया जा सकता है। खराद का धुरा और उपकरण आंदोलनों के संदर्भ में समग्र प्रसंस्करण गति है कि प्राप्त किया जा सकता है कुछ हद तक कार्यरत खराद की क्षमताओं द्वारा सीमित हैं। उच्चतर बनाने की गति एक उच्च भार क्षमता के साथ एक और अधिक कठोर फ्रेम की आवश्यकता होती है, खासकर अगर एक मजबूत सामग्री के गठन का प्रयास किया जा रहे थे। Workpiece clamping और रिहाई हाइड्रोलिक या वायवीय प्रवर्तन के अलावा के साथ सुधार किया जा सकता है। bla से गर्मी हस्तांतरण के रूप मेंखराद का धुरा के लिए एन.के. काफी हद तक दबाव खराद का धुरा पर workpiece द्वारा लगाए का एक समारोह है, इस के अलावा जो भी मौजूदा प्रणाली के साथ बनाने के दौरान workpiece तापमान का पता लगाने के लिए एक मॉडल-आधारित दृष्टिकोण में सुधार सकता है।

तंत्र और प्रक्रिया में वर्णित पता चला है कि इन परिस्थितियों में इस सामग्री के लिए भार के गठन के मानक बदल के संचालन के लिए उन दृष्टिकोण, और एक बहुत लागत प्रभावी प्रक्रिया है जिसके द्वारा निर्माण परीक्षणों प्रदर्शन करने के लिए बनी हुई है। विभिन्न निर्माण मार्गों और formability में अनुसंधान वाणिज्यिक बनाने के उपकरण है, जो निहायत संचालित करने के लिए महंगा है से दूर किया जा सकता है। साथ उपकरण और प्रोटोकॉल में वर्णित है, प्रसंस्करण मानकों बड़े पैमाने पर, उच्च throughput उपकरणों का निर्माण करने से पहले जांच की जा सकती है, और लेखकों को 'ज्ञान के लिए, एक अनूठा तरीका है।

प्रोटोकॉल विकसित केवल कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु की एक विशिष्ट प्रकार के लिए लागू किया गया है,फिर अन्य एल्यूमीनियम फाउंड्री मिश्र धातु है जो मोटर वाहन के पहियों से परे आवेदनों की एक किस्म के लिए जांच की जा सकता है की एक भीड़ है। इन धातुओं एक तापमान नजरिए से लगभग इसी तरह के प्रसंस्करण खिड़कियों के रूप में विकसित प्रोटोकॉल आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

लेखक अपनी तकनीकी सहायता के लिए रॉस McLeod, डेविड Torok, Wonsang किम और कार्ल एनजी को धन्यवाद देना चाहूंगा। एमजे रॉय एक रिसर्च फैलोशिप पुरस्कार के माध्यम से वित्तीय सहायता के लिए डॉक्टरेट प्रशिक्षण और रियो टिंटो Alcan के लिए वातावरण की मांग के लिए केंद्र EPSRC (ईपी / L01680X / 1) सामग्री के माध्यम से समर्थन स्वीकार करना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagent/Material
High temperature grease Dow Corning Molycote M-77
High temperature lubricant Superior Graphite sureCOAT
High temperature die coat Vesuvius/Foseco DYCOTE 32
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Live center Riten Industries 17124 Bell-head, spring loaded
Live center adapter Riten Industries 431 Adapter for lathe
Impact wrench Chicago Pneumatic CP7749-2 1/2" drive, 0-545 ft-lb
Torque wrench Westward Tools 6PAG0 1/2" drive, 0-250 ft-lb
Air-powered paint sprayer Cambell Hausfeld DH4200 For die coat
Air-powered paint sprayer Cambell Hausfeld DH5500 For graphite-based lubricant, high volume low pressure (HVLP) type
Data acquisition unit Measurement Computing USB-2416
Reed thermocouple Omega Engineering 88108
Propane tank Generic 20/40 lb, POL fitted
Solenoid valve Aztec Heating SV-S121
Gas regulator Aztec Heating 67CH-743 0-30 psi
Burner tips Exact 3119 Qty: 4
Roller bearings SKF 32005 X/Q Qty: 2
Remaining equipment designed and fabricated in-house

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References

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