A جهاز رواية ذو محورين اختبار لتحديد الحد تشكيل تحت الساخن شروط ختم

Summary

يقترح هذا البروتوكول نظام الاختبار ذو محورين رواية المستخدمة في مقاومة تسخين ذو محورين الشد آلة اختبار لتحديد الرسم البياني تشكيل الحد (FLD) من الصفائح المعدنية في ظل ظروف ختم الساخنة.

Abstract

يتم استخدام ختم الساخنة وعملية التبريد يموت القارص لتشكيل المكونات الهيكلية على شكل معقدة من المعادن ورقة. النهج التجريبية التقليدية، مثل الخروج من الطائرة وفي الطائرة الاختبارات، لا ينطبق على تحديد تشكيل حدود عند تسخين ويتم إدخال عمليات التبريد السريع قبل تشكيل لالتجارب التي أجريت في ظل ظروف ختم الساخنة. وقد تم تصميم نظام الاختبار ذو محورين الرواية في الطائرة وتستخدم لتحديد تشكيل حدود الصفائح المعدنية على مختلف مسارات سلالة، ودرجات الحرارة، ومعدلات إجهاد بعد التسخين والتبريد العمليات في المقاومة تسخين آلة الاختبار ذو محورين. الجزء الأساسي من نظام الاختبار ذو محورين هو جهاز ذو محورين، الذي ينقل قوة ذو محورين التي تقدمها آلة الاختبار ذو محورين لقوة ذو محورين. وقد تم تصميم نوع واحد من عينة صليبي والتحقق منها لاختبار القابليه للتشكيل من سبائك الألومنيوم 6082 باستخدام نظام الاختبار ذو محورين المقترحة. ايم الرقميوقد استخدم سن الارتباط (DIC) نظام مع كاميرا عالية السرعة لأخذ القياسات سلالة من عينة خلال تشويه. والهدف من اقتراح هذا النظام الاختبار ذو محورين هو تمكين حدود تشكيل سبيكة يتم تحديدها في مختلف درجات الحرارة ومعدلات الضغط في ظل ظروف ختم الساخنة.

Introduction

وتواجه صناعة السيارات تحديا عالميا كبيرا للحد من استهلاك الوقود والتقليل من التلوث البيئي الناجم عن انبعاثات المركبات. تخفيض الوزن هو مفيد في تحسين أداء السيارات ويمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بشكل مباشر ^1. ويرجع ذلك إلى انخفاض القابليه للتشكيل المعادن ورقة في درجة حرارة الغرفة، وختم الساخنة وعمليات التبريد يموت الباردة (ويشار إلى حار ختم) وتستخدم ² إلى تحسين القابليه للتشكيل من سبائك، وبالتالي الحصول على المكونات على شكل المعقدة في تطبيقات السيارات.

رسم تخطيطي حد تشكيل (FLD) هو أداة مفيدة لتقييم القابليه للتشكيل من سبيكة ^3. خارج من الطائرة الاختبارات، مثل اختبار Nakazima ^{4 و 5} و في الطائرة الاختبارات، مثل اختبار Marciniak ^{6، 7، 8،} وهوإعادة الطرق التجريبية التقليدية للحصول على مجالات آخرى من المعادن ورقة تحت مختلف الظروف ^{9 و 10 و 11.} كما تم استخدم آلة الاختبار ذو محورين، أجهزة هيدروليكية للتحقيق في القابليه للتشكيل السبائك في درجة حرارة الغرفة ^{12 و 13.}

ومع ذلك، فإن أيا من الأساليب المذكورة أعلاه قابلة للتطبيق لاختبارات القابليه للتشكيل في ظل ظروف ختم الساخنة، لأن عملية التبريد قبل مطلوب جنبا إلى جنب مع السيطرة على معدلات التدفئة والتبريد تشكيل. درجة الحرارة تشوه ومعدل سلالة من الصعب الحصول بدقة. لذلك، يقترح نظام اختبار القابليه للتشكيل الرواية في هذه الدراسة لتحديد تجريبيا حدود تشكيل المعادن ورقة في ظل ظروف ختم الساخنة.

Protocol

1. إعداد العينات

1. آلة شقة الكلب العظام والعينات صليبي من المواد التجارية سبائك الألومنيوم 6082 (AA6082) باستخدام قطع الليزر وجهاز كمبيوتر التحكم العددي (CNC) آلة طحن (للاختبارات القابليه للتشكيل في مسارات سلالة مختلفة بما في ذلك سلالة ذو محورين، طائرة، واجهاد-متساو ذو محورين تنص على).
2. قياس سماكة من كل عينة صليبي وكل عينة الكلب العظام مع الفرجار رنيه ثلاث مرات في المنطقة قياس المركزية وحساب متوسط ​​القيم. تأكد من أن سمك قسم قياس في عينة صليبي هو 0.7 ± 0.05 ملم وأن سمك العينة ذو محورين 1.5 ± 0.1 مم.
3. رش طلاء السطح العلوي بأكمله من عينة صليبي باستخدام، رذاذ الطلاء الأسود شعلة المقاومة (قادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 1093 درجة مئوية). انتظر حتى يجف الطلاء ثم رش مقاومة للهب، نقاط الطلاء الأبيض من طول الذراع لإنشاء مؤشر ستوكاستيكرش نمط لا بد من الاعتراف من قبل النظام DIC (انظر المثال في الشكل 1).
4. ولد زوج من المزدوجات الحرارية في وسط السطح الخلفي (مقابل السطح المطلي) من العينة. قم بتوصيل الطرف الآخر من الحرارية للنظام التغذية المرتدة التحكم في درجة الحرارة لاختبار آلة ذو محورين لرصد ومراقبة تاريخ التغير في درجة الحرارة.

2. جمعية جهاز ذو محورين اختبار

1. تجميع كل أجزاء من جهاز الفحص ذو محورين، بما في ذلك قاعدة لوحة، رمح المركزي، المدخلات والمخرجات لوحات للتدوير، عربات، المشبك، دليل القضبان، وربط قضبان جامدة (يظهر جهاز تجميعها في الشكل 2).
   1. باستخدام قضيب ربط، زوجين مدخلات لوحة للتدوير مباشرة إلى الفك المنقولة من المقاومة تسخين ذو محورين آلة اختبار الشد، والذي يوفر قوة الشد ذو محورين. زوجان مدخلات لوحة للتدوير إلى محرك رمح المركزي وزوجان هذه حملة رمح المركزي لوحة للتدوير الانتاج.
   2. تأكد من أن دوران لوحة للتدوير المدخلات حول محور الدوران يدور حملة رمح، وبالتالي الدورية لوحة للتدوير الانتاج الذي يقترن ذلك حول محور الدوران.
   3. في نهاية واحدة، زوجان كل من ربط قضبان جامدة إلى واحدة من نقاط الاتصال على لوحة للتدوير الانتاج. زوجان الطرف الآخر إلى واحدة من العربات.
      ملاحظة: هذا سوف يتسبب في عربات مع أصحاب العينة أن ينزلق ذهابا وإيابا على طول القضبان مع احتكاك منخفضة، والتي يمكن تطبيقها قوة ذو محورين لعينة صليبي.
   4. باستخدام البراغي المسمار، المشبك كل ذراع من العينة صليبي إلى النقل مع صاحب العينة والصفيحة العلوية.
2. إعداد السيطرة في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين، كما هو مبين في الشكل (3) (أ). إرفاق أربعة كابلات لحام إلى كل زوج من السيطرة، والتي هي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس وrespectively، وبالتالي ربط كابلات لحام لإمدادات الطاقة الكهربائية.
   ملاحظة: منطقة موصل للكابلات لحام هو 50 مم ⁽²⁾ وتصنيف الحالي هو 345 A.
   1. وضع السيطرة والمشبك من جهاز الفحص ذو محورين الى قسمين بين فكي آلة اختبار الشد ذو محورين وتشديد لهم داخل (الشكل 3 (أ)).
3. إعداد جهاز الفحص ذو محورين في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين، كما هو مبين في الشكل (3) (ب).
   1. استخدام اثنين من إطارات والمسمار براغي على الجزء العلوي والسفلي من الجانبين قاعدة لوحة لإصلاح الجهاز في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين.
   2. وضع العينة في حامل العينة على رأس جهاز الفحص ذو محورين.
   3. ربط كل محطة من الكابلات اللحام لكل منطقة تحامل من العينة.

3. إعداد نظام التدفئة وتسقيه

1. شارك بإحكامnnect كل منطقة تحامل من العينة إلى الأعلى لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي هي بمثابة القطب لأغراض التدفئة المقاومة.
2. تشديد كابلات لحام مع محطات حلقة تجعيد لوحة أعلى من كل منطقة تحامل.
3. اندلع الاتصال فوهات بخراطيم لنظام إخماد تدفق عالية مع العرض الجوي المنظم في 8000 كجم / م ² الضغط للتبريد.
4. استخدام أربعة فتحات لضربة جوية من الأسلحة من العينة إلى المنطقة المركزية للعينة.
   ملاحظة: لا يتم توجيه فوهات على قسم قياس للتبريد لتجنب عرقلة المنطقة الوسطى من وجهة نظر الكاميرا.

4. إعداد نظام DIC

1. قم بتوصيل كاميرا عالية السرعة للنظام DIC مع عدسة صغيرة إلى جهاز كمبيوتر. ضبط معدلات الإطار من الكاميرا إلى 25 إطارا في الثانية، 50 إطارا في الثانية، و 500 إطارا في الثانية من القائمة من معدلات الإطار (للاختبارات في تمتد معدلات سلالة من 0.01 / ث، 0.1 / ث و 1 / ثانية، على التوالي). تعيين قرارات كل ماالسحراء إلى 1280 × 1024 بكسل.
   ملاحظة: معدلات الإطار تعتمد على عدد من نقاط البيانات التي سيتم جمعها. ويمكن جمع 200 نقطة على الأقل البيانات باستخدام الإعدادات أعلاه.
2. استخدام الضوء إضافي مع قوة 300 W للاختبارات بمعدلات عالية الضغط. نقطة الضوء مباشرة في غرفة آلة اختبار الشد ذو محورين.
3. ضبط عدسة الكاميرا بحيث يكون موازيا لسطح العلوي من العينة في غرفة وتركيز الكاميرا على قسم قياس.

5. البرنامج التجريبي

1. تشغيل المقاومة تسخين ذو محورين آلة اختبار الشد عن طريق النقر على زر التشغيل الثلاثي في ​​برنامج حاسوبي لمراقبة.
   يدير الكهرباء من خلال المواد AA6082 وارتفاع درجات الحرارة إلى درجة حرارة حل المعالجة الحرارية من 535 ° C ¹⁴ بمعدل التدفئة من 30 ° C / الصورة: ملاحظة. يتم استيعابه المواد في 535 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة، وهو ما يكفي لتسوية كاملة من رواسب. منظمة العفو الدوليةيستخدم ص تهب من نظام إخماد لإرواء المواد بمعدل التبريد من ¹⁵ إلى واحد من 3 درجات حرارة مرتفعة 100 ° C / ثانية المعين في نطاق 370-510 درجة مئوية.
2. تمتد العينة مع اختبار الجهاز ذو محورين بمعدل الضغط المستمر في نطاق ،01-1 / ق وتسجيل التاريخ تشوه عن طريق الضغط على زر الزناد متصلا كاميرا عالية السرعة يدويا.
   ملاحظة: النزوح مدخلات من آلة الاختبار ذو محورين لاختبار الجهاز ذو محورين كان يسيطر عليها البرنامج المدمج في لاختبار آلة ذو محورين.
3. أداء الاختبارات في مسارات مختلفة سلالة تتكون من ذو محورين، سلالة الطائرة، والدول اجهاد ذو محورين ³ عن طريق ضبط تكوين جهاز الفحص ذو محورين.
   1. قطع اثنين من قضبان ربط معارضة للاختبارات ذو محورين. المشبك عينة الكلب العظام على جهاز الفحص ذو محورين وذلك لربط كابلات لحام، كما هو الحال في الخطوات 3،1-3.4. كرر الخطوات من 5،1-5،2.
   2. إصلاح عربتين تعارض قاعدة لوحة مع البراغي المسمار للحد من تشوه في الاتجاه المقابل للاختبار تحت ولاية سلالة الطائرة. المشبك عينة صليبي على جهاز الفحص ذو محورين وذلك لربط كابلات لحام، كما هو الحال في الخطوات 3،1-3،4. كرر الخطوات من 5،1-5،2.
4. كرر الخطوات من 5.3.1-5.3.2 لكل حالة اختبار ثلاث مرات، وذلك باستخدام جديدة الكلب العظام والعينات صليبي.

6. معالجة البيانات

1. استيراد جميع الصور التي سجلتها كاميرا عالية السرعة في البرنامج مرحلة ما بعد المعالجة واتبع الخطوات القياسية لتحليل البيانات وفقا لدليل البرامج.
2. استخدام معيار ISO ³ لتحديد حدود تشكيل بالضغط على زر الوضع FLC في البرنامج.
   ملاحظة: تم بالفعل دمج هذا الأسلوب في البرنامج معالجة الصور الارتباط.
3. بمناسبة كل نتيجة من حدود تشكيل في درجة حرارة مختلفةالصورة، معدلات الإجهاد، والتوتر مسارات في رسم تخطيطي.
4. رسم وتشكيل المنحنيات الحد في جميع ظروف الاختبار للحصول على FLD من سبيكة ظل ظروف ختم الساخنة.

النتائج

منذ مجالات آخرى هي غاية سلالة تعتمد مسار، تم التحقق من الخطي من مسار سلالة لكل حالة اختبار من خلال تحليل نتائج DIC. مسارات سلالة تتناسب طوال تشوه لكل حالة اختبار. مجموعة من نسبة إجهاد قاصر إلى تخصص ما يقرب -0.37 (حالة ذو محورين) إلى 0.26 (قرب حالة ذو محورين). ?...

Discussion

طرق الاختبار القابليه للتشكيل التقليدية المستخدمة لتحديد تشكيل حدود وعادة ما تكون قابلة للتطبيق إلا في درجة حرارة الغرفة. تقنية عرض يمكن استخدامها لتقييم القابليه للتشكيل المعادن لتطبيقات ورقة ختم الساخنة عن طريق إدخال جهاز الفحص ذو محورين جديدا لمقاومة تسخين آلة ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aluminium Alloy	Smiths Metal	6082	Specimens machining
Laser cutter	LVD Ltd	HELIUS 25/13	Laser cutting specimens
CNC machine	HAAS Automation	TM-2CE	Machine specimens by milling
Vernier caliper	Mitutoyo	575-481	Thickness measurement
Resistance heating uniaxial testing machine	Dynamic System Inc	Gleeble 3800	Thermo-mechanical materials simulator
High flow quench system	Dynamic System Inc	38510	For air cooling
Thermocouples	Dynamic System Inc	K type
Nozzles	Indexa		Nozzle flared 1/4 inch bore
Welding cables	LAPP Group	H01N2-D
High-speed camera	Photron	UX50	For DIC testing
Camera lens	Nikon	Micro 200mm
Lamp	Liliput	150ce	300 W
Laptop	HP	Campaq 2530p	For images recording
Biaxial testing apparatus	Manufactured independently		All parts were designed and machinced by authors for biaxial testing
Steel	West Yorkshire Steel	H13	Mateials of the biaxial testing apparatus
Image correlation processing software	GOM	ARAMIS	Non-contact measuring system and data post-pocessing