ทั้งหมดเกี่ยวกับอลูมิเนียม 7075 (คุณสมบัติ ความแข็งแรง และการใช้งาน)
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 คำอธิบายทั่วไป: อลูมิเนียม 7075 คืออะไร?
อลูมิเนียม7075เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนโดยมีสังกะสีเป็นองค์ประกอบหลักในการผสม มีความสามารถในการขึ้นรูปปานกลางเมื่ออยู่ในอุณหภูมิอบอ่อนเต็มที่ และสามารถอบชุบด้วยความร้อนจนถึงระดับความแข็งแรงที่เทียบได้กับโลหะผสมเหล็กหลายชนิด
แบ่งปัน:
โลหะผสมอลูมิเนียมเป็นโลหะที่แข็งแรง แต่เบา ซึ่งพบการใช้งานในเกือบทุกตลาด โลหะผสมเป็นส่วนผสมของโลหะที่เมื่อรวมกันแล้วมีประโยชน์มากกว่าส่วนประกอบเพียงอย่างเดียว โลหะพื้นฐาน (ในกรณีนี้คืออลูมิเนียม) สามารถคิดได้ว่า "ปรับปรุง" โดยโลหะชนิดต่างๆ ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งเรียกว่าองค์ประกอบการผสม โลหะผสมได้รับการคิดค้นขึ้นเพื่อให้วัสดุที่แข็งแรง นำไฟฟ้าได้มากขึ้น และ/หรือยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการออกแบบแนวคิดใหม่ๆ และได้ปฏิวัติความสามารถทางวิศวกรรมของเรา อลูมิเนียมเป็นโลหะทั่วไปที่มีโลหะผสมที่มีประโยชน์มากมาย ในความเป็นจริงแล้วสมาคมอลูมิเนียมได้กำหนดประเภทของโลหะผสมเหล่านี้โดยใช้รูปแบบการตั้งชื่อหมายเลขตามองค์ประกอบการผสม หัวข้อของบทความนี้มาจากซีรีส์ 7xxx หรือโลหะผสมที่ใช้สังกะสีเป็นองค์ประกอบหลักในการผสม และชื่อคืออะลูมิเนียมอัลลอยประเภท 7075อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061) บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงคุณสมบัติและการใช้งานของอะลูมิเนียม 7075 และเน้นย้ำถึงจุดแข็งในฐานะวัสดุวิศวกรรม
คุณสมบัติทางกายภาพของอลูมิเนียม 7075
อะลูมิเนียม 7075 ประกอบด้วย Al 90.0%, Zn 5.6%, 2.5%Mg, Cr 0.23% และ Cu 1.6% แม้ว่า ตัวเลขเหล่านี้จะผันผวนเล็กน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัยการผลิต ความหนาแน่นของมันคือ 2.81 g/cm3 (0.102 lb/in³) ซึ่งค่อนข้างเบาสำหรับโลหะ อะลูมิเนียมอัลลอย 7075 เป็นหนึ่งในอะลูมิเนียมอัลลอยที่แข็งแกร่งที่สุดที่มีอยู่ ทำให้มีประโยชน์ในสถานการณ์ที่มีความเครียดสูง ปริมาณทองแดงของอะลูมิเนียม 7075 จะเพิ่มความไวต่อการกัดกร่อน แต่การเสียสละนี้จำเป็นต่อการสร้างวัสดุที่แข็งแรง แต่ใช้การได้
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075สามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการเสริมความแข็งแกร่งโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งบางครั้งเรียกว่า วิธีนี้ใช้ความร้อนสูง (300-500 ºC) เพื่อกำหนดค่าโครงสร้างผลึกของโลหะใหม่ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลโดยรวม และสามารถทำให้วัสดุแตกหักได้ มีหลายวิธีในการอบชุบอลูมิเนียม 7075 แต่เพื่อให้บทความนี้ง่ายขึ้น เราจะเน้น T6 อบชุบอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 (7075-T6) 7075-T6 เป็นอุณหภูมิทั่วไปสำหรับแผ่น อลูมิเนียม และสต็อกบาร์ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่า กระบวนการอบชุบ แต่ละขั้นตอนทำให้อลูมิเนียม 7075 มีค่าและคุณลักษณะที่แตกต่างกัน
คุณสมบัติทางกล
การวัดความต้านทานของวัสดุต่อการเสียรูปนั้นกำหนดโดยโมดูลัสความยืดหยุ่นและโมดูลัสแรงเฉือน โมดูลัสความยืดหยุ่นของอะลูมิเนียม 7075 คือ 71.7 GPa (10,400 ksi) และโมดูลัสของแรงเฉือนคือ 26.9 GPa (3900 ksi) (ดูตารางที่ 1 สำหรับการสรุป) โดยทั่วไป โลหะผสมนี้มีความแข็งแรงและต้านทานการเสียรูปได้ดี ซึ่งเหมาะกับการใช้งานที่ต้องการโลหะที่แกร่ง แต่เบา
เมื่อระบุโลหะผสม มาตรการที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือความแข็งแรงของคราก ความแข็งแรงครากของวัสดุถูกกำหนดเป็นปริมาณสูงสุดของความเค้น (หรือแรงกดบนพื้นที่บางส่วน) ซึ่งจะไม่ทำให้วัสดุเสียรูปอย่างถาวร มันง่ายกว่าที่จะเข้าใจในแง่ของหลอดพลาสติก หากคุณเพียงแค่งอฟางเพียงเล็กน้อย มันจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมตามธรรมชาติ ความเค้นครากระบุจำนวนสูงสุดของ "การดัด" ที่สามารถทำได้ก่อนที่ฟาง (หรือโลหะ) จะงออย่างถาวร อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 มีความต้านทานแรงดึงที่ 503 MPa (83,000 psi) ซึ่งหมายความว่า ต้องใช้ความเค้น 503 MPa บนชิ้นส่วนของโลหะผสม 7075 ก่อนที่มันจะไม่สามารถกลับคืนสู่รูปร่างเดิมได้ ค่านี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์มหาศาลของการผสมอะลูมิเนียม และเหตุใด 7075 จึงเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับวัสดุโครงสร้าง เช่นท่ออะลูมิเนียมสำหรับเฟรม
อีกพารามิเตอร์ที่มีประโยชน์คือความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ พารามิเตอร์นี้เป็นค่าความเค้นสูงสุดที่จะไม่ทำให้ฟางดังที่กล่าวไว้ข้างต้น "หัก" (ในแง่วิศวกรรม จะทราบที่ "จุดแตกหัก") ก่อนถึงจุดแตกหักนี้ วัสดุจะเกิดการเสียรูปแบบพลาสติก (หรือถาวร) และจะไม่กลับเป็นรูปร่างเดิม ค่านี้มีประโยชน์สำหรับกรณีที่การเสียรูปลักษณะนี้เป็นไปได้ เช่น ในการใช้งานที่มีความเสี่ยงสูง (ทางทหาร ตึกระฟ้า) ที่มักใช้ 7075 อะลูมิเนียม 7075 มีความต้านทานแรงดึงสูงสุดที่ 572 MPa (83000 psi) ซึ่งสูงอย่างน่าประทับใจเมื่อพิจารณาจากความหนาแน่นต่ำ (ดูข้อมูลสรุปในตารางที่ 1)
ความต้านทานแรงเฉือนจะวัดค่าความเค้น "แรงเฉือน" สูงสุดที่วัสดุสามารถสัมผัสได้ก่อนที่วัสดุจะเสียรูปอย่างถาวร เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความเค้น เฉือนโปรดดูบทความเกี่ยวกับอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061 แรงเฉือนของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 คือ 331 MPa (48000 psi ดูตารางที่ 1 สำหรับการสรุป)
อะลูมิเนียมประเภท 7075 มักใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ซึ่งเพิ่มความกังวลต่อความล้มเหลวจากการล้า วัสดุยังคงล้มเหลวได้ แม้ว่า จะมีแรงน้อยกว่าจุดครากมากก็ตาม หากความเค้นนี้เป็นวัฏจักร หมายความว่าวัสดุถูกโหลดเป็นระยะๆ ด้วยแรงนี้มากพอ การแตกหักขนาดเล็กอาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งทำให้วัสดุอ่อนแอลงและจะทำให้แตกหักได้ในที่สุด ความแข็งแรงของความล้าเป็นการวัดความสามารถของวัสดุในการทนต่อการโหลดแบบวนรอบนี้ และมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นโดยใช้วัสดุนี้ต้องผ่านรอบการโหลดซ้ำๆ (เช่น ในเครื่องบินหรือยานยนต์) ความล้าของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 คือ 159 MPa (23,000 psi) ค่านี้คำนวณโดยใช้ 500,000,000 รอบของการโหลดต่อเนื่องเป็นระยะต่ำกว่าจุดคราก
การประยุกต์ใช้อลูมิเนียม 7075
อลูมิเนียมประเภท 7075 เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมที่แข็งแกร่งที่สุดชนิดหนึ่ง ความแข็งแรงในการให้ผลผลิตสูง (>500 MPa) และความหนาแน่นต่ำทำให้วัสดุนี้เหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น ชิ้นส่วนเครื่องบินหรือชิ้นส่วนที่ต้องสึกหรอหนัก แม้ว่า จะมีความทนทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่าโลหะผสมชนิดอื่นๆ (เช่นอะลูมิเนียมอัลลอย 5052 ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ) แต่ความแข็งแรงของมันก็ช่วยเสริมข้อเสียต่างๆ ได้ การใช้งานหลักของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 ได้แก่ :อุปกรณ์เครื่องบิน เกียร์และเพลา ชิ้นส่วนขีปนาวุธ ควบคุมชิ้นส่วน วาล์ว เฟืองตัวหนอนการประยุกต์ใช้ การบินและอวกาศ / การป้องกัน
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 พาณิชย์อลูมิเนียม 7075 โลหะผสมอลูมิเนียมเชิงพาณิชย์
อะลูมิเนียมอัลลอย 7075 เป็นอะลูมิเนียมที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่มีความแข็งแรงสูงมาก และพบการใช้งานในชีวิตประจำวันที่ความแข็งแรงของวัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่ง และไม่จำเป็นต้องมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี
ความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้น
ให้ความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดที่เหนือกว่า 7075 ให้ผลผลิตและความต้านทานแรงดึงที่สูงมาก ซึ่งกำหนดโดยอารมณ์ที่เลือกโดยเฉพาะ
ความแข็งแรงของผลผลิตสูง
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 ใช้ในการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูงเป็นสิ่งสำคัญและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีนั้นไม่จำเป็น โลหะผสมนี้จัดอยู่ในประเภทโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับการบินและอวกาศที่มีความแข็งแรงสูงมากพร้อมความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดที่เหนือกว่า ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ 7075 มีความแข็งแรงครากสูงสุด 465 MPa และความต้านทานแรงดึง 540 MPa
การใช้งานทั่วไป
การใช้งานเชิงพาณิชย์สำหรับวัสดุวิศวกรรมนี้รวมถึง:
เกียร์และเพลาส่วนประกอบยานยนต์โครงสร้างเครื่องบิน
เราสต็อก7075ในแฟลตแถบกลมแผ่นแผ่นแถบท่อกลมท่อสี่เหลี่ยมแถบกลวงแถบสี่เหลี่ยมแถบหกเหลี่ยมและช่อง
ความช่วยเหลือทางเทคนิค
พนักงานที่มีความรู้และผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะวิทยาของเรายินดีที่จะช่วยเหลือคุณเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อทางเทคนิคต่างๆ Smiths Metal Centers Limited ยังมี ห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการรับรองจาก UKASภายในองค์กร ซึ่งมีเอกลักษณ์เฉพาะในภาคการถือครองโลหะหลายชนิดและพลาสติก เราเชื่อว่า สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความมุ่งมั่นของเราที่มีต่อคุณภาพและจรรยาบรรณในการเป็นผู้ให้บริการที่สมบูรณ์
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 พาณิชย์อลูมิเนียม
7075 โลหะผสมอลูมิเนียมเชิงพาณิชย์ อะลูมิเนียมอัลลอย 7075 เป็นอะลูมิเนียมที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่มีความแข็งแรงสูงมาก และพบการใช้งานในชีวิตประจำวันที่ความแข็งแรงของวัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่ง และไม่จำเป็นต้องมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี ความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้น ให้ความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดที่เหนือกว่า 7075 ให้ผลผลิตและความต้านทานแรงดึงที่สูงมาก ซึ่งกำหนดโดยอารมณ์ที่เลือกโดยเฉพาะ
ความแข็งแรงของผลผลิตสูง
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 ใช้ในการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูงเป็นสิ่งสำคัญและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีนั้นไม่จำเป็น โลหะผสมนี้จัดอยู่ในประเภทโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับการบินและอวกาศที่มีความแข็งแรงสูงมากพร้อมความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดที่เหนือกว่า ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ 7075 มีความแข็งแรงครากสูงสุด 465 MPa และความต้านทานแรงดึง 540 MPa
การใช้งานทั่วไปการใช้งานเชิงพาณิชย์สำหรับวัสดุวิศวกรรมนี้รวมถึง:เกียร์และเพลาส่วนประกอบยานยนต์โครงสร้างเครื่องบิน เราสต็อก7075ในแฟลตแถบกลมแผ่นแผ่นแถบท่อกลมท่อสี่เหลี่ยมแถบกลวงแถบสี่เหลี่ยมแถบหกเหลี่ยมและช่อง
ความช่วยเหลือทางเทคนิค
พนักงานที่มีความรู้และผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะวิทยาของเรายินดีที่จะช่วยเหลือคุณเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อทางเทคนิคต่างๆ Smiths Metal Centers Limited ยังมี ห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการรับรองจาก UKASภายในองค์กร ซึ่งมีเอกลักษณ์เฉพาะในภาคการถือครองโลหะหลายชนิดและพลาสติก เราเชื่อว่า สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความมุ่งมั่นของเราที่มีต่อคุณภาพและจรรยาบรรณในการเป็นผู้ให้บริการที่สมบูรณ์
อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 ความแข็งแรงสูงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ประสิทธิภาพการขึ้นรูปของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 นั้นต่ำที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นจึงใช้การขึ้นรูปร้อนเป็นหลัก การขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงที่สามารถปรับปรุงขีดจำกัดการขึ้นรูปของวัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ยากได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการขึ้นรูปร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของอะลูมิเนียมอัลลอย 7075-T6 ในการศึกษานี้ได้ศึกษาพฤติกรรมการเสียรูปของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075-T6 ในช่วงอุณหภูมิ 25 °C ถึง 400 °C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสูงในการขึ้นรูปแผ่นจะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิการขึ้นรูปอยู่ระหว่าง 200 °C ถึง 300 °C การหยาบของเฟส η จะทำให้ความเค้นและความแข็งของวัสดุลดลง เมื่ออุณหภูมิในการขึ้นรูปอยู่ระหว่าง 300 °C ถึง 400 °C การตกผลึกใหม่แบบไดนามิกอย่างต่อเนื่องของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075 ส่งผลให้มีการปรับ แต่งเกรนและเพิ่มความเครียดและความแข็ง ผลของการจำลองเชิงตัวเลขและการทดลองทั้งหมดแสดงให้เห็นว่า ความสูงในการขึ้นรูปและความสม่ำเสมอของการเสียรูปของแผ่นโลหะเหมาะสมที่สุดที่ 400 °C เทียบกับ 200 °C
คำสำคัญ: อลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075-T6, การขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า, การขึ้นรูปร้อน, การจำลองเชิงตัวเลข, สมบัติเชิงกล
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ รถไฟความเร็วสูง และเครื่องบินขนาดใหญ่ ความต้องการชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบาจึงเพิ่มมากขึ้น ชิ้นส่วนโครงสร้างอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบาสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุได้ โลหะผสมอะลูมิเนียมความแข็งแรงสูงมีข้อดีคือความหนาแน่นต่ำและความแข็งแรงสูง [ 1 , 2 ] และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อย่างไรก็ตาม ความเป็นพลาสติกที่ไม่ดีของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิห้องจะจำกัดการใช้งาน [ 3 , 4 ]
ภายใต้สภาวะการขึ้นรูปร้อน ความเค้นครากของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงจะลดลงอย่างมาก และความสามารถในการเปลี่ยนรูปของพลาสติกจะเพิ่มขึ้น เสี่ยวและคณะ [ 5 ] ศึกษาการทดสอบการบีบอัดแบบร้อนของโลหะผสม Al - Zn-Mg-Cu ในช่วงอุณหภูมิการเสียรูป 350–450 °C และช่วงอัตราความเครียด 0.001–1 วินาที−1 ตามลักษณะโครงสร้างจุลภาค จะได้พารามิเตอร์การประมวลผลที่เหมาะสมในช่วงอุณหภูมิ 380–405 °C และช่วงอัตราความเครียด 0.006–0.035 วินาที−1 วังและคณะ [ 6] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปของอะลูมิเนียมอัลลอย AA2024 ที่อุณหภูมิตั้ง แต่ 350 °C ถึง 493 °C โดยใช้การทดสอบแรงดึง ประสิทธิภาพการขึ้นรูปพลาสติกสูงสุดสังเกตได้ที่ 450 °C อย่างไรก็ตาม ความเหนียวของวัสดุลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 450 °C นี่เป็น เพราะการตกตะกอนของอะตอมของตัวถูกละลายบนขอบของเกรน ส่งผลให้เกิดการแยกตัวของเกรน ซึ่งช่วยลดความเหนียวของวัสดุ มาร์และคณะ [ 7 ] ศึกษาคุณสมบัติแรงดึงของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7020-T6 ในช่วงอุณหภูมิ 150 °C ถึง 250 °C ความสามารถในการเปลี่ยนรูปของพลาสติกเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 °C วัสดุแสดงการคืนตัวแบบไดนามิกและการหยาบของเฟส η′ ส่งผลให้แรงดึงและความเค้นครากลดลง โทโมโยชิและคณะ [ 8] ศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิต่อการปั๊มอลูมิเนียมอัลลอยด์ 2024 เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 400 °C การสปริงกลับในส่วนปั๊มจะลดลงเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 500 °C แผ่นจะแตกออกเนื่องจากอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิโซลิดัส เบเรนส์ และคณะ [ 9 ] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปของโลหะผสมอะลูมิเนียม 7022 และ 7075 ที่อุณหภูมิตั้ง แต่ 150 °C ถึง 300 °C ที่ 300 °C ความเครียดสูงสุดเพิ่มขึ้น เสี่ยวและคณะ [ 10 ] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปของ 7075 ผ่านการทดสอบแรงดึงแกนเดียวแบบร้อน ขีดจำกัดการขึ้นรูปสูงกว่าที่ 400 °C ที่ 20 °C, 450 °C และ 500 °C สวามีและคณะ [ 11] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปของยานพาหนะอะลูมิเนียมอัลลอย 7075-T6 ที่รองรับระหว่าง 20 °C ถึง 240 °C ชิ้นส่วนแตกที่อุณหภูมิ 20 °C เมื่ออุณหภูมิการขึ้นรูปอยู่ที่ 240 °C ชิ้นส่วนจะถูกขึ้นรูปอย่างถูกต้อง และความเค้นดึงของวัสดุจะลดลง 11% เมื่อเทียบกับสภาพดั้งเดิม Huo และคณะ [ 12 ] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปและวิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาคของแผ่น 7075-T6 ที่อุณหภูมิตั้ง แต่ 20 °C ถึง 250 °C ผ่านการทดลองการพองตัวของแผ่น ผลลัพธ์แสดงเฟส η′ และโซน GP ที่ดีที่อุณหภูมิ 200 °C ซึ่งนำไปสู่ความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีที่สุด
การขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF) เป็นเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงที่ใช้แรงสนามแม่เหล็กแบบพัลส์เพื่อแปรรูปโลหะ [ 13 , 14 , 15 ] ในเอกสารทบทวนแบบคลาสสิก Psyk et al. [ 16 ] ชี้ให้เห็นว่า EMF สามารถลดการสปริงกลับได้อย่างมากและปรับปรุงขีดจำกัดการขึ้นรูปของวัสดุเมื่อเทียบกับการขึ้นรูปกึ่งสถิตแบบดั้งเดิม หลิวและคณะ [ 17 ] ขึ้นรูปชิ้นส่วนรูปตัววีพร้อมหน้าแปลนด้วยการปั๊มขึ้นรูปโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าช่วย (EMAS) โดยใช้อะลูมิเนียมอัลลอย 5052 ขดลวดแรงดันสม่ำเสมอถูกใช้เพื่อใช้แรงดันแม่เหล็กแบบพัลซิ่งกับชิ้นส่วนทั้งหมด ซึ่งช่วยลดแรงดึงที่ผิวด้านนอกและแรงกดที่ผิวด้านในได้อย่างมีประสิทธิภาพ Cui และคณะ [ 18] นำเสนอ EMAS ด้วยการโหลดย้อนกลับของแรงแม่เหล็ก เมื่อโครงสร้างแม่พิมพ์ไม่เปลี่ยนแปลง การสปริงกลับในส่วนอลูมิเนียมอัลลอยด์รูปตัววี 5052 หลังจากการปั๊มจะลดลง ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า ความเครียดของพลาสติกที่เท่ากันและพลังงานที่กระจายตัวของพลาสติกเพิ่มขึ้นหลังจาก EMF ในขณะที่พลังงานความเครียดและความยืดหยุ่นของความเครียดลดลง Cui และคณะ [ 19 ] เสนอการขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น (EMIF) ซึ่งใช้ในการสร้างชิ้นส่วนโลหะผสมอลูมิเนียมขนาดใหญ่ 3003 โดยมีขดลวดขนาดเล็กเคลื่อนที่ได้ Cui และคณะ [ 20] นำเสนอเทคโนโลยีการขึ้นรูปการแบ่งส่วนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้อย่างแม่นยำและบรรลุการควบคุมสปริงกลับของชิ้นส่วนรัศมีการโค้งงอขนาดใหญ่โดยใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ 3003 ในระหว่างกระบวนการ การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะเปลี่ยนเป็นการเปลี่ยนรูปพลาสติก และความเค้นตกค้างจะน้อยมากหลังจาก EMF
มีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับความสามารถในการขึ้นรูปของวัสดุ เฟิงและคณะ [ 21 ] ใช้ดายรูปตัว V และดายเรียวเพื่อทำ EMF ของแผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ 5052 เมื่อเทียบกับการปั๊มแบบกึ่งสถิต ความเค้นสูงสุดเพิ่มขึ้นประมาณ 30% ในผนังด้านข้างของชิ้นงานรูปตัว V และเพิ่มขึ้นประมาณ 100% ในชิ้นงานเรียว ฝางและคณะ [ 22 ] ทำการทดลองการวาดภาพโดยใช้ EMIF และอลูมิเนียมอัลลอยด์ 5052 เมื่อเทียบกับการปั๊มแบบกึ่งสถิตย์ ความสูงของการวาดภาพได้รับการปรับปรุง 140% และความหนาแน่นของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น สุ et al. [ 23] เปรียบเทียบขีดจำกัดการขึ้นรูปของแผ่นอะลูมิเนียม 2219-O ภายใต้แรงดึงกึ่งแม่เหล็กไฟฟ้ากึ่งสถิต แรงดึงแม่เหล็กไฟฟ้าแกนเดียว และแรงดึงแบบไดนามิกผ่านการทดลองแรงดึงทิศทางเดียว ภายใต้สภาวะแรงดึงแม่เหล็กไฟฟ้าแกนเดียว ขีดจำกัดการขึ้นรูปของแผ่น 2219-O เพิ่มขึ้น 45.4% เมื่อเทียบกับสภาวะแรงดึงกึ่งสถิต และ 3.7% ถึง 4.3% เมื่อเทียบกับการรับแรงดึงแบบไดนามิก นอกจากนี้ยังมีการเสนอการขึ้นรูปร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับวัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ยากอีกด้วย Xu และคณะ [ 24] ศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปของแผ่นแมกนีเซียมอัลลอยด์ AZ31 ที่อุณหภูมิต่างๆ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 25 °C เป็น 200 °C ขีดจำกัดการขึ้นรูปจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 250 °C ขีดจำกัดในการขึ้นรูปก็ลดลง ตรงกันข้ามกับ 25 °C และ 250 °C ความละเอียดของเกรนถูกสังเกตได้อย่างชัดเจนที่ 200 °C ดังนั้น การขึ้นรูปร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปของวัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ยาก อย่างไรก็ตาม การวิจัยก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่วัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความเป็นพลาสติกดีที่อุณหภูมิห้องเป็นหลัก มีการศึกษาน้อยลงเกี่ยวกับการขึ้นรูปด้วยความร้อนแม่เหล็กไฟฟ้าของโลหะผสมอะลูมิเนียมความแข็งแรงสูง เช่น อะลูมิเนียมอัลลอย 7075
ในบทความนี้ ขอเสนอการขึ้นรูปร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075-T6 ศึกษาพฤติกรรมการเสียรูปและคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นโลหะที่อุณหภูมิต่างๆ ทั้งในระดับมหภาคและระดับจุลภาคผ่านการทดลอง และวิเคราะห์กระบวนการขึ้นรูปโดยใช้การจำลองเชิงตัวเลข
- การทดลอง
2.1. เครื่องมือทดลอง
รูปที่ 1a แสดงเครื่องขึ้นรูปแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF) ขนาด 200 กิโลจูล (มหาวิทยาลัยเซ็นทรัลเซาท์ ฉางชา หูหนาน ประเทศจีน) และเครื่องอัดไฮดรอลิกขนาด 100 ตัน (จงหยู เถิงโจว ซานตง ประเทศจีน) ที่ใช้ในการทดลอง พิกัดแรงดันไฟฟ้าและความจุของเครื่อง EMF คือ 25 kV และ 640 μF ตามลำดับ ขดลวด Rogowski และออสซิลโลสโคปถูกใช้เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดรูปที่ 1b แสดงเครื่องมือทดลองที่ใช้สำหรับการขึ้นรูปด้วยความร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงขดลวด แผ่น และแม่พิมพ์ขึ้นรูป ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปร้อน แผ่นความร้อนจะถูกทำให้ร้อนในเตาให้ความร้อนก่อน จากนั้นจึงใช้แท่งให้ความร้อนที่มีแม่พิมพ์กดแผ่นรูปที่ 1c แสดงเครื่องทดสอบความต้านทานของวัสดุ (Anbai, Changzhou, Jiangsu, China) ในการศึกษานี้ ตั้งอุณหภูมิการขึ้นรูปเป็น 25 °C, 200 °C, 300 °C และ 400 °C หาค่าความต้านทานของโลหะผสมอลูมิเนียมที่อุณหภูมิต่างกันโดยใช้เครื่องทดสอบความต้านทาน
