Xi Tfisser Deformazzjoni Creep għall-Komponenti tal-Aluminju
It-tqaxxir huwa r-razza tal-plastik bil-mod u permanenti li jakkumula meta metall iġorr tagħbija sostnuta bi stress taħt is-saħħa ta' rendiment ta'-qasir tiegħu. L-aluminju jiddewweb f'madwar 660 grad , sabiex il-crep isir inġinerija-relevanti f'temperaturi li huma kompletament normali f'tagħmir industrijali: ladarba t-temperatura tas-servizz toqrob bejn wieħed u ieħor 0.4 tal-punt tat-tidwib assolut, li huwa madwar 100 grad għal gradi ta 'purità kummerċjali, id-deformazzjoni kkontrollata ta' diffużjoni tibda tirregola d-disinn. It-tubi ta' l-iskambjatur tas-sħana, il-kuruni tal-pistun, il-ġonot tal-busbars, it-tkebbib tat-transformer u l-konnessjonijiet bil-bolt f'impjanti sħan huma għalhekk daqs kontra t-tkaxkir aktar milli kontra s-saħħa tat-tensjoni tat-temperatura tal-kamra-waħedha.
Isegwu tliet konsegwenzi prattiċi. Ġonta li hija ssikkata llum tista 'titlef it-tagħbija tal-morsa wara eluf ta' sigħat f'temperatura minħabba li l-metall jirrilassa taħt tensjoni kważi kostanti. Komponent li jgħaddi minn test ta' prova-qasir xorta jista' jfalli b'sag eċċessiv jew elongazzjoni wara snin ta' servizz. U l-istress permissibbli jaqa' hekk kif togħla t-temperatura, għalhekk l-istress tax-xogħol bla periklu għandu jinqara minn kurva limitata ta' creep-minflok tabella ta' saħħa ta' rendiment.
Mekkaniżmi li jmexxu t-tkessiq fil-ligi tal-aluminju
Taħt madwar 0.4 tat-temperatura tat-tidwib assoluta, id-deformazzjoni hija ddominata minn glide ta 'dislokazzjoni u l-metall iġib ruħu bil-mod konvenzjonali. Fuq dak il-limitu, id-diffużjoni atomika ssir veloċi biżżejjed biex tħalli d-dislokazzjonijiet jevita l-ostakli, u diversi mekkaniżmi jaġixxu fl-istess ħin.
Dislokazzjoni tluq.Id-dislokazzjonijiet tat-tarf u tal-kamin iħallu l-pjan tal-glide tagħhom billi jassorbu jew jarmu postijiet vakanti, li jħallihom jgħaddu preċipitati u sub{0}}konfini. Dan huwa normalment il-mekkaniżmu dominanti bejn 100 grad u 250 grad.
Konfini tal-qamħ li jiżżerżqu.Il-ħbub ġirien jinqatgħu minn xulxin, u l-kontribuzzjoni tikber hekk kif id-daqs tal-qamħ jonqos, għalhekk materjal-b'ħbub fin li huwa b'saħħtu f'temperatura tal-kamra jista' jkun aktar dgħajjef fil-creep.
Fluss ta' tixrid u migrazzjoni tal-konfini.L-impuritajiet tal-ħadid u tas-silikon li huma kważi insolubbli fil-matriċi tal-aluminju jemigraw lejn il-konfini u jiffurmaw fażijiet oħxon, li jibdlu r-reżistenza lokali għaż-żliq.
Evoluzzjoni ta' sotto-struttura.Iċ-ċelloli tad-dislokazzjoni jorganizzaw mill-ġdid f'sub-ħbub, u rikristallizzazzjoni lokalizzata 'l fuq minn madwar 300 grad tista' terġa 'tibda l-kurva tad-deformazzjoni u taċċellera l-creep terzjarju.
Preċipitazzjoni-temperaturi mwebbsa ġeneralment jitkaxkru aktar bil-mod minn metall pur bl-istess stress, minħabba li l-partiċelli jostakolaw kemm it-tlugħ kif ukoll iż-żliq tal-konfini. Il-vantaġġ jintilef meta t-temperatura tas-servizz taqbeż il-medda ta 'coarsening tal-preċipitat u l-fażi ta' tisħiħ tikber f'partiċelli ineffettivi.
Sensittività tat-Temperatura u Limiti ta' Servizz Prattiku
Ir-rata ta' tkessiq issegwi relazzjoni ta' Arrhenius, għalhekk hija sensittiva b'mod esponenzjali għat-temperatura. L-enerġija ta 'attivazzjoni għal awto-diffużjoni tal-kannizzata fl-aluminju hija bejn wieħed u ieħor 142 kJ/mol, u fit-tieqa prattika bejn 150 grad u 250 grad żieda ta' 50 grad komunement timmultiplika r-rata ta 'creep b'fattur ta' madwar tnejn. Fit-tarf l-ieħor tal-iskala, is-servizz krijoġeniku taħt madwar nieqes 50 grad effettivament ineħħi t-tixrid u għalhekk ineħħi t-tkaxkir mill-problema tad-disinn.
| Materjal | Temperatura indikattiva ta' screening tal-creep | Dmir tipiku |
|---|---|---|
| 1050A / 1100, O u H14 | madwar 100 grad | Busbar, ducting, folja ta'-saħħa baxxa |
| 3003 / 3103 | madwar 120 grad | Skambjatur tas-sħana u tubi tal-kondensatur |
| 6061 / 6082, T6 | madwar 150 grad | Estrużjoni strutturali, frejms imbarrati |
| 2024, T3 u T4 | madwar 130 grad | Folja aerospazjali fejn tiddomina s-saħħa |
| 2618A, T61 | 180 sa 200 grad | Pistons foloz u partijiet tal-kompressuri |
| Ligi tal-pistun 4032 u 2618 | sa madwar 250 grad | Pistons tal-karozzi, dazju ta 'espansjoni baxxa |
| Gradi Al-Mg-Sc-Zr | 250 sa 300 grad | Strutturi sħan addittivi u wweldjati |
| Dispersjoni msaħħa gradi | madwar 350 grad | Komponenti speċjali ta 'temperatura għolja |
It-temperaturi fit-tabella huma limiti ta' screening użati biex jiġi deċiż jekk hemmx bżonn ta' valutazzjoni tal-creep. L-istress permissibbli għal disinn speċifiku għandu jiġi minn dejta dwar it-tkaxkir u t-tkaxkir-imkejla fuq il-forma eżatta tal-prodott, it-temper u l-ħxuna, fit-temperatura rilevanti u l-ħajja tad-disinn.
Il-Familji tal-Liegi u l-Imġieba Tagħhom Creep
| Familja | Imġieba creep | Fejn tintuża |
|---|---|---|
| 1xxx, kummerċjalment pur | L-inqas reżistenza, irattab kmieni, konduttività tajba | Kondutturi, stokk tal-pinen, kisi |
| 3xxx, Al-Mn | Mn dispersoids jagħtu stabbiltà utli għal madwar 150 grad | Heat exchangers, brazed cores |
| 4xxx, Al-Si | Stabbiltà dimensjonali tajba fil-pistuni, espansjoni termika baxxa | Kuruni tal-pistun, folja tal-ibbrejżjar |
| 2xxx, Al-Cu-Mg | Saħħa għolja għal 150 grad, imbagħad tixjiħ żejjed u creep aktar mgħaġġel | Aerospazjali, fittings falsifikati |
| 6xxx, Al-Mg-Si | Stabbli filwaqt li l-preċipitati jirreżistu l-ħxuna, tipikament għal 150 grad | Estrużjonijiet, profili strutturali |
| 7xxx, Al-Zn-Mg | L-ogħla saħħa iżda stabbiltà fqira fit-tul-fis-sħana | Partijiet ta' tagħbija għolja ta'-ħajja qasira |
| Gradi modifikati Sc u Zr | Dispersoids pin konfini, creep ħajja mtejba diversi drabi | Hot aerospazjali u partijiet addittivi |
| Gradi sperimentali bbażati fuq Al-Ni u Al-Fe | Iddisinjat għal stabbiltà qrib 350 grad | Riċerka u niċċa dazju tas-sħana għolja |
Kif Tkejjel l-Imġieba Creep
Tagħbija kostanti tat-tensjoni creep u creep qsim.Il-metodu ta 'referenza, imħaddem taħt ASTM E139, b'testijiet li ħafna drabi jdumu 1000 siegħa jew aktar u jirreġistraw tensjoni kontra l-ħin f'tagħbija u temperatura fissi.
Ittestjar uniaxial creep.L-ISO 204 jiddefinixxi l-proċedura uniaxial ekwivalenti u r-rekwiżiti għall-estensometrija u l-kontroll tat-temperatura.
Stress qsim u estrapolazzjoni.Iż-żmien għall-falliment f'diversi livelli ta' stress huwa mgħammar b'parametri ta' ħin-temperatura sabiex l-imġieba f'100 000 sigħat tkun tista' tiġi pproġettata minn testijiet iqsar.
Impressjoni creep.Indenter żgħir ippressat f'wiċċ illustrat ikejjel ir-reżistenza għat-tkessiq lokali, li hija utli għal materjal maqtugħ minn komponenti ta 'servizz.
Korrelazzjoni ta' immaġini diġitali.L-immappjar sħiħ tal--strain ottiku jsolvi l-evoluzzjoni tal-mikro-razza u l-bidu ta' creep terzjarju.
Mikroskopija.Il-mikroskopija elettronika tintuża biex tgħaqqad ir-rati ta' creep imkejla ma' interazzjonijiet ta' dislokazzjoni u preċipitat, inklużi fażijiet tal-konfini ffurmati minn ħadid u silikon.
Ittestjar tar-rilassament tal-istress.Koperti minn ASTM E328, din hija r-rotta standard għall-ġonot bil-bolt, molol u press fits fejn it-tensjoni hija ffissata u t-tmermir tat-tagħbija.
It-taffija tad-Deformazzjoni tal-Creep fis-Servizz
Tbaxxi t-temperatura tal-metall l-ewwel: tkessiħ imtejjeb, waqfiet ta 'insulazzjoni u kisi ta' barriera termali jnaqqsu r-rata aktar minn kwalunkwe bidla ta 'liga.
Żid iż-żirkonju u t-titanju biex jiffurmaw dispersoids fini li jgħaqqdu l-konfini tal-qamħ u l-migrazzjoni bil-mod tal-konfini.
Uża formaturi dispersoid tal-manganiż u tal-kromju, bħal fil-gradi 3xxx, għal dazju tal-iskambjatur tas-sħana b'temperatura moderata.
Ikkunsidra ligi modifikati bl-iskandju meta l-ħajja tal-creep f'250 grad jew aktar hija r-rekwiżit li jirregola.
Naqqas l-istress sostnut billi żżid is-sezzjoni, tifrex it-tagħbija fuq aktar qfieli, jew tnaqqas il-preload tal-bolt għall-minimu li tissiġilla l-ġonta.
Iddisinja ġonot imbarrati u kklampjati għar-rilassament tal-istress, b'intervalli ta' re{0}}torque dokumentati aktar milli issikkar wieħed waqt l-assemblaġġ.
Ikkontrolla n-nisġa permezz ta' rolling inkroċjat fejn-l-istabbiltà tal-ħxuna hija importanti, u evita daqsijiet ta' qamħ irqiq eċċessivament f'reġjuni sħan.
Uża l-analiżi tal-creep tal-elementi finiti biex issib iż-żoni fejn it-tensjoni se tikkonċentra l-ewwel, imbagħad ivverifika bil-kejl wara l-ikkummissjonar.
Mistoqsijiet Frekwenti
Q: F'liema temperatura jibda jitkaxkar l-aluminju?
Il-creep isir miżurabbli 'l fuq minn bejn wieħed u ieħor 0.4 tal-punt tat-tidwib assolut, li huwa madwar 100 grad għal gradi ta' purità kummerċjali. Ligi msaħħa bid-dispersjoni u modifikati bl-iskandju jżommu r-reżistenza tagħhom għal 250 grad jew ogħla, filwaqt li 6xxx u 2xxx tempers huma normalment skrinjati minn madwar 130 sa 150 grad.
Q: Għaliex il-creep jimpurta f'ġonot tal-aluminju mbarrati?
Minħabba li l-ġonta tinżamm f'tensjoni kważi kostanti, ir-rilassament tal-istress iħalli l-fluss tal-metall u t-tagħbija tal-morsa titmermir maż-żmien fit-temperatura. Trid issir konċessjoni fil-preload jew il-ġonta trid tiġi ssikkata mill-ġdid fuq intervall definit.
Q: Liegi tal-aluminju li jirreżistu l-aħjar creep?
F'temperatura moderata l-gradi tal-familja Al-Mn 3xxx u msaħħa tad-dispersjoni jaħdmu tajjeb; f'temperatura għolja l-ligi tal-pistun Al-Si, ligi modifikati tal-iskandju u taż-żirkonju u prodotti msaħħa b'dispersjoni speċjali jagħtu l-itwal ħajja ta 'creep.
Q: Kif jiġi ttestjat il-creep tal-aluminju?
Testijiet ta' creep ta' tagħbija kostanti u creep-qsim għal ASTM E139, jew testijiet ta' creep uniaxial għal ISO 204, huma l-metodi standard, appoġġjati minn testijiet ta' rilassament tal-istress għal ASTM E328 għal ġonot ikklampjati u minn impressjoni creep fuq kampjuni tas-servizz.
Q: It-temperatura baxxa tieqaf kompletament?
Taħt madwar minus 50 grad diffużjoni hija tant bil-mod li creep huwa negliġibbli, hekk ħażna kiesħa u tagħmir krijoġeniku huma ġeneralment iddisinjati fuq is-saħħa u toughness aktar milli fuq deformazzjoni dipendenti fuq il-ħin.
Q: Tista' d-deformazzjoni tal-creep titreġġa' lura wara s-servizz?
Le Creep tħalli bidla dimensjonali permanenti u ħsara interna bħal vojt tal-konfini. Ladarba komponent ikun sagged jew kiber lil hinn mit-tolleranza għandu jiġi sostitwit, mhux iddrittat.
