વિશ્વભરના દેશો ઉર્જા સંરક્ષણ અને ઉત્સર્જન ઘટાડાને ખૂબ મહત્વ આપે છે, તેથી શુદ્ધ ઇલેક્ટ્રિક નવી ઉર્જા વાહનોનો વિકાસ એક ટ્રેન્ડ બની ગયો છે. બેટરી કામગીરી ઉપરાંત, શરીરની ગુણવત્તા પણ નવી ઉર્જા વાહનોની ડ્રાઇવિંગ રેન્જને અસર કરતી એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. હળવા વજનના ઓટોમોબાઇલ બોડી સ્ટ્રક્ચર્સ અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા જોડાણોના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવાથી વાહનની મજબૂતાઈ અને સલામતી કામગીરી સુનિશ્ચિત કરતી વખતે સમગ્ર વાહનનું વજન શક્ય તેટલું ઘટાડીને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની વ્યાપક ડ્રાઇવિંગ રેન્જમાં સુધારો થઈ શકે છે. ઓટોમોબાઇલના હળવા વજનના સંદર્ભમાં, સ્ટીલ-એલ્યુમિનિયમ હાઇબ્રિડ બોડી શરીરની મજબૂતાઈ અને વજન ઘટાડવા બંનેને ધ્યાનમાં લે છે, જે શરીરનું હલકુંપણું પ્રાપ્ત કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ માધ્યમ બની જાય છે.
એલ્યુમિનિયમ એલોયને જોડવા માટેની પરંપરાગત કનેક્શન પદ્ધતિમાં કનેક્શન કામગીરી નબળી અને વિશ્વસનીયતા ઓછી છે. નવી કનેક્શન ટેકનોલોજી તરીકે સેલ્ફ-પિયર્સિંગ રિવેટિંગનો ઉપયોગ ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ અને એરોસ્પેસ મેન્યુફેક્ચરિંગ ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે કારણ કે તે પ્રકાશ એલોય અને સંયુક્ત સામગ્રીને જોડવામાં સંપૂર્ણ ફાયદા ધરાવે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, ચીનના સ્થાનિક વિદ્વાનોએ સેલ્ફ-પિયર્સિંગ રિવેટિંગ ટેકનોલોજી પર સંબંધિત સંશોધન હાથ ધર્યું છે અને TA1 ઔદ્યોગિક શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ સ્વ-પિયર્સિંગ રિવેટેડ સાંધાના પ્રદર્શન પર વિવિધ ગરમી સારવાર પદ્ધતિઓની અસરોનો અભ્યાસ કર્યો છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે એનેલીંગ અને ક્વેન્ચિંગ હીટ ટ્રીટમેન્ટ પદ્ધતિઓએ TA1 ઔદ્યોગિક શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ સ્વ-પિયર્સિંગ રિવેટેડ સાંધાની સ્થિર શક્તિમાં સુધારો કર્યો છે. સામગ્રીના પ્રવાહના દ્રષ્ટિકોણથી સંયુક્ત રચના પદ્ધતિનું અવલોકન અને વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને તેના આધારે સંયુક્ત ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. મેટલોગ્રાફિક પરીક્ષણો દ્વારા, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે મોટા પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ ક્ષેત્રને ચોક્કસ વલણ સાથે ફાઇબર માળખામાં શુદ્ધ કરવામાં આવ્યું હતું, જેણે સાંધાના ઉપજ તણાવ અને થાક શક્તિમાં સુધારો કર્યો હતો.
ઉપરોક્ત સંશોધન મુખ્યત્વે એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્લેટોના રિવેટિંગ પછી સાંધાના યાંત્રિક ગુણધર્મો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. કાર બોડીના વાસ્તવિક રિવેટિંગ ઉત્પાદનમાં, એલ્યુમિનિયમ એલોય એક્સટ્રુડેડ પ્રોફાઇલ્સના રિવેટેડ સાંધાઓની તિરાડો, ખાસ કરીને ઉચ્ચ એલોયિંગ તત્વ સામગ્રીવાળા ઉચ્ચ-શક્તિવાળા એલ્યુમિનિયમ એલોય, જેમ કે 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય, કાર બોડી પર આ પ્રક્રિયાના ઉપયોગને પ્રતિબંધિત કરતા મુખ્ય પરિબળો છે. તે જ સમયે, કાર બોડી પર ઉપયોગમાં લેવાતા એક્સટ્રુડેડ પ્રોફાઇલ્સના આકાર અને સ્થિતિ સહનશીલતા, જેમ કે બેન્ડિંગ અને ટ્વિસ્ટિંગ, પ્રોફાઇલ્સના એસેમ્બલી અને ઉપયોગને સીધી અસર કરે છે, અને અનુગામી કાર બોડીની પરિમાણીય ચોકસાઈ પણ નક્કી કરે છે. પ્રોફાઇલ્સના બેન્ડિંગ અને ટ્વિસ્ટિંગને નિયંત્રિત કરવા અને પ્રોફાઇલ્સની પરિમાણીય ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ડાઇ સ્ટ્રક્ચર ઉપરાંત, પ્રોફાઇલ્સનું આઉટલેટ તાપમાન અને ઓનલાઈન ક્વેન્ચિંગ સ્પીડ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રભાવિત પરિબળો છે. આઉટલેટ તાપમાન જેટલું ઊંચું અને ક્વેન્ચિંગ સ્પીડ જેટલી ઝડપી હશે, પ્રોફાઇલ્સની બેન્ડિંગ અને ટ્વિસ્ટિંગ ડિગ્રી વધુ હશે. કાર બોડી માટે એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્રોફાઇલ્સ માટે, પ્રોફાઇલ્સની પરિમાણીય ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરવી અને ખાતરી કરવી જરૂરી છે કે એલોય રિવેટિંગ ક્રેક ન થાય. એલોયની પરિમાણીય ચોકસાઈ અને રિવેટિંગ ક્રેકીંગ કામગીરીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનો સૌથી સરળ રસ્તો એ છે કે એક્સટ્રુડેડ સળિયાના ગરમીના તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને ક્રેકીંગને નિયંત્રિત કરવું, જ્યારે સામગ્રીની રચના, ડાઇ સ્ટ્રક્ચર, એક્સટ્રુઝન સ્પીડ અને ક્વેન્ચિંગ સ્પીડને યથાવત રાખવી. 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે, અન્ય પ્રક્રિયાની સ્થિતિઓ યથાવત રહે છે તે આધાર હેઠળ, એક્સટ્રુઝન તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, બરછટ-દાણાવાળું સ્તર છીછરું હશે, પરંતુ ક્વેન્ચિંગ પછી પ્રોફાઇલનું વિકૃતિ વધુ હશે.
આ પેપર 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય લે છે જે સંશોધન ઑબ્જેક્ટની સમાન રચના ધરાવે છે, વિવિધ રાજ્યોમાં નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે વિવિધ એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વિવિધ વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરે છે, અને રિવેટિંગ પરીક્ષણો દ્વારા રિવેટિંગ પરીક્ષણ પર એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ સ્થિતિની અસરોનું મૂલ્યાંકન કરે છે. પ્રારંભિક પરિણામોના આધારે, 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય બોડી એક્સટ્રુઝન પ્રોફાઇલ્સના અનુગામી ઉત્પાદન માટે માર્ગદર્શન પૂરું પાડવા માટે શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા વધુ નક્કી કરવામાં આવે છે.
૧ પ્રાયોગિક સામગ્રી અને પદ્ધતિઓ
કોષ્ટક 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોયને ઓગાળીને અર્ધ-સતત કાસ્ટિંગ દ્વારા ગોળાકાર પિંડમાં તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. પછી, એકરૂપીકરણ ગરમીની સારવાર પછી, પિંડને વિવિધ તાપમાને ગરમ કરવામાં આવ્યું હતું અને 2200 ટન એક્સ્ટ્રુડર પર પ્રોફાઇલમાં બહાર કાઢવામાં આવ્યું હતું. પ્રોફાઇલ દિવાલની જાડાઈ 2.5 મીમી હતી, એક્સટ્રુઝન બેરલ તાપમાન 440±10 ℃ હતું, એક્સટ્રુઝન ડાઇ તાપમાન 470±10 ℃ હતું, એક્સટ્રુઝન ઝડપ 2.3±0.2 mm/s હતી, અને પ્રોફાઇલ ક્વેન્ચિંગ પદ્ધતિ મજબૂત પવન ઠંડક હતી. હીટિંગ તાપમાન અનુસાર, નમૂનાઓને 1 થી 3 ક્રમાંકિત કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાંથી નમૂના 1 માં સૌથી ઓછું ગરમીનું તાપમાન હતું, અને અનુરૂપ બિલેટ તાપમાન 470±5 ℃ હતું, નમૂના 2 નું અનુરૂપ બિલેટ તાપમાન 485±5 ℃ હતું, અને નમૂના 3 નું તાપમાન સૌથી વધુ હતું, અને અનુરૂપ બિલેટ તાપમાન 500±5 ℃ હતું.
કોષ્ટક 1 પરીક્ષણ એલોયની માપેલ રાસાયણિક રચના (દળ અપૂર્ણાંક/%)
સામગ્રીની રચના, ડાઇ સ્ટ્રક્ચર, એક્સટ્રુઝન સ્પીડ, ક્વેન્ચિંગ સ્પીડ જેવા અન્ય પ્રક્રિયા પરિમાણો યથાવત રહે તે શરતે, એક્સટ્રુઝન હીટિંગ તાપમાનને સમાયોજિત કરીને મેળવેલા ઉપરોક્ત નંબર 1 થી 3 નમૂનાઓ બોક્સ-પ્રકારના પ્રતિકાર ભઠ્ઠીમાં વૃદ્ધ થાય છે, અને વૃદ્ધત્વ પ્રણાલી 180 ℃/6 કલાક અને 190 ℃/6 કલાક છે. ઇન્સ્યુલેશન પછી, તેમને એર-કૂલ્ડ કરવામાં આવે છે, અને પછી રિવેટિંગ ટેસ્ટ પર વિવિધ એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ સ્થિતિઓના પ્રભાવનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે રિવેટિંગ કરવામાં આવે છે. રિવેટિંગ ટેસ્ટમાં નીચેની પ્લેટ તરીકે વિવિધ એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વિવિધ વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીઓ સાથે 2.5 મીમી જાડા 6082 એલોય અને SPR રિવેટિંગ ટેસ્ટ માટે ઉપલા પ્લેટ તરીકે 1.4 મીમી જાડા 5754-O એલોયનો ઉપયોગ થાય છે. રિવેટિંગ ડાઇ M260238 છે, અને રિવેટ C5.3×6.0 H0 છે. વધુમાં, શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાને વધુ નક્કી કરવા માટે, રિવેટિંગ ક્રેકીંગ પર એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ સ્થિતિના પ્રભાવ અનુસાર, શ્રેષ્ઠ એક્સટ્રુઝન તાપમાન પર પ્લેટ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને પછી રિવેટિંગ ક્રેકીંગ પર વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીના પ્રભાવનો અભ્યાસ કરવા માટે વિવિધ તાપમાન અને વિવિધ વૃદ્ધત્વ સમય સાથે સારવાર કરવામાં આવે છે, જેથી આખરે શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીની પુષ્ટિ કરી શકાય. વિવિધ એક્સટ્રુઝન તાપમાને સામગ્રીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનું અવલોકન કરવા માટે હાઇ-પાવર માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, યાંત્રિક ગુણધર્મોનું પરીક્ષણ કરવા માટે MTS-SANS CMT5000 શ્રેણીના માઇક્રોકોમ્પ્યુટર-નિયંત્રિત ઇલેક્ટ્રોનિક યુનિવર્સલ ટેસ્ટિંગ મશીનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને વિવિધ રાજ્યોમાં રિવેટિંગ પછી રિવેટેડ સાંધાનું અવલોકન કરવા માટે ઓછી-પાવર માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
2પ્રાયોગિક પરિણામો અને ચર્ચા
2.1 રિવેટિંગ ક્રેકીંગ પર એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ સ્થિતિની અસર
એક્સટ્રુડેડ પ્રોફાઇલના ક્રોસ સેક્શન સાથે નમૂના લેવામાં આવ્યા હતા. રફ ગ્રાઇન્ડીંગ, બારીક ગ્રાઇન્ડીંગ અને સેન્ડપેપરથી પોલિશ કર્યા પછી, નમૂનાને 8 મિનિટ માટે 10% NaOH થી કાટ કરવામાં આવ્યો હતો, અને કાળા કાટવાળા ઉત્પાદનને નાઈટ્રિક એસિડથી સાફ કરવામાં આવ્યું હતું. નમૂનાના બરછટ અનાજના સ્તરને હાઇ-પાવર માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું, જે રિવેટ બકલની બહાર સપાટી પર ઇચ્છિત રિવેટિંગ સ્થાન પર સ્થિત હતું, જેમ કે આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. નમૂના નંબર 1 ની સરેરાશ બરછટ અનાજ સ્તર ઊંડાઈ 352 μm હતી, નમૂના નંબર 2 ની સરેરાશ બરછટ અનાજ સ્તર ઊંડાઈ 135 μm હતી, અને નમૂના નંબર 3 ની સરેરાશ બરછટ અનાજ સ્તર ઊંડાઈ 31 μm હતી. બરછટ અનાજ સ્તરની ઊંડાઈમાં તફાવત મુખ્યત્વે વિવિધ એક્સટ્રુઝન તાપમાનને કારણે છે. એક્સટ્રુઝન તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, 6082 એલોયનો વિરૂપતા પ્રતિકાર ઓછો હશે, એલોય અને એક્સટ્રુઝન ડાઇ (ખાસ કરીને ડાઇ વર્કિંગ બેલ્ટ) વચ્ચેના ઘર્ષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વિરૂપતા ઊર્જા સંગ્રહ ઓછો હશે, અને રિક્રિસ્ટલાઇઝેશન ડ્રાઇવિંગ ફોર્સ ઓછો હશે. તેથી, સપાટીનું બરછટ અનાજનું સ્તર છીછરું હોય છે; એક્સટ્રુઝન તાપમાન જેટલું ઓછું હશે, વિરૂપતા પ્રતિકાર વધારે હશે, વિરૂપતા ઊર્જા સંગ્રહ વધારે હશે, તેને ફરીથી સ્થાપિત કરવું સરળ બનશે અને બરછટ અનાજનું સ્તર ઊંડું થશે. 6082 એલોય માટે, બરછટ અનાજના પુનઃસ્થાપનનું મિકેનિઝમ ગૌણ પુનઃસ્થાપન છે.
(a) મોડેલ 1
(b) મોડેલ 2
(c) મોડેલ 3
આકૃતિ 1 વિવિધ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા એક્સટ્રુડેડ પ્રોફાઇલ્સના બરછટ અનાજના સ્તરની જાડાઈ
જુદા જુદા એક્સટ્રુઝન તાપમાને તૈયાર કરાયેલા નમૂના 1 થી 3 અનુક્રમે 180 ℃/6 કલાક અને 190 ℃/6 કલાક પર વયના હતા. બે વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાઓ પછી નમૂના 2 ના યાંત્રિક ગુણધર્મો કોષ્ટક 2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. બે વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીઓ હેઠળ, 180 ℃/6 કલાક પર નમૂનાની ઉપજ શક્તિ અને તાણ શક્તિ 190 ℃/6 કલાક કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, જ્યારે બંનેનું વિસ્તરણ ખૂબ અલગ નથી, જે દર્શાવે છે કે 190 ℃/6 કલાક એક વધુ વૃદ્ધત્વ સારવાર છે. 6 શ્રેણીના એલ્યુમિનિયમ એલોયના યાંત્રિક ગુણધર્મો ઓછી વૃદ્ધત્વ સ્થિતિમાં વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાના ફેરફાર સાથે મોટા પ્રમાણમાં વધઘટ થાય છે, તેથી તે પ્રોફાઇલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની સ્થિરતા અને રિવેટિંગ ગુણવત્તાના નિયંત્રણ માટે અનુકૂળ નથી. તેથી, બોડી પ્રોફાઇલ્સ બનાવવા માટે ઓછી વૃદ્ધત્વ સ્થિતિનો ઉપયોગ કરવો યોગ્ય નથી.
કોષ્ટક 2 બે વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીઓ હેઠળ નમૂના નંબર 2 ના યાંત્રિક ગુણધર્મો
રિવેટિંગ પછી ટેસ્ટ પીસનો દેખાવ આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. જ્યારે ઊંડા બરછટ-દાણાવાળા સ્તરવાળા નંબર 1 નમૂનાને ટોચની વૃદ્ધત્વ સ્થિતિમાં રિવેટ કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે રિવેટની નીચેની સપાટી પર સ્પષ્ટ નારંગીની છાલ અને નરી આંખે દેખાતી તિરાડો હતી, જેમ કે આકૃતિ 2a માં બતાવ્યા પ્રમાણે. અનાજની અંદર અસંગત દિશાને કારણે, વિકૃતિ દરમિયાન વિકૃતિની ડિગ્રી અસમાન હશે, જે અસમાન સપાટી બનાવશે. જ્યારે અનાજ બરછટ હોય છે, ત્યારે સપાટીની અસમાનતા મોટી થાય છે, જે નરી આંખે દેખાતી નારંગીની છાલની ઘટના બનાવે છે. જ્યારે એક્સટ્રુઝન તાપમાન વધારીને તૈયાર કરાયેલ છીછરા બરછટ-દાણાવાળા સ્તર સાથે નંબર 3 નમૂનાને ટોચની વૃદ્ધત્વ સ્થિતિમાં રિવેટ કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે રિવેટની નીચેની સપાટી પ્રમાણમાં સરળ હતી, અને ક્રેકીંગ ચોક્કસ હદ સુધી દબાવવામાં આવી હતી, જે ફક્ત માઇક્રોસ્કોપ મેગ્નિફિકેશન હેઠળ જ દેખાતી હતી, જેમ કે આકૃતિ 2b માં બતાવ્યા પ્રમાણે. જ્યારે નંબર 3 નમૂના વધુ વૃદ્ધત્વ સ્થિતિમાં હતો, ત્યારે આકૃતિ 2c માં બતાવ્યા પ્રમાણે, માઇક્રોસ્કોપ મેગ્નિફિકેશન હેઠળ કોઈ ક્રેકીંગ જોવા મળી ન હતી.
(a) નરી આંખે દેખાતી તિરાડો
(b) માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ દેખાતી થોડી તિરાડો
(c) કોઈ તિરાડો નહીં
આકૃતિ 2 રિવેટિંગ પછી ક્રેકીંગની વિવિધ ડિગ્રી
રિવેટિંગ પછીની સપાટી મુખ્યત્વે ત્રણ અવસ્થામાં હોય છે, એટલે કે, નરી આંખે દેખાતી તિરાડો (“×” ચિહ્નિત), માઇક્રોસ્કોપ મેગ્નિફિકેશન હેઠળ દેખાતી થોડી તિરાડો (“△” ચિહ્નિત), અને કોઈ તિરાડો નહીં (“○” ચિહ્નિત). બે વૃદ્ધત્વ પ્રણાલીઓ હેઠળ ઉપરોક્ત ત્રણ સ્થિતિ નમૂનાઓના રિવેટિંગ મોર્ફોલોજી પરિણામો કોષ્ટક 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. તે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા સતત હોય છે, ત્યારે ઉચ્ચ એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને પાતળા બરછટ અનાજ સ્તરવાળા નમૂનાનું રિવેટિંગ ક્રેકિંગ પ્રદર્શન ઊંડા બરછટ અનાજ સ્તરવાળા નમૂના કરતા વધુ સારું હોય છે; જ્યારે બરછટ અનાજ સ્તર સ્થિર હોય છે, ત્યારે ઓવર-એજિંગ સ્થિતિનું રિવેટિંગ ક્રેકિંગ પ્રદર્શન પીક એજિંગ સ્થિતિ કરતા વધુ સારું હોય છે.
કોષ્ટક 3 બે પ્રક્રિયા પ્રણાલીઓ હેઠળ નમૂના 1 થી 3 ના રિવેટિંગ દેખાવ
પ્રોફાઇલ્સના અક્ષીય સંકોચન ક્રેકીંગ વર્તણૂક પર અનાજના આકારવિજ્ઞાન અને વૃદ્ધત્વની સ્થિતિની અસરોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. અક્ષીય સંકોચન દરમિયાન સામગ્રીની તાણ સ્થિતિ સ્વ-પિયર્સિંગ રિવેટિંગ સાથે સુસંગત હતી. અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું કે તિરાડો અનાજની સીમાઓમાંથી ઉદ્ભવી હતી, અને Al-Mg-Si એલોયની ક્રેકીંગ પદ્ધતિ સૂત્ર દ્વારા સમજાવવામાં આવી હતી.
σapp એ સ્ફટિક પર લાગુ થતો તણાવ છે. જ્યારે ક્રેક થાય છે, ત્યારે σapp એ તાણ શક્તિને અનુરૂપ સાચા તણાવ મૂલ્યની બરાબર હોય છે; σa0 એ ઇન્ટ્રાક્રિસ્ટલાઇન સ્લાઇડિંગ દરમિયાન અવક્ષેપનો પ્રતિકાર છે; Φ એ તાણ સાંદ્રતા ગુણાંક છે, જે અનાજના કદ d અને સ્લિપ પહોળાઈ p સાથે સંબંધિત છે.
પુનઃક્રિસ્ટલાઇઝેશનની તુલનામાં, તંતુમય અનાજનું માળખું ક્રેકીંગ અટકાવવા માટે વધુ અનુકૂળ છે. મુખ્ય કારણ એ છે કે અનાજના શુદ્ધિકરણને કારણે અનાજનું કદ d નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, જે અનાજની સીમા પર તણાવ સાંદ્રતા પરિબળ Φ ને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, જેનાથી ક્રેકીંગ અટકાવી શકાય છે. તંતુમય માળખાની તુલનામાં, બરછટ અનાજ સાથે પુનઃક્રિસ્ટલાઇઝ્ડ એલોયનું તણાવ સાંદ્રતા પરિબળ Φ પહેલા કરતા લગભગ 10 ગણું વધારે છે.
પીક એજિંગની તુલનામાં, ઓવર-એજિંગ સ્થિતિ ક્રેકીંગ અવરોધ માટે વધુ અનુકૂળ છે, જે એલોયની અંદર વિવિધ વરસાદ તબક્કાની સ્થિતિઓ દ્વારા નક્કી થાય છે. પીક એજિંગ દરમિયાન, 6082 એલોયમાં 20-50 nm 'β (Mg5Si6) તબક્કાઓ અવક્ષેપિત થાય છે, જેમાં મોટી સંખ્યામાં અવક્ષેપિત અને નાના કદ હોય છે; જ્યારે એલોય વધુ વૃદ્ધત્વમાં હોય છે, ત્યારે એલોયમાં અવક્ષેપિતની સંખ્યા ઘટે છે અને કદ મોટું થાય છે. વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા અવક્ષેપ એલોયની અંદર અવ્યવસ્થાની ગતિને અસરકારક રીતે અટકાવી શકે છે. અવ્યવસ્થા પર તેનું પિનિંગ બળ અવક્ષેપિત તબક્કાના કદ અને વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક સાથે સંબંધિત છે. પ્રયોગમૂલક સૂત્ર છે:
f એ અવક્ષેપિત તબક્કાનો વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક છે; r એ તબક્કાનું કદ છે; σa એ તબક્કા અને મેટ્રિક્સ વચ્ચેની ઇન્ટરફેસ ઊર્જા છે. સૂત્ર બતાવે છે કે અવક્ષેપિત તબક્કાનું કદ જેટલું મોટું અને વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક જેટલું નાનું હશે, વિસ્થાપન પર તેનું પિનિંગ ફોર્સ જેટલું નાનું હશે, એલોયમાં વિસ્થાપન શરૂ થવાનું એટલું જ સરળ બનશે, અને એલોયમાં σa0 પીક એજિંગથી ઓવર-એજિંગ અવસ્થામાં ઘટશે. જો σa0 ઘટે છે, જ્યારે એલોય પીક એજિંગથી ઓવર-એજિંગ અવસ્થામાં જાય છે, ત્યારે એલોય ક્રેકિંગ સમયે σapp મૂલ્ય વધુ ઘટે છે, જેના પરિણામે અનાજની સીમા પર અસરકારક તાણમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે (σapp-σa0). ઓવર-એજિંગની અનાજ સીમા પર અસરકારક તાણ પીક એજિંગ સમયે તેના લગભગ 1/5 છે, એટલે કે, ઓવર-એજિંગ અવસ્થામાં અનાજ સીમા પર ક્રેક થવાની શક્યતા ઓછી છે, જેના પરિણામે એલોયનું રિવેટિંગ પ્રદર્શન સારું થાય છે.
૨.૨ એક્સટ્રુઝન તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા પ્રણાલીનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન
ઉપરોક્ત પરિણામો અનુસાર, એક્સટ્રુઝન તાપમાન વધારવાથી બરછટ-દાણાવાળા સ્તરની ઊંડાઈ ઓછી થઈ શકે છે, જેનાથી રિવેટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સામગ્રીના ક્રેકીંગને અટકાવી શકાય છે. જો કે, ચોક્કસ એલોય રચના, એક્સટ્રુઝન ડાઇ સ્ટ્રક્ચર અને એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયાના આધારે, જો એક્સટ્રુઝન તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય, તો એક તરફ, અનુગામી ક્વેન્ચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રોફાઇલની બેન્ડિંગ અને ટ્વિસ્ટિંગ ડિગ્રી વધુ ખરાબ થશે, જેના કારણે પ્રોફાઇલ કદ સહિષ્ણુતા જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરશે નહીં, અને બીજી તરફ, તે એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયા દરમિયાન એલોયને સરળતાથી ઓવરબર્ન કરશે, જેનાથી સામગ્રી સ્ક્રેપિંગનું જોખમ વધશે. રિવેટિંગ સ્થિતિ, પ્રોફાઇલ કદ પ્રક્રિયા, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા વિન્ડો અને અન્ય પરિબળોને ધ્યાનમાં લેતા, આ એલોય માટે વધુ યોગ્ય એક્સટ્રુઝન તાપમાન 485 ℃ કરતા ઓછું નથી, એટલે કે, નમૂના નંબર 2. શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા સિસ્ટમની પુષ્ટિ કરવા માટે, નમૂના નંબર 2 ના આધારે વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી હતી.
180 ℃, 185 ℃ અને 190 ℃ તાપમાને જુદા જુદા વૃદ્ધત્વ સમયે નમૂના નંબર 2 ના યાંત્રિક ગુણધર્મો આકૃતિ 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જે ઉપજ શક્તિ, તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણ છે. આકૃતિ 3a માં બતાવ્યા પ્રમાણે, 180 ℃ હેઠળ, વૃદ્ધત્વ સમય 6 કલાકથી 12 કલાક સુધી વધે છે, અને સામગ્રીની ઉપજ શક્તિમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થતો નથી. 185 ℃ હેઠળ, જેમ જેમ વૃદ્ધત્વ સમય 4 કલાકથી 12 કલાક સુધી વધે છે, ઉપજ શક્તિ પહેલા વધે છે અને પછી ઘટે છે, અને ઉચ્ચતમ શક્તિ મૂલ્યને અનુરૂપ વૃદ્ધત્વ સમય 5-6 કલાક છે. 190 ℃ હેઠળ, જેમ જેમ વૃદ્ધત્વ સમય વધે છે, ઉપજ શક્તિ ધીમે ધીમે ઘટે છે. એકંદરે, ત્રણ વૃદ્ધત્વ તાપમાને, વૃદ્ધત્વ તાપમાન જેટલું ઓછું હશે, સામગ્રીની ટોચની શક્તિ વધુ હશે. આકૃતિ 3b માં તાણ શક્તિની લાક્ષણિકતાઓ આકૃતિ 3a માં ઉપજ શક્તિ સાથે સુસંગત છે. આકૃતિ 3c માં બતાવેલ વિવિધ વૃદ્ધત્વ તાપમાન પર વિસ્તરણ 14% અને 17% ની વચ્ચે છે, જેમાં કોઈ સ્પષ્ટ ફેરફાર પેટર્ન નથી. આ પ્રયોગ પીક એજિંગથી ઓવર-એજિંગ સ્ટેજનું પરીક્ષણ કરે છે, અને નાના પ્રાયોગિક તફાવતોને કારણે, પરીક્ષણ ભૂલ ફેરફાર પેટર્નને અસ્પષ્ટ બનાવે છે.
આકૃતિ.3 વિવિધ વૃદ્ધત્વ તાપમાન અને વૃદ્ધત્વ સમયે સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મો
ઉપરોક્ત વૃદ્ધત્વ સારવાર પછી, રિવેટેડ સાંધાના ક્રેકીંગનો સારાંશ કોષ્ટક 4 માં આપવામાં આવ્યો છે. કોષ્ટક 4 પરથી જોઈ શકાય છે કે સમય વધવા સાથે, રિવેટેડ સાંધાના ક્રેકીંગને ચોક્કસ હદ સુધી દબાવવામાં આવે છે. 180 ℃ ની સ્થિતિમાં, જ્યારે વૃદ્ધત્વનો સમય 10 કલાકથી વધુ હોય છે, ત્યારે રિવેટેડ સાંધાનો દેખાવ સ્વીકાર્ય સ્થિતિમાં હોય છે, પરંતુ અસ્થિર હોય છે. 185 ℃ ની સ્થિતિમાં, 7 કલાક સુધી વૃદ્ધત્વ પછી, રિવેટેડ સાંધાના દેખાવમાં કોઈ તિરાડો હોતી નથી અને સ્થિતિ પ્રમાણમાં સ્થિર હોય છે. 190 ℃ ની સ્થિતિમાં, રિવેટેડ સાંધાના દેખાવમાં કોઈ તિરાડો હોતી નથી અને સ્થિતિ સ્થિર હોય છે. રિવેટિંગ પરીક્ષણ પરિણામો પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે એલોય વધુ વૃદ્ધ સ્થિતિમાં હોય છે ત્યારે રિવેટિંગ કામગીરી વધુ સારી અને વધુ સ્થિર હોય છે. બોડી પ્રોફાઇલના ઉપયોગ સાથે, 180 ℃/10~12 કલાક પર રિવેટિંગ OEM દ્વારા નિયંત્રિત ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની ગુણવત્તા સ્થિરતા માટે અનુકૂળ નથી. રિવેટેડ સાંધાની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, વૃદ્ધત્વનો સમય વધુ લંબાવવાની જરૂર છે, પરંતુ વૃદ્ધત્વના સમયની ચકાસણી પ્રોફાઇલ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો અને ખર્ચમાં વધારો તરફ દોરી જશે. 190 ℃ ની સ્થિતિમાં, બધા નમૂનાઓ રિવેટિંગ ક્રેકીંગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, પરંતુ સામગ્રીની મજબૂતાઈમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. વાહન ડિઝાઇનની જરૂરિયાતો અનુસાર, 6082 એલોયની ઉપજ શક્તિ 270 MPa કરતા વધારે હોવાની ખાતરી આપવી આવશ્યક છે. તેથી, 190 ℃ નું વૃદ્ધત્વ તાપમાન સામગ્રીની મજબૂતાઈની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરતું નથી. તે જ સમયે, જો સામગ્રીની મજબૂતાઈ ખૂબ ઓછી હોય, તો રિવેટેડ સાંધાની નીચેની પ્લેટની શેષ જાડાઈ ખૂબ ઓછી હશે. 190 ℃/8 કલાક પર વૃદ્ધત્વ પછી, રિવેટેડ ક્રોસ-સેક્શનલ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે કે શેષ જાડાઈ 0.26 મીમી છે, જે ≥0.3 મીમીની સૂચક જરૂરિયાતને પૂર્ણ કરતી નથી, જેમ કે આકૃતિ 4a માં બતાવ્યા પ્રમાણે. વ્યાપક રીતે ધ્યાનમાં લેતા, શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ તાપમાન 185 ℃ છે. 7 કલાક સુધી વૃદ્ધ થયા પછી, સામગ્રી સ્થિર રીતે રિવેટિંગ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, અને તાકાત કામગીરીની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. વેલ્ડીંગ વર્કશોપમાં રિવેટિંગ પ્રક્રિયાની ઉત્પાદન સ્થિરતાને ધ્યાનમાં લેતા, શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ સમય 8 કલાક તરીકે નક્કી કરવાનો પ્રસ્તાવ છે. આ પ્રક્રિયા સિસ્ટમ હેઠળ ક્રોસ-સેક્શનલ લાક્ષણિકતાઓ આકૃતિ 4b માં બતાવવામાં આવી છે, જે ઇન્ટરલોકિંગ ઇન્ડેક્સ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે. ડાબી અને જમણી ઇન્ટરલોક 0.90 mm અને 0.75 mm છે, જે ≥0.4 mm ની ઇન્ડેક્સ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે, અને નીચેની અવશેષ જાડાઈ 0.38 mm છે.
કોષ્ટક 4 જુદા જુદા તાપમાને અને જુદા જુદા વૃદ્ધત્વ સમયે નમૂના નંબર 2 નું ક્રેકીંગ
આકૃતિ.4 વિવિધ વૃદ્ધત્વ અવસ્થામાં 6082 તળિયાની પ્લેટોના રિવેટેડ સાંધાઓની ક્રોસ-સેક્શનલ લાક્ષણિકતાઓ
૩ નિષ્કર્ષ
6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્રોફાઇલ્સનું એક્સટ્રુઝન તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, એક્સટ્રુઝન પછી સપાટી પરનું બરછટ-દાણાવાળું સ્તર છીછરું હશે. છીછરા બરછટ-દાણાવાળા સ્તરની જાડાઈ અનાજની સીમા પર તણાવ સાંદ્રતા પરિબળને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, જેનાથી રિવેટિંગ ક્રેકીંગ અટકાવી શકાય છે. પ્રાયોગિક સંશોધનોએ નક્કી કર્યું છે કે શ્રેષ્ઠ એક્સટ્રુઝન તાપમાન 485 ℃ કરતા ઓછું નથી.
જ્યારે 6082 એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્રોફાઇલના બરછટ-દાણાવાળા સ્તરની જાડાઈ સમાન હોય છે, ત્યારે ઓવર-એજિંગ સ્થિતિમાં એલોયની અનાજની સીમાનો અસરકારક તણાવ પીક એજિંગ સ્થિતિ કરતા ઓછો હોય છે, રિવેટિંગ દરમિયાન ક્રેકીંગનું જોખમ ઓછું હોય છે, અને એલોયનું રિવેટિંગ પ્રદર્શન વધુ સારું હોય છે. રિવેટિંગ સ્થિરતા, રિવેટેડ જોઈન્ટ ઇન્ટરલોકિંગ મૂલ્ય, હીટ ટ્રીટમેન્ટ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને આર્થિક લાભોના ત્રણ પરિબળોને ધ્યાનમાં લેતા, એલોય માટે શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધત્વ પ્રણાલી 185℃/8h નક્કી કરવામાં આવે છે.
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-૦૫-૨૦૨૫
