المعرفه

التطور التكنولوجي الحديث في صناعة الطيران والسيارات والبحرية والبناء والترفيه قد جعل الطلب على المواد ذات القوة العالية إلى نسبة الوزن ، ومعامل محددة عالية ، ومقاومة جيدة للتآكل وموصلية حرارية جيدة في ازدياد. يوفر الألومنيوم وسبائكه مزيجًا من الخصائص الهائلة.

ويرتبط تجهيز سبائك الألومنيوم من الصب إلى المنتج النهائي مع عدد كبير من الظواهر المعدنية. من أجل زيادة تحسين وتحسين طرق العملية والسبائك ، من الضروري فهم شامل للمعالجات الميكانيكية الحرارية من خلال الملاحظات التجريبية والنمذجة الفيزيائية.

رولينج هي عملية ميكانيكية تشارك في العديد من عمليات معالجة المعادن. منتجات الألمنيوم المدرفلة هي مواد أساسية لحياتنا اليومية. تستخدم المنتجات السميكة كأعضاء هيكلية لعربات السكك الحديدية والطائرات ، وتستخدم المنتجات الرقيقة كمواد تغليف مثل علب الألمنيوم ورقائق الألمنيوم .

تشكل المنتجات المدرفلة ، مثل الألواح والصفائح والرقائق ، حوالي 50٪ من جميع سبائك الألومنيوم المستخدمة. في أمريكا الشمالية ، تستهلك صناعة التغليف غالبية الصفائح المعدنية والرقائق المعدنية لصنع علب المشروبات وحاويات رقائق الخبز ولفائف الرقائق المعدنية. تُستخدم الألواح على نطاق واسع في بناء الأسقف والانحياز ، وفي نقل هياكل الطائرات والمركبات البرية والسكك الحديدية ، وفي التطبيقات البحرية ، بما في ذلك المنصات البحرية ، والهياكل الفخمة وجسم القوارب.

أيضًا ، على الرغم من استخدام القليل نسبيًا حاليًا في تصنيع السيارات ذات الإنتاج الكبير ، فمن المتوقع أن يشهد العقد المقبل استخدام ألواح لكل من إطارات الفضاء ولوحات الهيكل ، وهو سوق يمكن أن يضاهي بسهولة 2 مليون طن المستخدمة الآن في المشروبات علب. تُستخدم اللوحة في هياكل الطائرات والمركبات العسكرية والجسور والبُنى الفوقية للسفن والأوعية المبردة والكيميائية ولوحة الأدوات لإنتاج المنتجات البلاستيكية. تشتمل تطبيقات الرقائق المعدنية خارج التغليف على المعدات الكهربائية ، والعزل للمباني ، والطباعة الحجرية والرقائق للمبادلات الحرارية.

يعرض الشكل 1 عمليات تصنيع منتجات الألمنيوم المدلفن . يتم تقسيم المعدات الدارجة تقريبًا إلى ثلاثة أنواع ؛ وهي مصانع الدرفلة الساخنة ، وطواحين الدرفلة الباردة ، وطواحين الرقائق. عادة ، يتم تنفيذ الدرفلة عن طريق تطبيق حمولة على المواد من خلال إجبارها عموديا من خلال زوج من لفات العمل. يتم تشوه لفائف العمل بسبب الحمل العالي أثناء عملية التدحرج. وبالتالي ، يتم تشويه الأشكال من الشرائط المدرفلة. من أجل معالجة هذه المشكلة ، يتم تثبيت لفة احتياطية واحدة أو أكثر أعلاه وتحت كل ورقة عمل من أجل الحد من التشوه.

الشكل 1: عملية الألومنيوم المتداول

يتم تنفيذ عملية التدوير الساخن عند أعلى درجة حرارة ممكنة لتقليل إجهاد التدفق من أجل تقليل الأحمال وتحقيق تخفيضات عالية. يُفرض حد أقصى لدرجة الحرارة على الحاجة إلى التحكم في التبلور والهطول ، اعتمادًا على السبائك ، وكذلك بسبب حدوث الالتقاط. أثناء الدرفلة التقليدية ، يتغير الهيكل الخشن كما هو الحال في الهيكل المشوه وإعادة التبلور الذي يكون له حجم حبة أدق بكثير. يتم سحق الرواسب الأولية الخشنة وتصبح موزعة بالتساوي. انخفاض درجات الحرارة أثناء التدحرج وزيادة تركيز الشواغر في الشبكة بسبب التشوه يؤدي إلى مزيد من هطول الأمطار في المراحل الثانوية.

فيما يتعلق بالبنية المجهرية ، يمكن اعتبار الدرفلة الساخنة على أنها سلسلة من التشوه والصلب. أكثر السمات المعدنية السائدة هي إعادة التبلور وتطوير التوجهات البلورية المفضلة (الملمس). كلتا العمليتين مترابطتان وتتأثران بهطول الأمطار المستمر. يتم تحديد إعادة التبلور بشكل خاص بواسطة نظام السبائك وظروف المعالجة. في حالة الألمنيوم عالي النقاء ، تكون قابلية نقل الحبيبات عالية وتظهر المواد بالفعل إعادة بلورة سريعة أثناء المعالجة (إعادة التبلور الديناميكي).

ومع ذلك ، في السبائك الصناعية المعتادة ، يمكن ملاحظة إعادة التبلور الديناميكي فقط في درجات حرارة عالية للغاية ، حيث يكون التأثير ناتجًا أساسًا عن الانتفاخ المحلي لحدود الحبوب وليس عن النواة والنمو. بالنسبة لهذه المواد ، تتم عملية إعادة التبلور عادةً خلال فترات التداخل أو بعد التدحرج في درجات حرارة مرتفعة (إعادة التبلور الديناميكي أو الثابت). في السبائك النقية تجاريا مثل AA1050 ، التي تستخدم عادة لتعبئة رقائق أو ورقة ليثوغرافية ، تتفاعل العناصر ذات القابلية للذوبان المنخفضة ، مثل Fe و Si ، مع حدود الحبوب وتعرقل إعادة التبلور بكفاءة عندما تكون موجودة في صورة رواسب مشتتة بدقة.

وجود Mn و Cr يسبب نفس التأثير ما لم تكن العناصر مرتبطة بالفعل في جزيئات خشنة. ضمن نظام سبائك Al-Mg-Mn ، المستخدم بكميات كبيرة في علب المشروبات أو مكونات السيارات ، تغطي إعادة التبلور نطاقًا واسعًا في نطاق الظروف الصناعية ، وبالتالي يمكن أن تتأثر بدرجة كبيرة باختيار المعلمات المتداول. في الممارسة الصناعية ، يمكن الحصول على الهيكل المعاد بلورته في علاج صلب منفصل ، لكن التقنيات الأكثر تطوراً تستخدم التلدين الذاتي على الملف من حرارة التدحرج.

في المطحنة الساخنة التقليدية ، يتم غارقة سبائك الألمنيوم في الأفران قبل إحضارها إلى المطحنة العكسية أو المنكسرة لتخفيضها إلى شريط طويل ونحيف. بمجرد تقليص الشريط بشكل كبير ، يتم تمريره إلى مطحنة التشطيب ، وهي سلسلة من اللفائف إلى أسفل على نفس الخط ، حيث يتم تقليلها إلى السماكة النهائية قبل أن يتم لفها في نهاية العملية. يلقي خط الدرفلة المستمر بلاطة رفيعة مستمرة ، تتقدم خلال مطحنة خشنة ، ثم مطحنة تشطيب قبل أن يتم لفها ، كل ذلك في عملية واحدة مستمرة. مطحنة الصفيح بها مطحنة تكسير واحدة وطاحونة تشطيب منفصلة. يتم تمرير اللوحة مرارًا وتكرارًا تحت نفس المطحنة حتى يتم الحصول على السماكة النهائية.

يوضح الشكل 2 مثال على تكوينات طواحين الألمنيوم الساخنة. تكوين طواحين الدرفلة يختلف باختلاف كمية الإنتاج المقصودة. تستخدم مطاحن Singlestand لإنتاج منتجات متنوعة على نطاق واسع بكميات صغيرة ، في حين تستخدم المطاحن الاحتياطية للإنتاج بالجملة. في السنوات الأخيرة ، كانت هناك ممارسة شائعة بشكل ملحوظ تتمثل في بدء التشغيل باستخدام المطاحن الفردية من أجل تقليل الاستثمار الأولي وإضافة مصانع الدرفلة بما يتماشى مع الطلب المتزايد لجعل الانتقال إلى مصانع قائمة بذاتها.

تواجه مصانع الدرفلة على الساخن للألومنيوم مشاكل في طلاء الأسطوانة ، حيث يؤثر المسحوق المصنوع من الألمنيوم على سطح لفائف العمل على جودة سطح الشرائح المدرفلة. يتم تثبيت لفائف الفرشاة والآليات الخاصة الأخرى في مصانع لفافة الألمنيوم كإجراءات مضادة لمثل هذه المشاكل.

المصادر: إجمالي المواد