Pemrosesan Pengadukan Gesekan Aditif: Teknik Modifikasi dan Perbaikan Permukaan Tingkat Lanjut

Temukan potensi pemrosesan aduk gesekan aditif (AFSP) untuk modifikasi dan perbaikan permukaan. Jelajahi proses utama, manfaat, dan aplikasi AFSP yang sedang berkembang dalam menciptakan material yang kuat dan berkinerja tinggi.

Berbeda dengan strategi perakitan konvensional, penanganan campuran gosok menawarkan manfaat penting sebagai cara yang bebas kontaminasi dan hemat energi untuk campuran material permukaan yang canggih. Artikel ini bermaksud untuk mensurvei status yang sedang berlangsung dan pintu terbuka yang berharga yang dikelola dengan biaya oleh satu variasi emanen penanganan campuran kontak yang dikenal sebagai penanganan campuran kisi-kisi zat tambahan, atau pemrosesan gesekan gesekan aditif. Garis besar ringkas dari sistem AFSP dan pada awalnya diperkenalkan pada standar dasar.

Pemrosesan Pengadukan Gesekan Aditif: Modifikasi dan Perbaikan Permukaan

Artikel ini dimulai dengan Pendahuluan yang memberikan gambaran umum tentang pemrosesan aditif gesekan aduk (AFSP) dan signifikansinya dalam rekayasa permukaan material. Kemudian merinci Teknik Adukan Gesekan Aditif, yang mencakup prosedur pemrosesan, batasan proses utama, dan desain alat. Selanjutnya, fokus bergeser ke Penyempurnaan Struktur Mikro, membahas penyempurnaan butiran di zona yang diproses, dampak batas interaksi pada butiran, dan peran geometri pahat.

Penanganan campuran kisi-kisi adalah strategi penciptaan kondisi kuat tingkat tinggi yang semakin banyak digunakan untuk aplikasi perancangan permukaan material. teknik inovatifnya meningkatkan struktur mikro, mengintegrasikan penguat komposit, dan menawarkan ketahanan aus yang unggul untuk berbagai aplikasi di dirgantara dan otomotif industri. Dengan memanfaatkan standar perubahan bentuk plastik ekstrem yang dibatasi pada suhu tinggi, penanganan campuran kisi memberdayakan penyesuaian struktur mikro permukaan yang dekat dengan hamburan partikulat pendukung. Hal ini memberdayakan pembuatan lapisan komposit baru yang memberikan sifat ramping pada permukaan logam.

Setelah itu, perspektif utama yang berdampak pada penyempurnaan mikrostruktur diperiksa bersama dengan metodologi untuk penyambungan penyangga komposit. Kerangka kerja yang dibuat melalui proses pengadukan gesekan aditif yang mengandung senyawa logam yang didukung dengan partikulat keramik dan karbon diulas. Pada akhirnya, aplikasi yang sedang berkembang difokuskan pada perubahan permukaan dan perbaikan material di mana penanganan campuran kisi-kisi zat aditif menunjukkan potensi yang menjanjikan.

Strategi Penanganan Campuran Penggilingan Zat Tambahan

Prosedur Penanganan

Penanganan campuran penggilingan zat aditif aditif friction stir processing (AFSP) adalah metode penanganan keadaan yang kuat mengingat standar campuran kisi-kisi teknik pengelasan. Dalam AFSP, perangkat yang tidak dapat dikonsumsi dengan pin dan bahu diputar dan menukik ke dalam material yang akan ditangani. Intensitas gesekan dihasilkan pada titik interaksi antara bahu pemutar dan benda kerja, yang mendorong terjadinya plastisisasi terbatas pada material. Pin instrumen memadukan bahan plastis untuk mencapai pencampuran dan penyebaran partikulat pendukung.

Penanganan ini terjadi di bawah titik larut material sehingga dampak yang tidak diinginkan terkait dengan siklus tahap fluida, misalnya, porositas dan tekanan yang tersisa dapat dijauhkan. AFSP menawarkan manfaat lebih dari metode penyesuaian permukaan konvensional, misalnya, perintah akurasi atas input panas tanpa perubahan tahap. Perangkat ini dapat disilangkan di atas substrat pada contoh sedemikian rupa sehingga daerah tertentu mendapatkan penanganan yang terfokus. Hal ini memberdayakan finishing dan desain yang akan diberikan pada permukaan material.

Batasan Proses

Sifat dan kualitas yang ditangani finishing permukaan bergantung sepenuhnya pada batas-batas yang digunakan selama pemrosesan pengadukan gesekan aditif. Batas-batas utama yang dapat dikontrol menggabungkan kecepatan pivot perangkat, kecepatan lintas instrumen, gaya hub yang diterapkan, titik kemiringan peralatan, dan kedalaman terjun dari pin perangkat. Batas-batas ini berdampak pada usia intensitas pada antarmuka benda kerja instrumen dan kecepatan perubahan bentuk material Ning. Kecepatan putaran mempengaruhi usia intensitas gesekan sementara kecepatan cross over mengontrol hamburan panas dan laju aliran material. Gaya hub menahan instrumen agar tidak bergerak terhadap substrat. Pengaturan yang sesuai dari batas-batas ini sangat penting untuk mencapai permukaan bebas ketidaksempurnaan dengan sifat-sifat canggih.

Rencana Instrumen

Rancangan instrumen pemrosesan pengaduk gesekan aditif, terutama bahu dan pin, juga memengaruhi hasil penanganan. Jarak bahu yang lebih besar di seluruh peningkatan wilayah kontak untuk usia panas namun juga dapat menghancurkan tekanan peralatan. Profil pin termasuk rencana yang dirangkai, bergalur atau berfitur bekerja dengan kendaraan material yang dikembangkan lebih lanjut yang kontras dengan pin berbentuk barel langsung. Bahu instrumen dapat direncanakan dengan profil, misalnya, perkamen atau contoh spiral untuk memusatkan tekanan. Material instrumen dengan kekuatan tinggi, kekokohan yang kuat, dan hambatan keausan seperti baja H13 atau tungsten karbida memungkinkan penanganan material tambahan yang merepotkan. Konfigurasi instrumen disederhanakan dengan mempertimbangkan sifat material substrat dan penambahan dukungan, jika ada.

Penyempurnaan Struktur Mikro

Penghalusan Butir di Zona yang Ditangani

Selama pemrosesan pengadukan gesekan aditif, ekstrem Varian plastik diberikan pada bahan benda kerja di bawah bahu perangkat. Saat material terpapar deformasi plastis yang ekstrem ini pada suhu yang dinaikkan yang dialami pada antarmuka benda kerja perangkat, rekristalisasi dinamis dari butiran terjadi. Hal ini mendorong perubahan struktur mikro berbutir kasar yang mendasarinya menjadi struktur butiran yang lebih baik dan sama rata di zona campuran. Laju distorsi plastis yang ekstrem dan usia intensitas dapat dikontrol melalui batas-batas AFSP untuk mencapai berbagai tingkat penyempurnaan struktur mikro. Kecepatan rotasi yang lebih tinggi, beban yang sangat penting, dan kecepatan lintas mendukung rekristalisasi unik yang lebih penting karena kendaraan material yang ditingkatkan dan suhu homolog yang lebih tinggi tercapai.

Dampak Batas Interaksi pada Butir

Ukuran butiran yang dihasilkan di zona campuran sangat bergantung pada batas AFSP yang dipilih. Penelitian telah menunjukkan bahwa kecepatan putar perangkat yang lebih tinggi, dengan menciptakan intensitas gesekan yang lebih tinggi, menghasilkan butiran rekristalisasi yang lebih besar karena adanya peluang yang lebih besar untuk pengembangan butiran pada suhu yang lebih tinggi. Sebaliknya, kecepatan cross over yang lebih tinggi pada perangkat menyebabkan laju pendinginan yang lebih cepat dan mengharuskan pengembangan butiran, akibatnya menghasilkan ukuran butiran yang lebih baik. Selain itu, faktor proses seperti gaya hub, profil pin, dan jumlah lintasan juga memengaruhi tingkat plastisisasi dan rekristalisasi, dan akibatnya atribut butiran terakhir pada permukaan yang ditangani AFSP.

Pekerjaan Matematika Perangkat Keras

Matematika pemrosesan pengadukan gesekan aditif dari perangkat v secara keseluruhan berdampak pada struktur butiran yang dihasilkan, yang disebabkan oleh konsekuensinya terhadap usia panas dan aliran material. Jarak yang lebih jauh pada bahu akan meningkatkan permukaan kontak untuk masukan panas selama penanganan. Meskipun demikian, hal ini juga dapat memperparah perkembangan deformitas pada waktu tertentu. Pin instrumen yang disertakan dengan profil seperti senar atau woodwind bekerja dengan kendaraan yang lebih baik dari bahan plastis yang kontras dengan pin berbentuk tabung dasar, meningkatkan rekristalisasi. Banyaknya lintasan dengan instrumen juga dapat memperhalus butiran karena puntiran plastik yang terkumpul pada setiap lintasan. Pada umumnya, konfigurasi perangkat yang disederhanakan yang disesuaikan secara khusus untuk kerangka kerja pendukung substrat tertentu merupakan dasar untuk memahami tingkat perubahan struktur mikro sepenuhnya selama AFSP.

Perubahan Permukaan dan Pembuatan Komposit

Mendukung Teknik Sekering

Untuk pembuatan komposit permukaan yang menggunakan proses pengadukan gesekan aditif, partikel pendukung harus dihadirkan dan disebarkan di dalam material substrat. Teknik normal termasuk mengisi alur yang dikerjakan di dalam substrat proses finishing permukaan dengan penyangga partikulat sebelum ditangani. Di sisi lain, organisasi bukaan atau lesung pipit yang terganggu secara visual dapat diisi dengan benteng. Teknik pengisian alur memungkinkan ukuran perluasan penyangga yang paling penting karena takik yang terisi akan tercampur tertutup selama AFSP. Menempelkan atau memercikkan lapisan penyangga secara langsung pada permukaan substrat adalah metodologi lain, namun untuk mencapai penyebaran yang seragam dapat menjadi tantangan. Metode sekering pendukung yang digunakan bergantung pada faktor-faktor seperti aspek takik, kualitas molekul, dan sifat komposit yang ditentukan.

Kerangka Kerja yang Dibuat

Berbagai macam kerangka pendukung substrat telah dibuat menjadi komposit permukaan dengan menggunakan Additive Friction Stir Processing. Komposit magnesium dan aluminium umumnya biasanya digunakan sebagai substrat karena bobotnya yang ringan dan sifat mekaniknya. Benteng menggabungkan oksida yang dibakar seperti alumina dan silika yang meningkatkan kekerasan dan hambatan keausan. Karbida seperti silikon karbida dan mengubah kekuatan kenaikan karbida logam. Partikel tanah yang tidak biasa dalam kombinasi magnesium menyempurnakan butiran kerangka. Struktur nano karbon seperti graphene dan tabung nano karbon memberikan konduktivitas minyak dan listrik yang kuat. Campuran silang dari berbagai benteng juga sedang diselidiki.

Sifat-sifat yang Muncul dari Komposit

Sifat-sifat komposit permukaan pemrosesan gesekan aditif yang diproses dengan pengadukan gesekan sangat dipengaruhi oleh penghalusan butiran yang dicapai dalam struktur mikro substrat bersama dengan hamburan dan penahanan partikulat pendukung yang seragam. Butiran yang lebih baik dan lebih homogen serta pengelompokan partikulat yang lebih sedikit atau titik sambungan yang ditinggalkan berarti kekerasan, kekuatan, dan hambatan keausan yang lebih baik dibandingkan dengan material substrat yang tidak diperkuat. Batas yang meningkatkan struktur mikro perubahan seperti kecepatan pivot perangkat yang lebih tinggi atau banyak lintasan penanganan dengan cara ini mendukung peningkatan properti yang lebih tinggi. Tingkat kemajuan juga bergantung pada properti yang melekat dan membangun kapasitas partikulat yang dipilih.

Aplikasi Perbaikan Material

Perbaikan Volume

Penanganan campuran kisi-kisi zat yang ditambahkan menunjukkan jaminan untuk memperbaiki kelainan bentuk volumetrik pada desain dan komponen logam. Menebus kekurangan yang ditinggalkan oleh kerusakan, kerusakan keausan, atau cacat yang muncul selama siklus perakitan sebelumnya dapat membantu membangun kembali kehormatan yang mendasarinya. Lubang kunci dan jeda ketebalan pada kombinasi dasar pesawat terbang dan mobil merupakan fokus perbaikan dengan menggunakan proses pengadukan gesekan aditif. Mode ekspansi material yang persisten dan perintah lanjutan melalui cross way membuat pemrosesan additive friction stir sesuai untuk aplikasi seperti itu dibandingkan dengan metode perbaikan berbasis plug tetap.

Oposisi Keausan Permukaan

AFSP secara progresif diterapkan untuk peningkatan keausan bahan logam cair dan permukaan kombinasi. Lapisan komposit yang didukung memberikan perlindungan terhadap erosi dan goresan pada permukaan. Permukaan yang mengandung partikulat keras yang diproduksi dengan menggunakan Additive Friction Stir Processing menunjukkan gesekan dan keausan yang lebih rendah pada aplikasi seperti ruang yang digerakkan oleh tekanan dan bantalan kontak mobil. Perbaikan dan pelapisan ulang permukaan dengan AFSP mencegah penurunan kualitas komponen, sehingga memperpanjang masa pakai komponen. Hal ini menawarkan kemungkinan yang memikat untuk peralatan modern, motor, dan fondasi yang terpapar kondisi tribologi yang ekstrem.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, penanganan campuran erosi zat tambahan telah muncul sebagai metode kondisi kuat yang fleksibel dan bermanfaat secara moneter untuk memberdayakan perubahan terkontrol mikrostruktur substrat logam dan pembuatan lapisan permukaan komposit yang didukung. Variasi mutakhir dari penanganan campuran kisi ini menggunakan manfaat ekspansi material yang terus-menerus untuk mengatasi kesulitan yang sudah tidak dapat diatasi dalam perbaikan lapangan dalam mendesain amalgam dan komponen.

Peningkatan batas penanganan terkait seperti matematika instrumen, kecepatan rotasi, dan umpan silang menghadirkan peluang luar biasa untuk membuka kapasitas pemrosesan pengadukan gesekan aditif yang sebenarnya untuk menyesuaikan sifat permukaan di berbagai kerangka pendukung substrat yang berbeda sepenuhnya. Secara umum, area penanganan campuran kisi-kisi zat tambahan menangani kekuatan untuk menunjukkan untuk merancang bahan permukaan eksekusi yang kuat dan unggul melalui penyalahgunaan penyempurnaan mikrostruktural yang meningkat dan terbatas dan asosiasi partikulat yang dapat dicapai hanya melalui distorsi plastik yang tidak harmonis.

Pertanyaan Umum

T: Apa perbedaan penting antara pengelasan campuran kisi dan penanganan campuran gosok?

J: Pengelasan campuran kontak digunakan untuk menyatukan material komparatif atau unik, sedangkan penanganan campuran erosi mengubah struktur mikro dan sifat material tanpa penyambungan.

T: Berapa kisaran suhu yang biasa terjadi pada penanganan campuran erosi zat tambahan?

J: Untuk sebagian besar kombinasi aluminium, pemrosesan pengadukan gesekan aditif terjadi dalam cakupan 0,6-0,9 kali titik larut material, yang menghindari masalah yang terkait dengan penanganan tahap fluida seperti porositas dan beban yang tersisa.

T: Bagaimana konsolidasi pendukung terjadi selama penanganan campuran kontak zat tambahan?

J: Benteng biasanya disajikan dengan mengisi bagian atau bukaan yang dikerjakan di permukaan substrat sebelum penanganan. Saat instrumen melintas, benteng dicampur dan disebarkan di dalam bahan kisi-kisi plastik.