В проекте комбинированной гибридной ковки ученые из Института комплексного производства в Ганновере (IPH) и Института технологии сварки и технологических процессов резки (ISAF) в Технологическом университете Клаустала поместили алюминиевый болт и стальной лист в пресс для ковки и слегка сжали алюминиевый болт. Во время этого процесса формования болт образует прочное соединение со стальным листом
Для стабильного процесса формования-соединения ученым необходимы следующие параметры:
- температура формования 350 ° С
- усилие прессования 1500 кН
- скорость формования 26,6 мм / с
- ход сжатия не менее 9 мм
Чем длиннее путь сжатия, тем лучше сцепление - но алюминиевый болт не должен слишком сильно деформироваться, чтобы лист тоже не деформировался. В этом случае низкая скорость формования является даже благоприятной, поскольку тогда диффузионные процессы могут протекать лучше, и молекулы успевают соединиться. Геометрия алюминиевого болта также важна: он не должен сужаться к точке или быть закругленным, а должен быть плоским, чтобы он опирался на лист как можно большего размера.
Цинк как припой обеспечивает прочное соединение
По мнению ученых, для упругого, связного соединения крайне важно, чтобы алюминий и сталь не смешивались. Если эти два металла вступят в контакт, получатся хрупкие интерметаллические фазы.
Поэтому исследователи использовали цинк в качестве припоя. Стальной лист и алюминиевый болт были изначально оцинкованы, потому что цинк образует материальную связь как с алюминием, так и со сталью без хрупких фаз. Слои цинка вступают в контакт в результате давления прессования во время ковки, молекулы связываются, и создается связное, упругое соединение.
Подсказка для семинара
Систематический семинар по подбору материала учит взаимосвязи между производством материала, структурой материала и полученными свойствами материала. Цель состоит в том, чтобы представить целостное представление о процессе выбора материала, начиная с создания профиля потребности, предварительного отбора до точного выбора и оценки риска.
Оптимальные результаты при температуре формования 350 ° C
Оптимальная температура для процесса формования-соединения составляет 350 ° С, так как при этой температуре алюминий может быть легко сформирована и цинк еще не расплавленный. Исследователи достигли оптимальных результатов, нагревая алюминиевый болт и стальной лист до 350 ° C перед формовкой.
Интегрированное соединение, которое создается во время формования, может выдерживать нагрузки до 2,1 кН и поэтому является таким же устойчивым, как сварное соединение. Во время последующей операции формования - лист был глубоко растянут - соединение поддерживалось.