Liela sienu biezuma 6061T6 alumīnija sakausējums ir jādzēš pēc karstās ekstrūzijas. Nepārtrauktās ekstrūzijas ierobežojuma dēļ daļa profila ar kavēšanos nonāks ūdens dzesēšanas zonā. Turpinot ekstrudēt nākamo īso stieņu, šī profila daļa tiks pakļauta aizkavētai dzēšanai. Katram ražošanas uzņēmumam ir jāapsver jautājums, kā rīkoties ar aizkavētu dzēšanas zonu. Ja ekstrūzijas gala procesa atkritumi ir īsi, ņemtie veiktspējas paraugi dažreiz ir kvalificēti un dažreiz nekvalificēti. Veicot resamplu no malas, izpildījums atkal tiek kvalificēts. Šis raksts sniedz atbilstošu skaidrojumu, izmantojot eksperimentus.
1. Pārbaudes materiāli un metodes
Šajā eksperimentā izmantotais materiāls ir 6061 alumīnija sakausējums. Tā ķīmiskais sastāvs, ko mēra ar spektrālo analīzi, ir šāds: Tas atbilst GB/T 3190-1996 starptautiskajam alumīnija sakausējuma sastāva standartam 6061.
Šajā eksperimentā daļa no ekstrudētā profila tika ņemta cietā šķīduma apstrādei. 400 mm garais profils tika sadalīts divās zonās. 1. apgabals tika tieši atdzesēts ar ūdeni un dzēsts. 2. zonu 90 sekundes atdzesēja gaisā un pēc tam atdzesēja ar ūdeni. Testa diagramma ir parādīta 1. attēlā.
Šajā eksperimentā izmantotais 6061 alumīnija sakausējuma profils tika izspiests ar 4000UST ekstrūderi. Veidnes temperatūra ir 500 ° C, liešanas stieņa temperatūra ir 510 ° C, ekstrūzijas izejas temperatūra ir 525 ° C, ekstrūzijas ātrums ir 2,1 mm / s, ekstrūzijas procesā tiek izmantota augstas intensitātes ūdens dzesēšana un 400 mm garuma testa gabalu ņem no presētā gatavā profila vidus. Parauga platums ir 150 mm un augstums ir 10,00 mm.
Ņemtie paraugi tika sadalīti un pēc tam atkal pakļauti šķīduma apstrādei. Šķīduma temperatūra bija 530 °C, un šķīduma laiks bija 4 stundas. Pēc to izņemšanas paraugi tika ievietoti lielā ūdens tvertnē ar ūdens dziļumu 100 mm. Lielāka ūdens tvertne var nodrošināt, ka ūdens temperatūra ūdens tvertnē nedaudz mainās pēc parauga 1. zonā dzesēšanas ar ūdeni, neļaujot ūdens temperatūras paaugstināšanai ietekmēt ūdens dzesēšanas intensitāti. Ūdens dzesēšanas procesā pārliecinieties, ka ūdens temperatūra ir 20-25°C robežās. Dzēstie paraugi tika izturēti 165 ° C * 8 h.
Paņemiet daļu no 400 mm gara, 30 mm plata un 10 mm bieza parauga un veiciet Brinela cietības testu. Veiciet 5 mērījumus ik pēc 10 mm. Ņemiet 5 Brinela cietības vidējo vērtību kā Brinela cietības rezultātu šajā brīdī un novērojiet cietības izmaiņu modeli.
Profila mehāniskās īpašības tika pārbaudītas, un stiepes paralēlais posms 60 mm tika kontrolēts dažādās 400 mm parauga pozīcijās, lai novērotu stiepes īpašības un lūzuma vietu.
Temperatūras lauks parauga dzesēšanai ar ūdeni un dzēšana pēc 90 s aizkaves tika simulēts, izmantojot ANSYS programmatūru, un tika analizēti profilu dzesēšanas ātrumi dažādās pozīcijās.
2. Eksperimentu rezultāti un analīze
2.1 Cietības testa rezultāti
2. attēlā parādīta 400 mm gara parauga cietības izmaiņu līkne, kas izmērīta ar Brinela cietības testeri (abscisas garuma vienības garums ir 10 mm, un skala 0 ir robežlīnija starp parasto rūdīšanu un aizkavēto dzēšanu). Var konstatēt, ka cietība ar ūdeni dzesētajā galā ir stabila ap 95HB. Pēc robežlīnijas starp dzesēšanu ar ūdens dzesēšanu un aizkavētu 90. gadu dzēšanu ar ūdens dzesēšanu, cietība sāk samazināties, bet sākumposmā samazināšanās ātrums ir lēns. Pēc 40 mm (89 HB) cietība strauji pazeminās un nokrītas līdz zemākajai vērtībai (77 HB) pie 80 mm. Pēc 80mm cietība neturpināja samazināties, bet zināmā mērā palielinājās. Pieaugums bija salīdzinoši neliels. Pēc 130 mm cietība nemainījās aptuveni 83 HB. Var spekulēt, ka siltuma vadīšanas ietekmes dēļ mainījās aizkavētās dzēšanas daļas dzesēšanas ātrums.
2.2 Veiktspējas pārbaudes rezultāti un analīze
2. tabulā parādīti stiepes eksperimentu rezultāti, kas veikti ar paraugiem, kas ņemti no dažādām paralēlā sekcijas pozīcijām. Var konstatēt, ka Nr.1 un Nr.2 stiepes izturība un tecēšanas robeža gandrīz nemainās. Palielinoties aizkavēto dzēšanas galu īpatsvaram, sakausējuma stiepes izturība un tecēšanas robeža uzrāda ievērojamu lejupejošu tendenci. Tomēr stiepes izturība katrā paraugu ņemšanas vietā pārsniedz standarta stiprību. Tikai apgabalā ar viszemāko cietību, tecēšanas robeža ir zemāka par parauga standartu, parauga veiktspēja nav kvalificēta.
4. attēlā parādīti parauga Nr. 3 stiepes īpašību rezultāti. No 4. attēla var secināt, ka jo tālāk no dalīšanas līnijas, jo zemāka ir aizkavētā dzēšanas gala cietība. Cietības samazināšanās liecina, ka parauga veiktspēja ir samazināta, bet cietība samazinās lēnām, tikai paralēlās sekcijas beigās samazinoties no 95HB līdz aptuveni 91HB. Kā redzams no veiktspējas rezultātiem 1. tabulā, stiepes izturība samazinājās no 342 MPa līdz 320 MPa ūdens dzesēšanai. Tajā pašā laikā tika konstatēts, ka stiepes parauga lūzuma punkts ir arī paralēlā posma galā ar viszemāko cietību. Tas ir tāpēc, ka tas atrodas tālu no ūdens dzesēšanas, sakausējuma veiktspēja ir samazināta, un gals vispirms sasniedz stiepes izturības robežu, veidojot apkakli. Visbeidzot, pārtrauciet no zemākā veiktspējas punkta, un pārtraukuma pozīcija atbilst veiktspējas testa rezultātiem.
5. attēlā parādīta parauga Nr. 4 paralēlā posma cietības līkne un lūzuma pozīcija. Var konstatēt, ka jo tālāk no ūdens dzesēšanas dalīšanas līnijas, jo zemāka ir aizkavētā dzēšanas gala cietība. Tajā pašā laikā lūzuma vieta ir arī beigās, kur ir viszemākā cietība, 86HB lūzumi. No 2. tabulas ir konstatēts, ka ar ūdeni dzesētajā galā gandrīz nav plastiskās deformācijas. No 1. tabulas ir konstatēts, ka parauga veiktspēja (stiepes izturība 298MPa, ražība 266MPa) ir ievērojami samazināta. Stiepes izturība ir tikai 298 MPa, kas nesasniedz ūdens dzesēšanas gala tecēšanas robežu (315 MPa). Galam ir izveidojies izgriezums, kad tas ir zemāks par 315 MPa. Pirms lūzuma ūdens dzesēšanas zonā notika tikai elastīga deformācija. Kad stress pazuda, spriedze ūdens dzesēšanas galā pazuda. Rezultātā deformācijas apjoms ūdens dzesēšanas zonā 2. tabulā gandrīz nemainās. Paraugs saplīst aizkavētā ātruma ugunsgrēka beigās, tiek samazināts deformētais laukums, un gala cietība ir viszemākā, kā rezultātā ievērojami samazinās veiktspējas rezultāti.
Paņemiet paraugus no 100% aizkavētās dzēšanas zonas 400 mm parauga galā. 6. attēlā parādīta cietības līkne. Paralēlās sekcijas cietība ir samazināta līdz aptuveni 83-84HB un ir samērā stabila. Tā paša procesa dēļ veiktspēja ir aptuveni vienāda. Lūzuma stāvoklī nav konstatēts acīmredzams modelis. Sakausējuma veiktspēja ir zemāka nekā ar ūdeni rūdītam paraugam.
Lai sīkāk izpētītu veiktspējas un lūzuma regularitāti, stiepes parauga paralēlā daļa tika izvēlēta netālu no zemākā cietības punkta (77HB). No 1. tabulas tika konstatēts, ka veiktspēja ir ievērojami samazināta, un lūzuma punkts parādījās zemākajā cietības punktā 2. attēlā.
2,3 ANSYS analīzes rezultāti
7. attēlā parādīti dzesēšanas līkņu ANSYS simulācijas rezultāti dažādās pozīcijās. Var redzēt, ka parauga temperatūra ūdens dzesēšanas zonā strauji pazeminājās. Pēc 5 sekundēm temperatūra noslīdēja zem 100 ° C, un 80 mm attālumā no sadalīšanas līnijas temperatūra pazeminājās līdz aptuveni 210 ° C 90 sekundēs. Vidējais temperatūras kritums ir 3,5°C/s. Pēc 90 sekundēm termināļa gaisa dzesēšanas zonā temperatūra pazeminās līdz aptuveni 360°C ar vidējo krituma ātrumu 1,9°C/s.
Izmantojot veiktspējas analīzi un simulācijas rezultātus, ir konstatēts, ka ūdens dzesēšanas zonas un aizkavētās dzesēšanas zonas veiktspēja ir pārmaiņu modelis, kas vispirms samazinās un pēc tam nedaudz palielinās. Ietekmē ūdens dzesēšanu netālu no sadalīšanas līnijas, siltuma vadītspēja izraisa parauga kritumu noteiktā apgabalā ar dzesēšanas ātrumu, kas ir mazāks nekā ūdens dzesēšanas ātrums (3,5 ° C/s). Rezultātā Mg2Si, kas sacietēja matricā, šajā zonā izgulsnējās lielos daudzumos, un temperatūra pēc 90 sekundēm nokritās līdz aptuveni 210°C. Lielais nogulsnētā Mg2Si daudzums izraisīja mazāku ūdens dzesēšanas efektu pēc 90 sekundēm. Mg2Si stiprināšanas fāzes daudzums, kas izgulsnējās pēc novecošanas apstrādes, tika ievērojami samazināts, un pēc tam tika samazināta parauga veiktspēja. Tomēr aizkavētās dzēšanas zonu, kas atrodas tālu no dalīšanas līnijas, mazāk ietekmē ūdens dzesēšanas siltuma vadīšana, un sakausējums atdziest salīdzinoši lēni gaisa dzesēšanas apstākļos (dzesēšanas ātrums 1,9 ° C/s). Tikai neliela daļa no Mg2Si fāzes lēnām izgulsnējas, un temperatūra pēc 90s ir 360C. Pēc ūdens dzesēšanas lielākā daļa Mg2Si fāzes joprojām atrodas matricā, un pēc novecošanas tas izkliedējas un izgulsnējas, kam ir stiprinoša loma.
3. Secinājums
Eksperimentos tika konstatēts, ka aizkavētā dzēšana izraisīs aizkavētās dzēšanas zonas cietību parastās dzēšanas un aizkavētās dzēšanas krustpunktā vispirms samazināties un pēc tam nedaudz palielināties, līdz beidzot stabilizējas.
6061 alumīnija sakausējuma stiepes izturība pēc normālas dzēšanas un aizkavētas rūdīšanas 90 s ir attiecīgi 342MPa un 288MPa, un tecēšanas robeža ir 315MPa un 252MPa, kas abas atbilst paraugu veiktspējas standartiem.
Ir reģions ar viszemāko cietību, kas pēc normālas dzēšanas tiek samazināts no 95HB līdz 77HB. Veiktspēja šeit ir arī zemākā, ar stiepes izturību 271 MPa un tecēšanas robežu 220 MPa.
Izmantojot ANSYS analīzi, tika konstatēts, ka dzesēšanas ātrums zemākajā veiktspējas punktā 90. gadu aizkavētās dzēšanas zonā samazinājās par aptuveni 3,5 ° C sekundē, kā rezultātā stiprināšanas fāzes Mg2Si fāzes cietais šķīdums nebija pietiekams. Saskaņā ar šo rakstu var redzēt, ka veiktspējas bīstamības punkts parādās aizkavētas dzesēšanas zonā normālas dzesēšanas un aizkavētas dzesēšanas krustojumā, un tas nav tālu no krustojuma, kam ir svarīga vadošā nozīme ekstrūzijas astes saprātīgā noturēšanā. beigu procesa atkritumi.
Rediģēja May Jiang no MAT Aluminium
Izlikšanas laiks: 28. augusts 2024
