Liels sienas biezums 6061T6 Alumīnija sakausējums ir jāizdzēš pēc karstas ekstrūzijas. Sakarā ar nepārtrauktas ekstrūzijas ierobežojumu, profila daļa ar kavēšanos nonāks ūdens dzesēšanas zonā. Kad nākamo īso iepludināšanu turpina izspiest, šī profila daļa tiks aizkavēta slāpēšana. Kā rīkoties ar novēlotu rūdīšanas zonu, ir problēma, kas jāņem vērā katram ražošanas uzņēmumam. Kad ekstrūzijas astes gala procesa atkritumi ir īsi, veiktie veiktspējas paraugi dažreiz tiek kvalificēti un dažreiz nekvalificēti. Pārlūkojot no sāniem, veiktspēja ir atkal kvalificēta. Šis raksts sniedz atbilstošo skaidrojumu, izmantojot eksperimentus.
1. Testa materiāli un metodes
Šajā eksperimentā izmantotais materiāls ir 6061 alumīnija sakausējums. Tās ķīmiskais sastāvs, ko mēra ar spektrālo analīzi, ir šāda: tā atbilst GB/T 3190-1996 starptautiskajam 6061 alumīnija sakausējuma sastāva standartam.
Šajā eksperimentā cieta šķīduma ārstēšanai tika ņemta ekstrudētā profila daļa. 400 mm garais profils tika sadalīts divās vietās. 1. teritorija bija tieši dzesēta ar ūdeni un apdzēsts. 2. laukums tika atdzesēts gaisā 90 sekundes un pēc tam no ūdens dzesēšanas. Pārbaudes diagramma ir parādīta 1. attēlā.
Šajā eksperimentā izmantotais 6061 alumīnija sakausējuma profils tika izspiests ar 4000st ekstruderu. The mold temperature is 500°C, the casting rod temperature is 510°C, the extrusion outlet temperature is 525°C, the extrusion speed is 2.1mm/s, high-intensity water cooling is used during the extrusion process, and a 400mm Garuma testa gabals tiek ņemts no ekstrudētā gatavā profila vidus. Parauga platums ir 150 mm un augstums ir 10,00 mm.
Ņemtie paraugi tika sadalīti un pēc tam atkal tika pakļauti šķīduma ārstēšanai. Šķīduma temperatūra bija 530 ° C un šķīduma laiks bija 4 stundas. Pēc to izņemšanas paraugus ievietoja lielā ūdens tvertnē ar 100 mm ūdens dziļumu. Lielāka ūdens tvertne var nodrošināt, ka ūdens temperatūra ūdens tvertnē nedaudz mainās pēc tam, kad 1. zonas paraugs ir atdzesēts ar ūdeni, neļaujot ūdens temperatūras paaugstināšanai ietekmēt ūdens dzesēšanas intensitāti. Ūdens dzesēšanas procesa laikā pārliecinieties, vai ūdens temperatūra ir diapazonā no 20-25 ° C. Atskrāpētie paraugi tika izturēti 165 ° C*8h.
Paņemiet daļu no parauga 400 mm garš 30 mm plats 10 mm biezs un veiciet Brinela cietības testu. Veiciet 5 mērījumus ik pēc 10 mm. Paņemiet 5 Brinela cietības vidējo vērtību, jo šajā brīdī ir Brinela cietības rezultāts, un ievērojiet cietības maiņas modeli.
Tika pārbaudītas profila mehāniskās īpašības, un stiepes paralēlā sekcija 60 mm tika kontrolēta dažādās 400 mm parauga pozīcijās, lai novērotu stiepes īpašības un lūzuma atrašanās vietu.
Parauga atdzesēšanas temperatūras lauks un slāpēšana pēc 90. gadu kavēšanās tika simulēts, izmantojot ANSYS programmatūru, un tika analizēti profilu dzesēšanas ātrumi dažādās pozīcijās.
2. Eksperimentālie rezultāti un analīze
2.1 Cietības testa rezultāti
2. attēlā parādīta 400 mm gara parauga cietības izmaiņu līkne, ko mēra ar Brinela cietības testeri (abscisas vienības garums apzīmē 10 mm, un 0 skala ir dalīšanas līnija starp parasto slāpēšanu un aizkavētu rūdīšanu). Var secināt, ka cietība pie ūdens atdzesētā galā ir stabila aptuveni 95 HB. Pēc dalīšanas līnijas starp ūdeni dzesējošu rūdīšanu un aizkavētu 90. gadu ūdens dzesēšanu rūdīšanu, cietība sāk samazināties, bet krituma līmenis agrīnā stadijā ir lēns. Pēc 40 mm (89HB) cietība strauji samazinās un pazeminās līdz zemākajai vērtībai (77HB) pie 80 mm. Pēc 80 mm cietība turpināja samazināties, bet zināmā mērā palielinājās. Pieaugums bija salīdzinoši mazs. Pēc 130 mm cietība palika nemainīga aptuveni 83HB. Var spekulēt, ka siltuma vadīšanas ietekmes dēļ mainījās aizkavētās slāpēšanas daļas dzesēšanas ātrums.
2.2 Veiktspējas testa rezultāti un analīze
2. tabulā parādīti stiepes eksperimentu rezultāti, kas veikti ar paraugiem, kas ņemti no dažādām paralēlās sekcijas pozīcijām. Var secināt, ka 1. un Nr. 2 stiepes izturībai un ražas stiprumam gandrīz nav nekādu izmaiņu. Palielinoties aizkavēto slāpēšanas galu īpatsvaram, stiepes izturība un sakausējuma izturība uzrāda ievērojamu lejupejošu tendenci. Tomēr stiepes izturība katrā paraugu ņemšanas vietā pārsniedz standarta stiprību. Tikai apgabalā ar zemāko cietību ražas stiprums ir mazāks par parauga standartu, parauga veiktspēja nav kvalificēta.
4. attēlā parādīti stiepes īpašību rezultāti parauga Nr. Cietības samazināšanās norāda, ka parauga veiktspēja ir samazināta, bet cietība lēnām samazinās, tikai samazinoties no 95 HB līdz aptuveni 91HB paralēlās sekcijas beigās. Kā redzams no 1. tabulas veiktspējas rezultātiem, stiepes izturība samazinājās no 342MPa līdz 320MPa ūdens dzesēšanai. Tajā pašā laikā tika atklāts, ka stiepes parauga lūzuma punkts ir arī paralēlās sekcijas galā ar zemāko cietību. Tas ir tāpēc, ka tas ir tālu no ūdens dzesēšanas, sakausējuma veiktspēja tiek samazināta, un gals vispirms sasniedz stiepes izturības robežu, lai izveidotu kaklu. Visbeidzot, pārtrauciet no zemākā veiktspējas punkta, un pārtraukuma pozīcija atbilst veiktspējas testa rezultātiem.
5. attēlā parādīta parauga Nr. 4 un lūzuma stāvokļa paralēlās sadaļas cietības līkne. Var secināt, ka tālajā attālumā no ūdens dzesēšanas dalīšanas līnijas, jo zemāka ir aizkavētā slāpēšanas gala cietība. Tajā pašā laikā lūzuma vieta ir arī beigās, kur cietība ir viszemākā, 86 HB lūzumi. No 2. tabulas tiek konstatēts, ka ūdenī atdzesētā galā gandrīz nav plastmasas deformācijas. No 1. tabulas tiek atklāts, ka parauga veiktspēja (stiepes izturība 298MPa, raža 266MPa) ir ievērojami samazināta. Stiepes izturība ir tikai 298MPA, kas nesasniedz ar ūdeni dzesēto galu (315MPa) ražas stiprumu. Beigas ir izveidojusi kaklu, kad tas ir zemāks par 315MPA. Pirms lūzuma ūdenī atdzesētā vietā notika tikai elastīga deformācija. Kad spriegums pazūd, celms pie ūdens dzesēšanas gala pazuda. Rezultātā deformācijas daudzums ūdens dzesēšanas zonā 2. tabulā gandrīz nemainās. Parauga pārtraukumi aizkavētā ātruma ugunsgrēka beigās tiek samazināts deformētais laukums, un gala cietība ir viszemākā, kā rezultātā ievērojami samazinās veiktspējas rezultāti.
Ņemiet paraugus no 100% aizkavētā rūdīšanas laukuma 400 mm parauga beigās. 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 tāda pati. Lūzuma stāvoklī nav atrodams acīmredzams modelis. Sakausējuma veiktspēja ir zemāka par paraugu ar ūdeni.
Lai vēl vairāk izpētītu veiktspējas un lūzuma regularitāti, stiepes parauga paralēlā sadaļa tika izvēlēta netālu no zemākā cietības punkta (77HB). No 1. tabulas tika atklāts, ka veiktspēja ir ievērojami samazināta, un lūzuma punkts parādījās zemākajā cietības punktā 2. attēlā.
2.3 ANSYS analīzes rezultāti
7. attēlā parādīti ANSYS dzesēšanas līkņu simulācijas rezultāti dažādās pozīcijās. Var redzēt, ka parauga temperatūra ūdens dzesēšanas vietā strauji pazeminājās. Pēc 5S temperatūra pazeminājās līdz 100 ° C un 80 mm attālumā no dalīšanas līnijas temperatūra pazeminājās līdz aptuveni 210 ° C 90. gados. Vidējais temperatūras kritums ir 3,5 ° C/s. Pēc 90 sekundēm termināļa gaisa dzesēšanas laukumā temperatūra pazeminās līdz aptuveni 360 ° C, vidējais krituma ātrums ir 1,9 ° C/s.
Izmantojot veiktspējas analīzi un simulācijas rezultātus, tiek atklāts, ka ūdens dzesēšanas laukuma un aizkavētā rūdīšanas laukuma veiktspēja ir izmaiņu modelis, kas vispirms samazinās un pēc tam nedaudz palielinās. Ūdens dzesēšana netālu no dalīšanas līnijas, siltuma vadīšana izraisa paraugu noteiktā apgabalā, kas ir mazāks par dzesēšanas ātrumu, kas mazāks par ūdens dzesēšanu (3,5 ° C/s). Tā rezultātā Mg2SI, kas sacietēja matricā, šajā apgabalā izgulsnējās lielos daudzumos un pēc 90 sekundēm temperatūra pazeminājās līdz aptuveni 210 ° C. Lielais mg2SI daudzums izgulsnējušies izraisīja mazāku ūdens dzesēšanas efektu pēc 90 s. Mg2SI stiprināšanas fāzes daudzums, kas izgulsnēts pēc novecošanās ārstēšanas, tika ievērojami samazināts, un parauga veiktspēja vēlāk tika samazināta. Tomēr aizkavēto slāpēšanas zonu tālu no dalīšanas līnijas mazāk ietekmē ūdens dzesēšanas siltuma vadīšana, un sakausējums relatīvi lēnām atdziest gaisa dzesēšanas apstākļos (dzesēšanas ātrums 1,9 ° C/s). Tikai neliela daļa Mg2SI fāzes lēnām izgulsnējas, un temperatūra ir 360 ° C pēc 90. gadiem. Pēc ūdens dzesēšanas lielākā daļa Mg2SI fāzes joprojām atrodas matricā, un tā izkliedējas un izgulsnējas pēc novecošanās, kurai ir stiprinoša loma.
3. Secinājums
Ar eksperimentiem tika atrasts, ka aizkavēta slāpēšana izraisīs aizkavētās slāpēšanas zonas cietību normālas slāpēšanas un aizkavētās slāpēšanas krustojumā, lai vispirms samazinātos un pēc tam nedaudz palielinātu, līdz tā beidzot stabilizējas.
6061 alumīnija sakausējumam stiepes izturība pēc normālas slāpēšanas un aizkavēta slāpēšanas 90 s ir attiecīgi 342MPa un 288MPa, un ražas stiprums ir 315MPa un 252MPa, kas abi atbilst parauga veiktspējas standartiem.
Ir reģions ar viszemāko cietību, kas pēc normālas slāpēšanas tiek samazināta no 95 HB līdz 77HB. Veiktspēja šeit ir arī zemākā, ar stiepes izturību 271MPA un ražas stiprumu 220MPA.
ANSYS analīzē tika atklāts, ka dzesēšanas ātrums zemākajā veiktspējas punktā 90. gados aizkavētajā slāpēšanas zonā samazinājās par aptuveni 3,5 ° C sekundē, kā rezultātā nepietiekams ciets šķīdums ir stiprinošās fāzes mg2SI fāzes. Saskaņā ar šo rakstu var redzēt, ka veiktspējas bīstamības punkts parādās novēlotajā rūdīšanas apgabalā normālas slāpēšanas un aizkavētās slāpēšanas krustojumā, un tas nav tālu no krustojuma, kam ir svarīga nozīme, lai saprātīgi saglabātu ekstrūzijas astes beigu procesa atkritumi.
Rediģējis maijs Dzjana no Mat alumīnija
Pasta laiks: 28.-2024. Augusts
