Didelio sienelės storio 6061T6 aliuminio lydinys turi būti gesinamas po karšto ekstruzijos. Dėl nepertraukiamo ekstruzijos apribojimo dalis profilio su vėlavimu pateks į vandens aušinimo zoną. Toliau išspaudžiant kitą trumpą luitą, ši profilio dalis bus atidėtai gesinama. Kiekviena gamybos įmonė turi apsvarstyti, kaip elgtis su uždelsto gesinimo sritimi. Kai ekstruzijos uodegos pabaigos proceso atliekos yra trumpos, paimti eksploataciniai pavyzdžiai kartais būna kvalifikuoti, o kartais nekvalifikuoti. Atliekant resampliavimą iš šono, atlikimas vėl kvalifikuojamas. Šiame straipsnyje pateikiamas atitinkamas paaiškinimas naudojant eksperimentus.
1. Bandymo medžiagos ir metodai
Šiame eksperimente naudojama medžiaga yra 6061 aliuminio lydinys. Jo cheminė sudėtis, išmatuota spektrine analize, yra tokia: Ji atitinka GB/T 3190-1996 tarptautinį 6061 aliuminio lydinio sudėties standartą.
Šiame eksperimente dalis ekstruzinio profilio buvo paimta apdoroti kietu tirpalu. 400 mm ilgio profilis buvo padalintas į dvi sritis. 1 sritis buvo tiesiogiai aušinama vandeniu ir užgesinta. 2 sritis buvo aušinama ore 90 sekundžių, o po to aušinama vandeniu. Bandymo schema parodyta 1 paveiksle.
Šiame eksperimente naudojamas 6061 aliuminio lydinio profilis buvo išspaustas 4000UST ekstruderiu. Formos temperatūra yra 500 ° C, liejimo strypo temperatūra yra 510 ° C, ekstruzijos išleidimo angos temperatūra yra 525 ° C, ekstruzijos greitis yra 2,1 mm / s, ekstruzijos metu naudojamas didelio intensyvumo vandens aušinimas, o 400 mm ilgio bandinys paimamas iš ekstruzinio gatavo profilio vidurio. Mėginio plotis yra 150 mm, o aukštis - 10,00 mm.
Paimti mėginiai buvo padalinti ir vėl apdoroti tirpalu. Tirpalo temperatūra buvo 530 °C, o tirpalo laikas buvo 4 valandos. Juos išėmus mėginiai buvo patalpinti į didelį vandens rezervuarą, kurio vandens gylis buvo 100 mm. Didesnis vandens rezervuaras gali užtikrinti, kad vandens temperatūra vandens bake mažai pasikeistų po to, kai mėginys 1 zonoje yra aušinamas vandeniu, todėl vandens temperatūros padidėjimas neturi įtakos vandens aušinimo intensyvumui. Vandens aušinimo metu įsitikinkite, kad vandens temperatūra yra 20–25°C. Užgesinti mėginiai buvo brandinami 165 ° C * 8 val.
Paimkite 400 mm ilgio, 30 mm pločio ir 10 mm storio mėginio dalį ir atlikite Brinelio kietumo testą. Atlikite 5 matavimus kas 10 mm. Paimkite vidutinę 5 Brinelio kietumo vertę kaip Brinelio kietumo rezultatą šiuo metu ir stebėkite kietumo kitimo modelį.
Buvo išbandytos profilio mechaninės savybės, o 60 mm lygiagreti tempimo dalis buvo kontroliuojama skirtingose 400 mm mėginio padėtyse, kad būtų galima stebėti tempimo savybes ir lūžio vietą.
Vandeniu aušinamo mėginio gesinimo temperatūros laukas ir gesinimas po 90 s vėlavimo buvo modeliuojamas naudojant ANSYS programinę įrangą, o profilių aušinimo greitis skirtingose padėtyse buvo išanalizuotas.
2. Eksperimentų rezultatai ir analizė
2.1 Kietumo bandymo rezultatai
2 paveiksle parodyta 400 mm ilgio mėginio kietumo kitimo kreivė, išmatuota Brinelio kietumo matuokliu (abscisės ilgio vienetas atitinka 10 mm, o skalė 0 yra skiriamoji linija tarp normalaus gesinimo ir uždelsto gesinimo). Galima pastebėti, kad vandeniu aušinamo galo kietumas yra stabilus ir yra maždaug 95 HB. Po skiriamosios linijos tarp aušinimo vandeniu ir atidėto 90-ųjų aušinimo vandeniu kietumas pradeda mažėti, tačiau ankstyvoje stadijoje mažėjimo greitis yra lėtas. Po 40 mm (89 HB) kietumas smarkiai sumažėja ir nukrenta iki žemiausio lygio (77 HB), esant 80 mm. Po 80 mm kietumas toliau nemažėjo, bet tam tikru mastu padidėjo. Padidėjimas buvo palyginti nedidelis. Po 130 mm kietumas išliko nepakitęs – maždaug 83 HB. Galima spėti, kad dėl šilumos laidumo poveikio pakito uždelsto gesinimo dalies aušinimo greitis.
2.2 Veiklos testo rezultatai ir analizė
2 lentelėje pateikti tempimo eksperimentų, atliktų su mėginiais, paimtais iš skirtingų lygiagrečios pjūvio padėčių, rezultatai. Galima pastebėti, kad Nr.1 ir Nr.2 tempiamasis stipris ir takumo riba beveik nesikeičia. Didėjant uždelsto gesinimo galų daliai, lydinio tempiamasis stipris ir takumo riba rodo reikšmingą mažėjimo tendenciją. Tačiau tempiamasis stipris kiekvienoje mėginių ėmimo vietoje yra didesnis už standartinį stiprumą. Tik mažiausio kietumo srityje takumo riba yra mažesnė už mėginio standartą, mėginio charakteristikos yra nekvalifikuotos.
4 paveiksle parodyti pavyzdžio Nr. 3 tempimo savybių rezultatai. Iš 4 paveikslo matyti, kad kuo toliau nuo skiriamosios linijos, tuo mažesnis uždelsto gesinimo galo kietumas. Kietumo sumažėjimas rodo, kad mėginio našumas sumažėja, tačiau kietumas mažėja lėtai, tik lygiagrečios atkarpos pabaigoje mažėja nuo 95HB iki maždaug 91HB. Kaip matyti iš 1 lentelėje pateiktų rezultatų, tempiamasis stipris sumažėjo nuo 342 MPa iki 320 MPa aušinant vandeniu. Tuo pačiu metu buvo nustatyta, kad tempiamojo bandinio lūžio taškas taip pat yra lygiagrečios, mažiausio kietumo atkarpos gale. Taip yra todėl, kad jis yra toli nuo vandens aušinimo, lydinio našumas sumažėja, o galas pirmiausia pasiekia tempimo stiprumo ribą, kad susidarytų iškirptė. Galiausiai, pertraukite nuo žemiausio našumo taško ir pertraukos padėtis atitiks veikimo testo rezultatus.
5 paveiksle parodyta pavyzdžio Nr. 4 lygiagrečios pjūvio kietumo kreivė ir lūžio padėtis. Galima pastebėti, kad kuo toliau nuo vandens aušinimo skiriamosios linijos, tuo mažesnis uždelsto gesinimo galo kietumas. Tuo pačiu metu lūžio vieta taip pat yra gale, kur kietumas yra mažiausias, 86HB lūžiai. Iš 2 lentelės nustatyta, kad vandeniu aušinamame gale plastinės deformacijos beveik nėra. Iš 1 lentelės nustatyta, kad bandinio charakteristikos (tempiamasis stipris 298MPa, išeiga 266MPa) yra žymiai sumažintas. Tempimo stipris yra tik 298 MPa, o tai nesiekia vandeniu aušinamo galo takumo ribos (315 MPa). Kai jis yra mažesnis nei 315 MPa, galas suformuotas iškirpte. Prieš lūžimą vandeniu aušinamame plote įvyko tik elastinė deformacija. Dingus įtampai, dingo įtampa vandeniu aušinamame gale. Dėl to deformacijos dydis vandens aušinimo zonoje 2 lentelėje beveik nesikeičia. Mėginys lūžta pasibaigus atidėto greičio ugniai, sumažėja deformuotas plotas, o galutinis kietumas yra mažiausias, todėl eksploataciniai rezultatai žymiai sumažėja.
Paimkite mėginius iš 100 % uždelsto gesinimo srities 400 mm bandinio gale. 6 paveiksle parodyta kietumo kreivė. Lygiagrečios sekcijos kietumas sumažintas iki maždaug 83–84 HB ir yra gana stabilus. Dėl to paties proceso našumas yra maždaug toks pat. Lūžio padėtyje akivaizdaus modelio nerasta. Lydinio eksploatacinės savybės yra mažesnės nei vandeniu gesinto mėginio.
Siekiant toliau tirti eksploatacinių savybių ir lūžimo reguliarumą, lygiagreti tempiamojo bandinio pjūvis buvo parinktas šalia žemiausio kietumo taško (77HB). Iš 1 lentelės buvo nustatyta, kad našumas žymiai sumažėjo, o lūžio taškas pasirodė žemiausiame kietumo taške 2 paveiksle.
2.3 ANSYS analizės rezultatai
7 paveiksle pavaizduoti aušinimo kreivių skirtingose padėtyse ANSYS modeliavimo rezultatai. Matyti, kad mėginio temperatūra vandens aušinimo zonoje greitai nukrito. Po 5 s temperatūra nukrito iki žemiau 100 ° C, o 80 mm atstumu nuo skiriamosios linijos temperatūra nukrito iki maždaug 210 ° C 90 s. Vidutinis temperatūros kritimas 3,5°C/s. Po 90 sekundžių terminalo oro aušinimo zonoje temperatūra nukrenta iki maždaug 360°C, o vidutinis kritimo greitis yra 1,9°C/s.
Atlikus našumo analizę ir modeliavimo rezultatus nustatyta, kad vandens aušinimo zonos ir uždelsto gesinimo srities našumas yra pokyčių modelis, kuris pirmiausia mažėja, o vėliau šiek tiek padidėja. Vandens aušinimo veikiamas šalia skiriamosios linijos, dėl šilumos laidumo mėginys tam tikroje srityje krenta mažesniu aušinimo greičiu nei aušinant vandeniu (3,5 °C/s). Dėl to Mg2Si, sukietėjęs į matricą, šioje srityje nusėdo dideliais kiekiais, o temperatūra po 90 sekundžių nukrito iki maždaug 210°C. Didelis Mg2Si kiekis nusodino po 90 s sumažino vandens aušinimo efektą. Mg2Si stiprinimo fazės kiekis, nusodintas po senėjimo, buvo labai sumažintas, o vėliau sumažėjo mėginio veikimas. Tačiau uždelsto gesinimo zona, esanti toli nuo skiriamosios linijos, yra mažiau paveikta vandens aušinimo šilumos laidumo, o lydinys vėsta palyginti lėtai oro aušinimo sąlygomis (aušinimo greitis 1,9 °C/s). Tik nedidelė dalis Mg2Si fazės lėtai nusėda, o temperatūra po 90s būna 360C. Po aušinimo vandeniu didžioji dalis Mg2Si fazės vis dar yra matricoje, o po senėjimo ji išsisklaido ir nusėda, o tai atlieka stiprinantį vaidmenį.
3. Išvada
Eksperimentais buvo nustatyta, kad uždelstas gesinimas sukels atidėto gesinimo zonos kietumą normalaus gesinimo ir atidėto gesinimo sankirtoje pirmiausia sumažėjus, o po to šiek tiek padidėjus, kol galiausiai stabilizuosis.
6061 aliuminio lydinio tempiamasis stipris po įprasto gesinimo ir atidėto gesinimo 90 s yra atitinkamai 342 MPa ir 288 MPa, o takumo riba yra 315 MPa ir 252 MPa, kurie abu atitinka pavyzdžio veikimo standartus.
Yra mažiausio kietumo regionas, kuris po įprasto gesinimo sumažėja nuo 95HB iki 77HB. Našumas čia taip pat yra žemiausias, jo tempiamasis stipris yra 271 MPa ir takumo riba 220 MPa.
Atlikus ANSYS analizę, buvo nustatyta, kad aušinimo greitis žemiausiame našumo taške 90-ųjų atidėto gesinimo zonoje sumažėjo maždaug 3,5 °C per sekundę, todėl stiprinimo fazės Mg2Si fazės tirpalas buvo nepakankamas. Remiantis šiuo straipsniu, galima pastebėti, kad veikimo pavojaus taškas atsiranda uždelsto gesinimo zonoje normalaus gesinimo ir uždelsto gesinimo sandūroje ir yra netoli nuo sankryžos, kuri turi svarbią orientacinę reikšmę protingam ekstruzijos uodegos išlaikymui. pabaigos proceso atliekos.
Redagavo May Jiang iš MAT Aluminium
Paskelbimo laikas: 2024-08-28
