Hrubosť veľkej steny 6061T6 zliatiny hliníka sa musí po horúcej extrúzii uhladiť. Vzhľadom na obmedzenie diskontinuálneho extrúzie vstúpi časť profilu do zóny chladenia vody s oneskorením. Keď sa naďalej extruduje ďalší krátky ingot, táto časť profilu sa podrobí oneskorenému ochladeniu. Ako sa vysporiadať s oneskorenou oblasťou ochladzovania je problém, ktorý musí zvážiť každá výrobná spoločnosť. Ak je odpad z procesu extrúzneho konca procesu krátky, odobraté vzorky výkonnosti sú niekedy kvalifikované a niekedy nekvalifikované. Pri prevzorkovaní zo strany je výkon opäť kvalifikovaný. Tento článok poskytuje zodpovedajúce vysvetlenie prostredníctvom experimentov.
1. Testované materiály a metódy
Materiál použitý v tomto experimente je 6061 zliatiny hliníka. Jeho chemické zloženie merané spektrálnou analýzou je nasledujúce: je v súlade s GB/T 3190-1996 International 6061 hliníkového zloženia zliatiny.
V tomto experimente sa na ošetrenie tuhého roztoku použila časť extrudovaného profilu. 400 mm dlhý profil bol rozdelený do dvoch oblastí. Plocha 1 bola priamo chladená a ochladená. Plocha 2 sa ochladila vo vzduchu 90 sekúnd a potom chladená vodou. Testovací diagram je znázornený na obrázku 1.
Profil zliatiny hliníka 6061 použitý v tomto experimente bol extrudovaný extrudérom 4000ust. Teplota formy je 500 ° C, teplota odliatkovej tyče je 510 ° C, teplota výstupu extrúzie je 525 ° C, rýchlosť extrúzie je 2,1 mm/s, počas procesu extrúzie sa používa vysokohorská vodná chladenie a 400 mm. Dĺžka testovacieho kusu je prevzatá zo stredu extrudovaného hotového profilu. Šírka vzorky je 150 mm a výška je 10,00 mm.
Odobraté vzorky boli rozdelené a potom sa znova podrobili liečbe roztokom. Teplota roztoku bola 530 ° C a čas roztoku bol 4 hodiny. Po ich vytiahnutí boli vzorky umiestnené do veľkej nádrže na vodu s hĺbkou vody 100 mm. Väčšia nádrž na vodu môže zabezpečiť, aby sa teplota vody vo vodnej nádrži zmenila málo po chladení vzorky v zóne 1, čo bráni zvýšeniu teploty vody v ovplyvňovaní intenzity chladenia vody. Počas procesu chladenia vody sa uistite, že teplota vody je v rozmedzí 20-25 ° C. Zhastené vzorky boli starnuté pri 165 ° C*8H.
Zúčastnite sa vzorky 400 mm dlhá 30 mm šírka 10 mm hrubá a vykonajte test tvrdosti Brinell. Urobte 5 meraní každých 10 mm. Zoberme si priemernú hodnotu 5 Brinellovho tvrdosti, keď v tomto bode vedie tvrdosť Brinell a sledujte vzor zmeny tvrdosti.
Testovali sa mechanické vlastnosti profilu a paralelný oddiel 60 mm v ťahu bol riadený v rôznych polohách vzorky 400 mm, aby sa pozorovali vlastnosti v ťahu a umiestnenie zlomenín.
Teplotné pole chladenia vodou chladenom vzorky a ochladzovania po oneskorení 90. rokov sa simulovalo pomocou softvéru ANSYS a analyzovali sa miera chladenia profilov na rôznych pozíciách.
2. Experimentálne výsledky a analýza
2.1 Výsledky testu tvrdosti
Obrázok 2 ukazuje krivku zmeny tvrdosti 400 mm dlhej vzorky meranej tvrdosťou Brinell (jednotková dĺžka Abscissa predstavuje 10 mm a stupnica 0 je deliteľná čiara medzi normálnym ochladzovaním a oneskoreným ochladzovaním). Zistilo sa, že tvrdosť na konci chladeného vodou je stabilná približne 95 hb. Po deliacej čiare medzi ochladzovaním vodou a oneskorením ochladzovania vodou 90. rokov sa tvrdosť začína klesať, ale miera poklesu je v počiatočnom štádiu pomalá. Po 40 mm (89 hB) prudko klesne tvrdosť a klesne na najnižšiu hodnotu (77 hb) pri 80 mm. Po 80 mm tvrdosť sa naďalej znižovala, ale do určitej miery sa zvýšila. Zvýšenie bolo relatívne malé. Po 130 mm zostala tvrdosť nezmenená okolo 83 hb. Môže sa predpokladať, že v dôsledku účinku vedenia tepla sa zmenila rýchlosť chladenia oneskorenej časti ochladenia.
2.2 Výsledky a analýza výkonnostných testov
Tabuľka 2 ukazuje výsledky ťahových experimentov uskutočňovaných na vzorkách odobratých z rôznych pozícií paralelnej časti. Zistilo sa, že pevnosť v ťahu a pevnosť výnosu č. 1 a č. 2 nemajú takmer žiadnu zmenu. Ako sa zvyšuje podiel koncov oneskoreného ochladenia, pevnosť v ťahu a pevnosť výnosu zliatiny vykazujú výrazný klesajúci trend. Pevnosť v ťahu v každom mieste odberu vzoriek je však nad štandardnou pevnosťou. Iba v oblasti s najnižšou tvrdosťou je pevnosť výťažku nižšia ako štandard vzorky, výkonnosť vzorky je nekvalifikovaná.
Obrázok 4 zobrazuje výsledky ťahových vlastností vo vzorke č. 3. Z obrázku 4 je možné zistiť, že čím ďalej od deliacej čiary, tým nižšia je tvrdosť oneskoreného konca ochladenia. Zníženie tvrdosti naznačuje, že výkonnosť vzorky je znížená, ale tvrdosť sa pomaly znižuje a na konci paralelnej sekcie klesá iba z 95 hB na približne 91 hB. Ako je zrejmé z výsledkov výkonu v tabuľke 1, pevnosť v ťahu sa znížila z 342 MPA na 320 mPa na chladenie vody. Zároveň sa zistilo, že bod zlomeniny vzorky v ťahu je tiež na konci paralelnej časti s najnižšou tvrdosťou. Je to preto, že je ďaleko od chladenia vody, výkon zliatiny sa zníži a koniec dosiahne limit pevnosti v ťahu najskôr, aby sa vytvoril krk. Nakoniec sa zlomte od najnižšieho bodu výkonnosti a poloha prerušenia je v súlade s výsledkami testov výkonnosti.
Obrázok 5 zobrazuje krivku tvrdosti paralelnej časti vzorky č. 4 a polohy zlomenín. Zistilo sa, že čím ďalej od deliacej čiary chladenia vodou, tým nižšia je tvrdosť oneskoreného konca ochladenia. Zároveň je umiestnenie zlomenín tiež na konci, kde je tvrdosť najnižšia, zlomeniny 86 hB. Z tabuľky 2 sa zistilo, že na konci chladenom vodou nie je takmer žiadna plastická deformácia. Z tabuľky 1 sa zistilo, že výkonnosť vzorky (pevnosť v ťahu 298 MPA, výťažok 266 MPA) sa významne zníži. Pevnosť v ťahu je iba 298 mPa, ktorá nedosahuje výnosovú pevnosť vody chladeného vodou (315 MPa). Koniec sa vytvoril krku, keď je nižší ako 315 MPA. Pred zlomeninou sa vo vode chladenej oblasti vyskytla iba elastická deformácia. Keď stres zmizol, napätie na vode chladenom konci zmizlo. Výsledkom je, že množstvo deformácie v zóne chladiacej vody v tabuľke 2 nemá takmer žiadnu zmenu. Vzorka sa zlomí na konci ohňa oneskorenej rýchlosti, zdeformovaná oblasť sa zníži a koncová tvrdosť je najnižšia, čo vedie k výraznému zníženiu výsledkov výkonnosti.
Zoberte vzorky zo 100% oneskorenej oblasti ochladzovania na konci vzorky 400 mm. Obrázok 6 zobrazuje krivku tvrdosti. Tvrdosť paralelného úseku sa zníži na približne 83-84 hb a je relatívne stabilná. Vďaka tomu istému procesu je výkon zhruba rovnaký. V polohe zlomenín sa nenachádza žiadny zjavný vzor. Výkon zliatiny je nižší ako výkon vzorky zafarbenej vodou.
Aby sa ďalej preskúmala pravidelnosť výkonnosti a zlomeniny, paralelná časť ťahovej vzorky bola vybraná v blízkosti najnižšieho bodu tvrdosti (77HB). Z tabuľky 1 sa zistilo, že výkon bol významne znížený a bod zlomeniny sa objavil v najnižšom bode tvrdosti na obrázku 2.
2.3 Výsledky analýzy ANSYS
Obrázok 7 zobrazuje výsledky simulácie ANSYS chladiacich kriviek v rôznych pozíciách. Je zrejmé, že teplota vzorky v oblasti chladenia vody rýchlo klesla. Po 5S teplota klesla na pod 100 ° C a pri 80 mm od deliacej čiary klesla teplota na približne 210 ° C pri 90 s. Priemerný pokles teploty je 3,5 ° C/s. Po 90 sekundách v oblasti chladenia vzduchu terminálu klesá teplota na približne 360 ° C, s priemernou rýchlosťou poklesu 1,9 ° C/s.
Prostredníctvom analýzy výkonnosti a výsledkov simulácie sa zistilo, že výkonnosť vody chladenia a oneskorená oblasť ochladzovania je vzorom, ktorý sa najprv zníži a potom sa mierne zvyšuje. Ovplyvnené chladením vody v blízkosti deliacej čiary, vedenie tepla spôsobí, že vzorka v určitej oblasti klesne rýchlosťou chladenia menšou ako pri chladení vody (3,5 ° C/s). Výsledkom je, že Mg2Si, ktorý sa stuhol do matrice, vyrážal vo veľkých množstvách v tejto oblasti a teplota klesla na približne 210 ° C po 90 sekundách. Veľké množstvo vyzrážaných MG2SI viedlo k menšiemu účinku chladenia vody po 90 s. Množstvo fázy posilnenia Mg2SI, ktorá sa vyzrážala po ošetrení starnutím, sa výrazne znížilo a výkonnosť vzorky sa následne znížila. Oneskorená zóna ochladzovania ďaleko od deliacej čiary je však menej ovplyvnená vodovodom chladiaceho tepla a zliatina sa v podmienkach chladenia vzduchu relatívne pomaly ochladzuje (rýchlosť chladenia 1,9 ° C/s). Iba malá časť fázy Mg2SI sa pomaly vyzráža a teplota je 360 ° C po 90. rokoch. Po chladení vody je väčšina fázy Mg2SI stále v matrici a po starnutí sa rozptyľuje a vyzráža sa, čo hrá posilňovaciu úlohu.
3. Záver
Zistilo sa to prostredníctvom experimentov, že oneskorené ochladenie spôsobí tvrdosť oneskorenej ochladzovacej zóny na križovatke normálneho ochladzovania a oneskorené ochladenie, aby sa najprv znížilo a potom sa mierne zvýšila, až kým sa konečne nestabilizuje.
V prípade 6061 zliatiny hliníka sú pevnosť v ťahu po normálnom ochladení a oneskorenom ochladení počas 90 s 342 MPA a 288 MPA a pevnosť výnosu je 315 MPA a 252 MPA, z ktorých obidve spĺňajú výkonnostné štandardy.
Existuje oblasť s najnižšou tvrdosťou, ktorá sa po normálnom ochladení zníži z 95 HB na 77 HB. Výkon je tu tiež najnižší, s pevnosťou v ťahu 271 MPa a pevnosťou výnosu 220 MPa.
Prostredníctvom analýzy ANSYS sa zistilo, že rýchlosť chladenia v najnižšom bode výkonnosti v 90. rokoch oneskorená ochladzovacia zóna sa znížila približne o 3,5 ° C za sekundu, čo viedlo k nedostatočnému tuhému roztoku fázy posilňovacej fázy MG2SI. Podľa tohto článku je zrejmé, že bod nebezpečenstva výkonu sa objaví v oblasti oneskoreného ochladzovania na križovatke normálneho ochladenia a oneskoreného ochladenia a nie je ďaleko od križovatky, čo má dôležitý hlavný význam pre primerané zadržiavanie extrúzneho chvosta chvosta Konečný odpad.
Editoval máj Jiang z mat hliníka
Čas príspevku: august-28-2024
