A 6061T6 alumínium ötvözet nagy falvastagságát forró extrudálás után le kell oltani. A szakaszos extrudálás korlátozása miatt a profil egy része késleltetéssel lép be a vízhűtési zónába. Amikor a következő rövid rúdot továbbra is extrudálják, a profil ezen része késleltetett oltáson megy keresztül. A késleltetett oltási terület kezelése olyan kérdés, amelyet minden termelési vállalatnak figyelembe kell vennie. Ha az extrudálási farok vége végfeldolgozó hulladék rövid, a bevett teljesítményminták néha képesítettek és néha képzetlenek. Az oldalról való mintavételkor az előadás ismét képesített. Ez a cikk kísérletek révén adja meg a megfelelő magyarázatot.
1. Vizsgálati anyagok és módszerek
A kísérletben használt anyag 6061 alumíniumötvözet. A spektrális elemzéssel mért kémiai összetétele a következő: megfelel a GB/T 3190-1996 Nemzetközi 6061 alumíniumötvözet-összetétel szabványának.
Ebben a kísérletben az extrudált profil egy részét vettük szilárd oldatkezeléshez. A 400 mm hosszú profilt két területre osztottuk. Az 1. terület közvetlenül vízhűtéssel és leeresztésével volt. A 2. területet 90 másodpercig lehűltük a levegőben, majd vízhűtéssel. A tesztdiagramot az 1. ábra mutatja.
A kísérletben használt 6061 alumíniumötvözet profilt egy 4000 extruder extrudálta. A penészhőmérséklet 500 ° C, az öntőrúd hőmérséklete 510 ° C, az extrudálási kimenet hőmérséklete 525 ° C, az extrudálási sebesség 2,1 mm/s, nagy intenzitású vízhűtést használnak az extrudálási folyamat során, és egy 400 mm-es, és egy 400 mm A hosszúságú tesztdarabot az extrudált kész profil közepéről veszik figyelembe. A minta szélessége 150 mm, a magasság 10,00 mm.
A vett mintákat megosztottuk, majd ismét oldatkezelésnek vetettük alá. Az oldat hőmérséklete 530 ° C volt, az oldat idő 4 óra. Miután kivették őket, a mintákat egy nagy víztartályba helyeztük, 100 mm -es vízmélységgel. A nagyobb víztartály biztosítja, hogy a víztartály vízhőmérséklete alig változjon, miután az 1. zónában a minta vízhűtéssel rendelkezik, megakadályozva, hogy a víz hőmérsékletének növekedése befolyásolja a vízhűtés intenzitását. A vízhűtési eljárás során ellenőrizze, hogy a víz hőmérséklete 20-25 ° C tartományban van. A leoltott mintákat 165 ° C*8h -en érleltük.
Vegye ki a 400 mm hosszú, 30 mm széles, 10 mm vastag minta egy részét, és végezzen egy Brinell keménységi tesztet. Végezzen 5 mérést 10 mm -enként. Vegye figyelembe az 5 Brinell keménység átlagos értékét, mivel a Brinell keménység ezen a ponton eredményez, és figyelje meg a keménységváltási mintát.
A profil mechanikai tulajdonságait megvizsgáltuk, és a szakítószilárdságú 60 mm -es szakaszot a 400 mm -es minta különböző helyzeteiben szabályoztuk, hogy megfigyeljük a szakító tulajdonságokat és a törés helyét.
A minta vízhűtéses kioltásának és a 90-es késés utáni kioltás hőmérsékleti mezőjét az ANSYS szoftveren keresztül szimuláltuk, és elemeztük a profilok különböző pozíciói hűtési sebességét.
2. Kísérleti eredmények és elemzés
2.1 Keménységi teszt eredmények
A 2. ábra egy Brinell keménységi teszterrel mért 400 mm hosszú minta keménységváltozási görbéjét mutatja (az abscissa egységhossza 10 mm -t jelent, a 0 skála pedig a normál oltás és a késleltetett oltás közötti elválasztó vonal). Megállapítható, hogy a vízhűtéses végén lévő keménység kb. 95 órán át stabil. Miután a vízhűtés-leoltás és a 90-es évek vízhűtéses oltása közötti elválasztó vonal elválasztása után a keménység csökkenni kezd, de a csökkenési arány a korai szakaszban lassú. 40 mm (89HB) után a keménység hirtelen csökken, és a legalacsonyabb értékre (77HB) csökken 80 mm -en. 80 mm után a keménység nem csökken, hanem bizonyos mértékig növekedett. A növekedés viszonylag kicsi volt. 130 mm után a keménység változatlan maradt 83HB körül. Arra gondolhatunk, hogy a hővezetés hatása miatt a késleltetett oltási alkatrész hűtési sebessége megváltozott.
2.2 teljesítményteszt eredményei és elemzése
A 2. táblázat a párhuzamos szakasz különböző pozícióiból vett mintákon végzett szakítókísérletek eredményeit mutatja be. Megállapítható, hogy az 1. és a 2. és a 2. sz. Szakítószilárdság és hozamszilárdsága szinte nincs változás. Ahogy a késleltetett oltási végek aránya növekszik, az ötvözet szakítószilárdsága és hozamszilárdsága jelentős lefelé mutató tendenciát mutat. Azonban a szakítószilárdság az egyes mintavételi helyeken meghaladja a standard szilárdságot. Csak a legalacsonyabb keménységgel rendelkező területen, a hozamszilárdság alacsonyabb, mint a minta szabvány, a minta teljesítménye képzetlen.
A 4. ábra a 3. minta szakító tulajdonságait mutatja. A 4. ábrából megtalálható, hogy minél távolabb az elválasztó vonaltól, annál alacsonyabb a késleltetett oltási vég keménysége. A keménység csökkenése azt jelzi, hogy a minta teljesítménye csökken, de a keménység lassan csökken, csak a párhuzamos szakasz végén kb. 91HB -ra csökken. Amint az az 1. táblázat teljesítményének eredményeiből kitűnik, a szakítószilárdság 342mPa -ról 320mPa -ra csökkent a vízhűtéshez. Ugyanakkor kiderült, hogy a szakítóminta törési pontja a párhuzamos szakasz végén is a legalacsonyabb keménységgel. Ennek oka az, hogy messze van a vízhűtéstől, az ötvözet teljesítménye csökken, és a vége először eléri a szakítószilárdság korlátját, hogy lecsökkent. Végül, szakítson meg a legalacsonyabb teljesítményponttól, és a törés helyzete összhangban áll a teljesítményteszt eredményeivel.
Az 5. ábra a 4. minta párhuzamos szakaszának keménységi görbéjét és a törés helyzetét mutatja. Megállapítható, hogy minél távolabb van a vízhűtés elválasztó vonalától, annál alacsonyabb a késleltetett oltási vég keménysége. Ugyanakkor a törés helye a végén is a legalacsonyabb, 86 órás törés. A 2. táblázatból kiderült, hogy a vízhűtéses végén szinte nincs plasztikus deformáció. Az 1. táblázatból kiderült, hogy a minta teljesítménye (a 298mPa szakítószilárdság, a 266mPa hozam) jelentősen csökken. A szakítószilárdság csak 298mPa, ami nem éri el a vízhűtéses vég (315MPa) hozamszilárdságát. A vége a 315mPa -nál alacsonyabb, ha a vége lecsökkent. A törés előtt csak a vízhűtéses területen csak rugalmas deformáció történt. Ahogy a stressz eltűnt, a vízhűtéses végén lévő feszültség eltűnt. Ennek eredményeként a 2. táblázatban szereplő vízhűtési zónában a deformációs mennyiség szinte nem változik. A minta szünetek a késleltetett sebességű tűz végén, a deformált terület csökken, és a végső keménység a legalacsonyabb, ami a teljesítmény eredményeinek jelentős csökkenését eredményezi.
Vegyen be mintákat a 100% -ban késleltetett oltási területről a 400 mm -es minta végén. A 6. ábra a keménységi görbét mutatja. A párhuzamos szakasz keménysége kb. 83-84HB-ra csökken, és viszonylag stabil. Ugyanezen folyamat miatt az előadás nagyjából megegyezik. A törés helyzetében nem található nyilvánvaló minta. Az ötvözet teljesítménye alacsonyabb, mint a vízzel oltott minta.
A teljesítmény és a törés szabályszerűségének további feltárása érdekében a szakítóminta párhuzamos szakaszát a legalacsonyabb keménység (77HB) közelében választottuk ki. Az 1. táblázatból kiderült, hogy a teljesítmény szignifikánsan csökkent, és a törési pont a 2. ábrán a keménység legalacsonyabb pontján jelent meg.
2.3 ANSYS elemzési eredmények
A 7. ábra a hűtési görbék ANSYS szimulációjának eredményeit mutatja be különböző helyzetekben. Látható, hogy a minta hőmérséklete a vízhűtés területén gyorsan csökken. 5s után a hőmérséklet 100 ° C alá esett, és az elválasztó vonaltól 80 mm -re esett a hőmérséklet körülbelül 210 ° C -ra esett a 90 -es éveknél. Az átlagos hőmérsékleti csökkenés 3,5 ° C/s. 90 másodperc elteltével a terminál levegőhűtési területén a hőmérséklet körülbelül 360 ° C -ra csökken, átlagos csökkenési sebessége 1,9 ° C/s.
A teljesítmény-elemzés és a szimulációs eredmények révén kiderült, hogy a vízhűtési terület és a késleltetett oltási terület teljesítménye olyan változási mintázat, amely először csökken, majd kissé növekszik. Az elválasztóvezeték közelében lévő vízhűtés befolyásolva a hővezetés egy bizonyos területen lévő minta hűtési sebességgel csökken, mint a vízhűtés (3,5 ° C/s). Ennek eredményeként az MG2SI, amely megszilárdult a mátrixba, nagy mennyiségben kicsapódott ezen a területen, és a hőmérséklet 90 másodperc után kb. 210 ° C -ra esett vissza. A nagy mennyiségű MG2SI kicsapódott a vízhűtés kisebb hatása 90 másodperc után. Az öregedési kezelés után kicsapódott MG2SI erősítési fázis mennyisége jelentősen csökkent, és a minta teljesítményét később csökkentették. Az elválasztó vonaltól távol lévő késleltetett oltási zónát azonban kevésbé befolyásolja a vízhűtés hővezetési vezetése, és az ötvözet viszonylag lassan hűti a levegőhűtési körülmények között (a hűtési sebesség 1,9 ° C/s). Az MG2SI fázisnak csak egy kis része lassan kicsapódik, és a hőmérséklet a 90 -es évek után 360 ° C. A vízhűtés után az MG2SI fázis nagy része még mindig a mátrixban van, és az öregedés után diszpergálódik és kicsapódik, ami erősítő szerepet játszik.
3. Következtetés
Kísérletek révén találták, hogy a késleltetett oltás a késleltetett oltási zóna keménységét okozza a normál oltás és a késleltetett oltás metszéspontjában, hogy először csökkenjen, majd kissé növekedjen, amíg végül stabilizálódik.
A 6061 -es alumíniumötvözet esetében a normál oltás és a késleltetett 90 másodpercig késleltetett oltás után a szakítószilárdság 342 mPa és 288 mPa, és a hozamszilárdság 315mPa és 252mPa, amelyek mindegyike megfelel a minta teljesítmény szabványainak.
Van egy olyan régió, amely a legalacsonyabb keménységgel rendelkezik, amely a normál kioltás után 95HB -ról 77HB -ra csökken. Az itt előadás szintén a legalacsonyabb, a szakítószilárdság 271mPa és a hozamszilárdság 220 mPa.
Az ANSYS elemzés révén kiderült, hogy a 90 -es évek legkisebb teljesítménypontjában a hűtési sebesség másodpercenként körülbelül 3,5 ° C -tal csökkent, ami a erősítő fázis MG2SI fázisának elégtelen szilárd oldatát eredményezte. E cikk szerint látható, hogy a teljesítmény -veszélyhely a késleltetett kioltási területen jelenik meg a normál oltás és a késleltetett kioltás kereszteződésén, és nem messze van a csomóponttól, amelynek fontos vezető jelentősége van az extrudálási farok ésszerű visszatartása szempontjából. Végső folyamathulladék.
Szerkesztette: május Jiang a Mat alumíniumból
A postai idő: augusztus-28-2024
