Велика товщина стінки 6061T6 Алюмінієвий сплав потрібно гасити після гарячої екструзії. Через обмеження переривчастої екструзії частина профілю ввійде в зону водного охолодження із затримкою. Коли наступне коротке злиття буде продовжено екструдувати, ця частина профілю зазнає затримки гасіння. Як боротися із зоною затримки загартування - це проблема, яку повинна враховувати кожну виробничу компанію. Коли відходи процесу екструзійного хвоста короткі, взяті зразки продуктивності іноді кваліфіковані, а іноді і некваліфіковані. Під час переосмислення збоку продуктивність знову кваліфікована. Ця стаття дає відповідне пояснення за допомогою експериментів.
1. Тестові матеріали та методи
Матеріал, що використовується в цьому експерименті, - алюмінієвий сплав 6061. Його хімічний склад, виміряний спектральним аналізом, такий: він відповідає GB/T 3190-1996 Міжнародний стандарт складу алюмінієвого сплаву 6061 6061.
У цьому експерименті для лікування твердого розчину було взято частину екструдованого профілю. Довгий профіль 400 мм був розділений на дві області. Площа 1 була безпосередньо охолоджена водою та гасла. Площа 2 охолоджувала в повітрі протягом 90 секунд, а потім водяне охолодження. Тестова схема показана на малюнку 1.
Профіль алюмінієвого сплаву 6061, що використовується в цьому експерименті, екструдував 4000 -річним екструдером. Температура цвілі-500 ° С, температура лиття стрижня-510 ° С, температура екструзійного виходу-525 ° С, швидкість екструзії-2,1 мм/с, охолодження води з високою інтенсивністю використовується в процесі екструзії, а 400 мм використовується і 400 мм Тест на довжину взято з середини екструдованого готового профілю. Ширина зразка - 150 мм, а висота - 10,00 мм.
Взяті зразки розподіляли, а потім знову піддавали обробці розчином. Температура розчину становила 530 ° C, а час розчину - 4 години. Після виведення їх зразків поміщали у великий резервуар з водою з глибиною води 100 мм. Більший резервуар для води може забезпечити, щоб температура води в резервуарі з водою мало змінювалася після того, як зразок в зоні 1 є водним охолодженням, запобігаючи підвищенню температури води впливати на інтенсивність охолодження води. Під час процесу охолодження води переконайтеся, що температура води знаходиться в межах 20-25 ° C. Зразки гасили у віці при 165 ° C*8h.
Візьміть частину зразка завдовжки 400 мм шириною 10 мм товщиною і проведіть тест на твердість Бринелла. Зробіть 5 вимірювань кожні 10 мм. Візьміть середнє значення 5 твердості Бринелла, оскільки в цей момент твердість Брінелла і дотримуйтесь схеми зміни твердості.
Механічні властивості профілю перевіряли, а паралельний розділ 60 мм на розтяг контролювали в різних положеннях 400 -мм зразка для спостереження за властивостями на розрив та розташуванню руйнування.
Температурне поле водного охолодження гасіння зразка та гасіння після затримки 90-х моделювали за допомогою програмного забезпечення ANSYS, і проаналізували швидкість охолодження профілів у різних положеннях.
2. Експериментальні результати та аналіз
2.1 Результати тесту на твердість
На малюнку 2 показана крива зміни твердості зразка довжиною 400 мм, виміряний тестером твердості Бринелла (довжина одиниці абсциси являє собою 10 мм, а шкала 0 - це лінія поділу між нормальним гасінням та затримкою гасіння). Можна встановити, що твердість на водному охолодженому кінці стабільна близько 95 ГБ. Після розмежування між гасінням водного охолодження та затримкою гасіння водного охолодження 90-х років твердість починає знижуватися, але швидкість зниження на ранній стадії повільна. Після 40 мм (89hb) твердість різко падає і падає до найменшого значення (77HB) на 80 мм. Після 80 мм твердість не продовжувала зменшуватися, а певною мірою зростала. Збільшення було відносно невеликим. Через 130 мм твердість залишалася незмінною близько 83 ГБ. Можна припустити, що внаслідок впливу теплопровідності швидкість охолодження частини затримки гасіння змінилася.
2.2 Результати та аналіз тесту на продуктивність
У таблиці 2 наведені результати експериментів на розтяг, проведені на зразках, взяті з різних положень паралельного розділу. Можна встановити, що міцність на розрив і міцність №1 та №2 майже не змінюють. Зі збільшенням частки затримки гасіння збільшується, міцність на розрив і міцність на врожайність сплаву демонструють значну тенденцію вниз. Однак міцність на розрив у кожному місці відбору проб вище стандартної міцності. Лише в області з найнижчою твердістю міцність виходу нижча, ніж стандарт вибірки, продуктивність вибірки некваліфікована.
На малюнку 4 показані результати властивостей на розрив зразка № 3. З рисунку 4 можна знайти, що чим далі від лінії ділення, чим нижча твердість затримки гасіння. Зниження твердості вказує на те, що продуктивність зразка знижується, але твердість зменшується повільно, лише зменшується з 95 ГБ до приблизно 91HB в кінці паралельної секції. Як видно з результатів продуктивності в таблиці 1, міцність на розрив зменшилася з 342 МПа до 320 МПа для охолодження води. У той же час було встановлено, що точка перелому зразка розтягування також знаходиться в кінці паралельної секції з найнижчою твердістю. Це тому, що воно знаходиться далеко від водного охолодження, продуктивність сплаву знижується, а кінець спочатку досягає межі міцності на розрив, щоб утворити вниз. Нарешті, відрив від найнижчої точки продуктивності, а положення розриву узгоджується з результатами тесту на продуктивність.
На малюнку 5 показана крива твердості паралельного розділу зразка № 4 та положення руйнування. Можна встановити, що чим далі від водної охолодження лінії ділення, тим нижча твердість затримки кінця гасіння. У той же час місце перелому також знаходиться в кінці, де твердість найнижча, переломи 86HB. З таблиці 2 встановлено, що на кінці водяного охолодження майже немає пластичної деформації. З таблиці 1 встановлено, що продуктивність вибірки (міцність на розрив 298mpa, вихід 266 мпА) значно знижується. Міцність на розрив становить лише 298 мПа, що не досягає міцності на врожайність кінця водяного охолодження (315 МПа). Кінець утворився вниз, коли він нижче 315 мпА. Перед переломом у зоні водяного охолодження відбулася лише еластична деформація. Коли стрес зник, штам на водному охолодженому кінці зникло. Як результат, кількість деформації в зоні охолодження води в таблиці 2 майже не змінюється. Зразок розривається в кінці пожежі затримки швидкості, деформована площа зменшується, а кінцева твердість є найнижчою, що призводить до значного зниження результатів ефективності.
Візьміть зразки зі 100% затримки загартування в кінці 400 мм зразка. На малюнку 6 показана крива твердості. Твердість паралельної секції зменшується приблизно до 83-84HB і відносно стабільна. Через той самий процес продуктивність приблизно однакова. У положенні перелому немає очевидної картини. Продуктивність сплавів нижча, ніж у зразка, що розгублений водою.
Для подальшого вивчення регулярності продуктивності та перелому паралельний розділ зразка розтягування був обраний біля найнижчої точки твердості (77 ГБ). З таблиці 1 було встановлено, що продуктивність була значно знижена, а точка руйнування з'явилася в найнижчій точці твердості на малюнку 2.
2.3 Результати аналізу ANSYS
На малюнку 7 показані результати моделювання кривих охолодження ANSYS у різних положеннях. Видно, що температура зразка в області водного охолодження швидко падає. Після 5 -х температура знизилася до нижче 100 ° С, а при 80 мм від лінії ділення температура знизилася приблизно до 210 ° С при 90 -х. Середнє падіння температури становить 3,5 ° С/с. Через 90 секунд у кінцевій зоні повітряного охолодження температура падає приблизно до 360 ° C, середня швидкість падіння 1,9 ° C/с.
Завдяки аналізу ефективності та результатів моделювання встановлено, що продуктивність зони охолодження води та зона затримки гасіння-це зміна, яка спочатку зменшується, а потім незначно збільшується. Впасти водяним охолодженням поблизу ділянки, теплопровідність змушує зразок у певній ділянці знизився зі швидкістю охолодження менше, ніж у водному охолодженні (3,5 ° С/с). Як результат, MG2SI, який затвердився в матрицю, осаджував у великих кількостях у цій області, і температура знизилася приблизно до 210 ° С через 90 секунд. Велика кількість осадження MG2SI призвела до меншого ефекту охолодження води через 90 с. Кількість осадженої фази MG2SI після лікування старіння була значно знижена, а ефективність вибірки згодом була знижена. Однак на зону загартування, далеко від лінії поділу, менше впливає на теплопровідність охолодження води, а сплав охолоджується відносно повільно в умовах охолодження повітря (швидкість охолодження 1,9 ° C/с). Лише невелика частина фази MG2SI повільно осаджується, а температура - 360 ° С через 90 -х. Після охолодження води більша частина фази MG2SI все ще перебуває в матриці, і вона розповсюджує та осаджує після старіння, що відіграє зміцнюючу роль.
3. Висновок
Через експерименти було виявлено, що затримка гасіння спричинить твердість затримки зони гасіння на перехресті нормального гасіння та затримки гасіння, щоб спочатку зменшити, а потім незначно збільшується, поки він нарешті не стабілізується.
Для алюмінієвого сплаву 6061 міцність на розрив після нормального гасіння та затримки гасіння протягом 90 с становить відповідно 342 МПа та 288 МПа, а міцність виходу становить 315 МПа та 252 МПа, обидва з яких відповідають стандартам продуктивності вибірки.
Існує область з найнижчою твердістю, яка зменшується з 95 ГБ до 77HB після нормального гасіння. Продуктивність тут також є найнижчою, з міцністю на розрив 271 МПа та міцністю виходу 220 МПа.
За допомогою аналізу ANSYS було встановлено, що швидкість охолодження в найнижчій точці продуктивності в зоні затримки загартування 90 -х років зменшилася приблизно на 3,5 ° C в секунду, що призводить до недостатнього твердого розчину фази зміцнення фази MG2SI. Згідно з цією статтею, видно, що точка небезпеки для ефективності з'являється в зоні затримки гасіння на перехресті нормального гасіння та затримки гасіння, і недалеко від стику, що має важливе значення для розумного утримання хвоста екструзії Кінцеві відходи процесу.
Під редакцією травня Цзян від Mat Aluminium
Час посади: 28-2024 серпня
