Grosimea mare a peretelui 6061T6 aliaj de aluminiu trebuie să fie stins după extrudarea la cald. Datorită limitării extrudării discontinue, o parte a profilului va intra în zona de răcire a apei cu o întârziere. Când următoarea lingouri scurte va fi continuată, această parte a profilului va suferi o stingere întârziată. Cum să te descurci cu zona de stingere întârziată este o problemă pe care fiecare companie de producție trebuie să o ia în considerare. Când deșeurile procesului final al cozii de extrudare sunt scurte, eșantioanele de performanță prelevate sunt uneori calificate și uneori necalificate. Când se eșantionați din lateral, performanța este din nou calificată. Acest articol oferă explicația corespunzătoare prin experimente.
1. Materiale de testare și metode
Materialul utilizat în acest experiment este 6061 aliaj de aluminiu. Compoziția sa chimică măsurată prin analiza spectrală este următoarea: Se respectă cu GB/T 3190-1996 Standard internațional de compoziție din aliaj de aluminiu internațional 6061.
În acest experiment, o parte a profilului extrudat a fost luată pentru tratament cu soluție solidă. Profilul lung de 400 mm a fost împărțit în două zone. Zona 1 a fost direct răcită cu apă și stinsă. Zona 2 a fost răcită în aer timp de 90 de secunde și apoi răcită cu apă. Diagrama de testare este prezentată în figura 1.
Profilul de aliaj de aluminiu 6061 utilizat în acest experiment a fost extrudat de un extruder de 4000 de ani. Temperatura matriței este de 500 ° C, temperatura tijei de turnare este de 510 ° C, temperatura de ieșire a extrudării este de 525 ° C, viteza de extrudare este de 2,1 mm/s, se folosește răcire de apă cu intensitate ridicată în timpul procesului de extrudare și o 400mm Piesa de testare a lungimii este preluată din mijlocul profilului finit extrudat. Lățimea eșantionului este de 150mm și înălțimea este de 10,00mm.
Probele prelevate au fost partiționate și apoi supuse din nou tratamentului soluției. Temperatura soluției a fost de 530 ° C, iar timpul soluției a fost de 4 ore. După ce le -a scos, probele au fost introduse într -un rezervor mare de apă, cu o adâncime de apă de 100 mm. Rezervorul de apă mai mare poate asigura că temperatura apei din rezervorul de apă se schimbă puțin după ce eșantionul din zona 1 este răcit cu apă, împiedicând creșterea temperaturii apei să afecteze intensitatea răcirii apei. În timpul procesului de răcire a apei, asigurați-vă că temperatura apei se află în intervalul 20-25 ° C. Probele stinse au fost îmbătrânite la 165 ° C*8H.
Faceți o parte din eșantion de 400 mm lungime de 30 mm cu o lungime de 10 mm grosime și efectuați un test de duritate Brinell. Faceți 5 măsurători la fiecare 10mm. Luați valoarea medie a celor 5 durități Brinell ca rezultat al durității Brinell în acest moment și observați modelul de schimbare a durității.
Proprietățile mecanice ale profilului au fost testate, iar secțiunea paralelă la tracțiune 60mm a fost controlată în diferite poziții ale eșantionului de 400 mm pentru a observa proprietățile de tracțiune și locația fracturii.
Câmpul de temperatură al stingerii răcite cu apă a eșantionului și stingerea după o întârziere de 90 de ani a fost simulată prin intermediul software-ului ANSYS, iar ratele de răcire ale profilurilor în diferite poziții au fost analizate.
2. Rezultate și analiză experimentală
2.1 Rezultatele testelor de duritate
Figura 2 prezintă curba de schimbare a durității a unui eșantion lung de 400 mm măsurat de un tester de duritate Brinell (lungimea unității a abscisei reprezintă 10mm, iar scara 0 este linia de divizare între stingerea normală și stingerea întârziată). Se poate constata că duritatea la capătul răcit cu apă este stabilă în jurul anului 95HB. După linia de împărțire între stingerea răcirii cu apă și întârzierea stingerii de răcire a apei din anii 90, duritatea începe să scadă, dar rata de declin este lentă în stadiul incipient. După 40mm (89HB), duritatea scade brusc și scade la cea mai mică valoare (77HB) la 80mm. După 80 mm, duritatea nu a continuat să scadă, ci a crescut într -o anumită măsură. Creșterea a fost relativ mică. După 130 mm, duritatea a rămas neschimbată la aproximativ 83HB. Se poate specula că, datorită efectului conducerii căldurii, rata de răcire a părții de stingere întârziată s -a schimbat.
2.2 Rezultatele testelor de performanță și analiză
Tabelul 2 prezintă rezultatele experimentelor de tracțiune efectuate pe eșantioane prelevate din diferite poziții ale secțiunii paralele. Se poate constata că rezistența la tracțiune și rezistența la randament nr. 1 și nr. 2 nu au aproape nicio schimbare. Pe măsură ce proporția de capete de stingere întârziată crește, rezistența la tracțiune și rezistența la randament a aliajului arată o tendință descendentă semnificativă. Cu toate acestea, rezistența la tracțiune la fiecare locație de eșantionare este peste rezistența standard. Doar în zonă cu cea mai mică duritate, rezistența la randament este mai mică decât standardul de probă, performanța eșantionului este necalificată.
Figura 4 prezintă rezultatele proprietăților de tracțiune ale eșantionului nr. 3. Se poate găsi din figura 4 că, cu cât mai departe de linia de divizare, cu atât mai mică este mai mică duritatea capătului de stingere întârziat. Scăderea durității indică faptul că performanța eșantionului este redusă, dar duritatea scade lent, scăzând doar de la 95HB la aproximativ 91HB la sfârșitul secțiunii paralele. După cum se poate observa din rezultatele performanței din tabelul 1, rezistența la tracțiune a scăzut de la 342MPa la 320MPa pentru răcirea apei. În același timp, s -a constatat că punctul de fractură al eșantionului de tracțiune este, de asemenea, la sfârșitul secțiunii paralele cu cea mai mică duritate. Acest lucru se datorează faptului că este departe de răcirea apei, performanța aliajului este redusă, iar sfârșitul atinge mai întâi limita de rezistență la tracțiune pentru a forma un gât. În cele din urmă, rupeți de la cel mai mic punct de performanță, iar poziția de pauză este în concordanță cu rezultatele testelor de performanță.
Figura 5 prezintă curba de duritate a secțiunii paralele a eșantionului nr. 4 și a poziției fracturii. Se poate constata că, cu cât mai departe de linia de divizare a răcirii cu apă, cu atât este mai mică duritatea capătului de stingere întârziat. În același timp, locația fracturii este, de asemenea, la sfârșitul în care duritatea este cea mai mică, fracturi de 86 CB. Din tabelul 2, se constată că nu există aproape nicio deformare plastică la capătul răcit cu apă. Din tabelul 1, se constată că performanța eșantionului (rezistența la tracțiune 298MPa, randamentul 266MPa) este semnificativ redusă. Rezistența la tracțiune este de doar 298MPa, ceea ce nu atinge rezistența la randament a capătului răcit cu apă (315MPa). Sfârșitul a format un gât în jos atunci când este mai mic de 315MPa. Înainte de fractură, a avut loc doar deformarea elastică în zona răcită cu apă. Pe măsură ce stresul a dispărut, tulpina de la capătul răcit cu apă a dispărut. Drept urmare, cantitatea de deformare în zona de răcire a apei din tabelul 2 nu are aproape nicio modificare. Eșantionul se rupe la sfârșitul incendiului cu viteză întârziată, zona deformată este redusă, iar duritatea finală este cea mai mică, ceea ce duce la o reducere semnificativă a rezultatelor performanței.
Preluați probe din zona de stingere întârziată 100% la sfârșitul specimenului de 400 mm. Figura 6 prezintă curba durității. Duritatea secțiunii paralele este redusă la aproximativ 83-84HB și este relativ stabilă. Datorită aceluiași proces, performanța este aproximativ aceeași. Nu se găsește niciun model evident în poziția fracturii. Performanța aliajului este mai mică decât cea a eșantionului tăiat cu apă.
Pentru a explora în continuare regularitatea performanței și fracturii, secțiunea paralelă a specimenului de tracțiune a fost selectată aproape de cel mai mic punct de duritate (77HB). Din tabelul 1, s -a constatat că performanța a fost redusă semnificativ, iar punctul de fractură a apărut la cel mai mic punct de duritate din figura 2.
2.3 Rezultatele analizei ANSYS
Figura 7 prezintă rezultatele simulării ANSYS a curbelor de răcire în diferite poziții. Se poate observa că temperatura eșantionului din zona de răcire a apei a scăzut rapid. După 5s, temperatura a scăzut la sub 100 ° C, iar la 80 mm de linia de divizare, temperatura a scăzut la aproximativ 210 ° C la 90S. Scăderea medie a temperaturii este de 3,5 ° C/s. După 90 de secunde în zona de răcire a aerului terminal, temperatura scade la aproximativ 360 ° C, cu o rată medie de scădere de 1,9 ° C/s.
Prin analiza performanței și rezultatele simulării, se constată că performanța zonei de răcire a apei și zona de stingere întârziată este un model de schimbare care mai întâi scade și apoi crește ușor. Afectată de răcirea apei în apropierea liniei de divizare, conducerea la căldură face ca proba dintr -o anumită zonă să scadă la o viteză de răcire mai mică decât cea a răcirii apei (3,5 ° C/s). Drept urmare, MG2SI, care s -a solidificat în matrice, a precipitat în cantități mari în această zonă, iar temperatura a scăzut la aproximativ 210 ° C după 90 de secunde. Cantitatea mare de MG2SI precipitată a dus la un efect mai mic al răcirii apei după 90 s. Cantitatea de fază de întărire a MG2SI precipitată după tratamentul cu îmbătrânirea a fost mult redusă, iar performanța eșantionului a fost ulterior redusă. Cu toate acestea, zona de stingere întârziată departe de linia de divizare este mai puțin afectată de conducerea căldurii de răcire a apei, iar aliajul se răcește relativ lent în condiții de răcire a aerului (viteza de răcire 1,9 ° C/s). Doar o mică parte din faza MG2SI precipită încet, iar temperatura este de 360C după 90. După răcirea apei, cea mai mare parte a fazei MG2SI este încă în matrice și se dispersează și precipită după îmbătrânire, ceea ce joacă un rol de întărire.
3. Concluzie
S -a constatat prin experimente că stingerea întârziată va provoca duritatea zonei de stingere întârziată la intersecția de stingere normală și de a întârzia să scadă mai întâi și apoi să crească ușor până când se stabilizează în cele din urmă.
Pentru 6061 aliaj de aluminiu, punctele forte de tracțiune după stingerea normală și stingerea întârziată pentru 90 s sunt 342MPa, respectiv 288MPa, iar punctele forte ale randamentului sunt 315MPa și 252MPa, ambele respectând standardele de performanță a eșantionului.
Există o regiune cu cea mai mică duritate, care este redusă de la 95HB la 77HB după stingerea normală. Performanța aici este, de asemenea, cea mai mică, cu o rezistență la tracțiune de 271MPa și o rezistență la randament de 220MPa.
Prin analiza ANSYS, s -a constatat că rata de răcire la cel mai mic punct de performanță din zona de stingere întârziată din anii 90 a scăzut cu aproximativ 3,5 ° C pe secundă, rezultând o soluție solidă insuficientă a fazei de întărire a fazei MG2SI. Potrivit acestui articol, se poate observa că punctul de pericol de performanță apare în zona de stingere întârziată la intersecția de stingere normală și de stingere întârziată și nu este departe de joncțiune, ceea ce are o semnificație de orientare importantă pentru păstrarea rezonabilă a cozii de extrudare a cozii de extrudare Deșeuri de proces final.
Editat de mai Jiang de la Mat Aluminum
Timpul post: 28-2024 august
