Böyük divar qalınlığı 6061T6 alüminium ərintisi isti ekstruziyadan sonra söndürülməlidir. Fasiləsiz ekstruziyanın məhdudlaşdırılması ilə əlaqədar olaraq, profilin bir hissəsi gecikmə ilə su soyutma zonasına daxil olacaqdır. Növbəti qısa külçənin ekstrüde edilməsi davam etdirildikdə, profilin bu hissəsi gecikmiş söndürmə prosesinə məruz qalacaq. Gecikmiş söndürmə sahəsi ilə necə məşğul olmaq hər bir istehsal şirkətinin nəzərə almalı olduğu bir məsələdir. Ekstruziya quyruğunun sonunda prosesin tullantıları qısa olduqda, götürülmüş performans nümunələri bəzən ixtisaslı, bəzən də qeyri-kvalifikasiya olunur. Yan tərəfdən yenidən nümunə götürdükdə, performans yenidən seçilir. Bu məqalə təcrübələr vasitəsilə müvafiq izahat verir.
1. Sınaq materialları və üsulları
Bu təcrübədə istifadə olunan material 6061 alüminium ərintidir. Onun spektral analizlə ölçülən kimyəvi tərkibi aşağıdakı kimidir: GB/T 3190-1996 beynəlxalq 6061 alüminium ərintisi tərkibi standartına uyğundur.
Bu təcrübədə bərk məhlulun müalicəsi üçün ekstrüde edilmiş profilin bir hissəsi götürüldü. 400 mm uzunluğunda profil iki sahəyə bölündü. 1-ci sahə birbaşa su ilə soyudulur və söndürülür. 2-ci sahə havada 90 saniyə soyudulur, sonra isə su ilə soyudulur. Test diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Bu təcrübədə istifadə olunan 6061 alüminium ərintisi profili 4000UST ekstruder tərəfindən ekstrüde edilmişdir. Kalıbın temperaturu 500 ° C, tökmə çubuğunun temperaturu 510 ° C, ekstruziya çıxış temperaturu 525 ° C, ekstruziya sürəti 2,1 mm / s, ekstruziya prosesində yüksək intensivlikli su soyutma istifadə olunur və 400 mm uzunluq test parçası ekstrüde edilmiş hazır profilin ortasından alınır. Nümunənin eni 150 mm, hündürlüyü isə 10,00 mm-dir.
Alınan nümunələr bölündü və sonra yenidən məhlulla müalicəyə məruz qaldı. Məhlulun temperaturu 530°C, həll müddəti isə 4 saat idi. Onlar çıxarıldıqdan sonra nümunələr suyun dərinliyi 100 mm olan böyük su çəninə yerləşdirilib. Daha böyük su çəni 1-ci zonadakı nümunə su ilə soyudulduqdan sonra su çənindəki suyun temperaturunun az dəyişməsini təmin edə bilər ki, bu da suyun temperaturunun artmasının suyun soyutma intensivliyinə təsir göstərməsinin qarşısını alır. Suyun soyudulması prosesində suyun temperaturunun 20-25°C aralığında olmasını təmin edin. Söndürülmüş nümunələr 165°C*8 saatda yaşlandı.
Nümunənin 400 mm uzunluğunda 30 mm enində 10 mm qalınlığında bir hissəsini götürün və Brinell sərtlik testini aparın. Hər 10 mm-də 5 ölçmə aparın. Bu nöqtədə Brinell sərtliyi nəticəsində 5 Brinell sərtliyinin orta qiymətini götürün və sərtliyin dəyişmə modelini müşahidə edin.
Profilin mexaniki xassələri sınaqdan keçirildi və dartılma xüsusiyyətlərini və qırılma yerini müşahidə etmək üçün 400 mm nümunənin müxtəlif mövqelərində 60 mm dartılma paralel hissəsinə nəzarət edildi.
Nümunənin su ilə soyudulmuş söndürülməsi və 90-cı illərdən sonra söndürülməsinin temperatur sahəsi ANSYS proqramı vasitəsilə simulyasiya edilmiş və müxtəlif mövqelərdə profillərin soyutma dərəcələri təhlil edilmişdir.
2. Eksperimental nəticələr və təhlillər
2.1 Sərtlik testinin nəticələri
Şəkil 2, Brinell sərtlik test cihazı ilə ölçülən 400 mm uzunluğundakı nümunənin sərtlik dəyişmə əyrisini göstərir (absisin vahid uzunluğu 10 mm-i təmsil edir və 0 şkalası normal söndürmə və gecikmiş söndürmə arasındakı bölmə xəttidir). Su ilə soyudulmuş ucun sərtliyinin təxminən 95HB səviyyəsində sabit olduğu aşkar edilə bilər. Su ilə soyudulmuş söndürmə ilə 90-cı illərin gecikmiş su ilə soyudulması arasındakı bölgü xəttindən sonra sərtlik azalmağa başlayır, lakin azalma sürəti ilkin mərhələdə yavaş olur. 40 mm-dən (89HB) sonra sərtlik kəskin şəkildə azalır və 80 mm-də ən aşağı dəyərə (77HB) düşür. 80 mm-dən sonra sərtlik azalmağa davam etmədi, ancaq müəyyən dərəcədə artdı. Artım nisbətən az olub. 130 mm-dən sonra sərtlik təxminən 83HB səviyyəsində dəyişməz qaldı. İstilik keçiriciliyinin təsiri ilə gecikmiş söndürmə hissəsinin soyutma sürətinin dəyişdiyini təxmin etmək olar.
2.2 Performans testinin nəticələri və təhlili
Cədvəl 2-də paralel kəsişmənin müxtəlif mövqelərindən götürülmüş nümunələr üzərində aparılan dartılma təcrübələrinin nəticələri verilmişdir. Müəyyən etmək olar ki, 1-ci və 2-ci nömrələrin dartılma və axma gücü demək olar ki, heç bir dəyişikliyə malik deyil. Gecikmiş söndürmə uclarının nisbəti artdıqca, ərintinin dartılma gücü və axma gücü əhəmiyyətli dərəcədə aşağı meyl göstərir. Bununla belə, hər bir nümunə götürmə yerində dartılma gücü standart gücdən yüksəkdir. Yalnız ən aşağı sərtliyə malik ərazidə məhsuldarlıq nümunə standartından aşağıdır, nümunə performansı keyfiyyətsizdir.
Şəkil 4-də 3 nömrəli nümunənin dartılma xüsusiyyətlərinin nəticələri göstərilir. Şəkil 4-dən məlum olur ki, ayırıcı xəttdən nə qədər uzaq olarsa, gecikmiş söndürmə ucunun sərtliyi bir o qədər aşağı olur. Sərtliyin azalması nümunənin performansının azaldığını göstərir, lakin sərtlik yavaş-yavaş azalır, yalnız paralel hissənin sonunda 95HB-dən təxminən 91HB-ə qədər azalır. Cədvəl 1-də performans nəticələrindən göründüyü kimi, suyun soyudulması üçün dartılma gücü 342MPa-dan 320MPa-ya qədər azalmışdır. Eyni zamanda, dartılma nümunəsinin qırılma nöqtəsinin də ən aşağı sərtliyə malik paralel kəsişmənin sonunda olduğu aşkar edilmişdir. Bunun səbəbi, suyun soyudulmasından uzaq olması, ərinti performansının azalması və ucu aşağı bir boyun meydana gətirmək üçün əvvəlcə dartılma gücü həddinə çatmasıdır. Nəhayət, ən aşağı performans nöqtəsindən ayrılın və fasilə mövqeyi performans testinin nəticələrinə uyğundur.
Şəkil 5-də 4 nömrəli nümunənin paralel bölməsinin sərtlik əyrisi və qırılma vəziyyəti göstərilir. Müəyyən etmək olar ki, suyun soyuducu ayırıcı xəttindən nə qədər uzaq olarsa, gecikmiş söndürmə ucunun sərtliyi bir o qədər aşağı olur. Eyni zamanda, qırılma yeri də sərtliyin ən aşağı olduğu, 86HB qırıqların sonundadır. Cədvəl 2-dən məlum olur ki, su ilə soyudulan ucunda plastik deformasiya demək olar ki, yoxdur. Cədvəl 1-dən məlum olur ki, nümunənin performansı (dartılma gücü 298MPa, məhsuldarlıq 266MPa) əhəmiyyətli dərəcədə azalıb. Dartma gücü yalnız 298MPa-dır, bu da su ilə soyudulmuş ucun məhsuldarlığına (315MPa) çatmır. Ucu 315MPa-dan aşağı olduqda boyun aşağı əmələ gəlib. Sınıqdan əvvəl su ilə soyudulmuş sahədə yalnız elastik deformasiya meydana gəldi. Stress aradan qalxdıqca, su ilə soyudulmuş ucundakı gərginlik yox oldu. Nəticədə, Cədvəl 2-də su-soyutma zonasında deformasiyanın miqdarı demək olar ki, dəyişmir. Nümunə gecikmiş sürət yanğınının sonunda qırılır, deformasiyaya uğramış sahə azalır və son sərtlik ən aşağı olur, nəticədə performans nəticələrində əhəmiyyətli azalma olur.
400 mm-lik nümunənin sonundakı 100% gecikmiş söndürmə sahəsindən nümunələr götürün. Şəkil 6 sərtlik əyrisini göstərir. Paralel bölmənin sərtliyi təxminən 83-84HB-ə qədər azalır və nisbətən sabitdir. Eyni prosesə görə, performans təxminən eynidir. Sınıq vəziyyətində heç bir aşkar nümunə tapılmır. Alaşım performansı su ilə söndürülmüş nümunədən daha aşağıdır.
Performans və qırılma qanunauyğunluğunu daha da araşdırmaq üçün dartılma nümunəsinin paralel hissəsi sərtliyin ən aşağı nöqtəsinə (77HB) yaxın seçildi. Cədvəl 1-dən məlum oldu ki, performans əhəmiyyətli dərəcədə azalıb və qırılma nöqtəsi Şəkil 2-də sərtliyin ən aşağı nöqtəsində görünüb.
2.3 ANSYS təhlili nəticələri
Şəkil 7 müxtəlif mövqelərdə soyutma əyrilərinin ANSYS simulyasiyasının nəticələrini göstərir. Su soyutma sahəsində nümunənin temperaturunun sürətlə aşağı düşdüyü görülə bilər. 5 saniyədən sonra temperatur 100 ° C-dən aşağı düşdü və bölmə xəttindən 80 mm-də, temperatur 90-larda təxminən 210 ° C-ə düşdü. Orta temperaturun düşməsi 3,5°C/s təşkil edir. Terminal havasının soyudulması sahəsində 90 saniyədən sonra temperatur təxminən 360°C-ə düşür, orta düşmə sürəti 1,9°C/s təşkil edir.
Performans təhlili və simulyasiya nəticələri ilə müəyyən edilmişdir ki, su soyutma sahəsinin və gecikmiş söndürmə sahəsinin performansı əvvəlcə azalan, sonra isə bir qədər artırılan bir dəyişiklik modelidir. Bölünmə xəttinin yaxınlığında suyun soyumasından təsirlənən istilik keçiriciliyi, müəyyən bir sahədə nümunənin suyun soyudulmasından (3,5 ° C/s) daha az soyutma sürətinə düşməsinə səbəb olur. Nəticədə, matrisə qatılaşan Mg2Si bu sahədə böyük miqdarda çökdü və temperatur 90 saniyədən sonra təxminən 210°C-ə düşdü. Böyük miqdarda Mg2Si çöküntüsü 90 saniyədən sonra suyun soyumasının daha kiçik təsirinə səbəb oldu. Yaşlanma müalicəsindən sonra çökdürülmüş Mg2Si gücləndirici fazanın miqdarı xeyli azaldı və nümunə performansı sonradan azaldı. Bununla belə, ayırıcı xəttdən uzaqda olan gecikmiş söndürmə zonası suyun soyuducu istilik keçiriciliyindən daha az təsirlənir və ərinti havanın soyudulması şəraitində nisbətən yavaş soyuyur (soyutma dərəcəsi 1,9 ° C/s). Mg2Si fazasının yalnız kiçik bir hissəsi yavaş-yavaş çökür və 90-cı illərdən sonra temperatur 360C-dir. Suyun soyumasından sonra Mg2Si fazasının çox hissəsi hələ də matrisdədir və qocaldıqdan sonra dağılır və çökür, bu da gücləndirici rol oynayır.
3. Nəticə
Təcrübələr zamanı müəyyən edilmişdir ki, gecikdirilmiş söndürmə normal söndürmə və gecikdirilmiş söndürmənin kəsişməsində gecikmiş söndürmə zonasının sərtliyinin əvvəlcə azalmasına, sonra isə nəhayət sabitləşənə qədər bir qədər artmasına səbəb olacaqdır.
6061 alüminium ərintisi üçün 90 saniyə ərzində normal söndürmə və gecikmiş söndürmədən sonra dartılma gücü müvafiq olaraq 342MPa və 288MPa, məhsuldarlıq gücü isə 315MPa və 252MPa-dır, hər ikisi nümunə performans standartlarına cavab verir.
Normal söndürmədən sonra 95HB-dən 77HB-ə endirilən ən aşağı sərtliyə malik bir bölgə var. Buradakı performans da ən aşağı göstəricidir, 271MPa dartılma gücü və 220MPa məhsuldarlıqdır.
ANSYS təhlili nəticəsində məlum oldu ki, 90-cı illərin gecikmiş söndürmə zonasında ən aşağı performans nöqtəsində soyutma sürəti saniyədə təxminən 3,5°C azalıb və nəticədə Mg2Si gücləndirici fazanın bərk məhlulu kifayət qədər olmayıb. Bu maddəyə görə, performans təhlükəsi nöqtəsinin normal söndürmə və gecikmiş söndürmə qovşağında gecikmiş söndürmə sahəsində göründüyü və ekstruziya quyruğunun ağlabatan saxlanması üçün mühüm istiqamətləndirici əhəmiyyətə malik olan qovşaqdan çox uzaqda olmadığı görülə bilər. son proses tullantıları.
MAT Alüminiumdan May Jiang tərəfindən redaktə edilmişdir
Göndərmə vaxtı: 28 avqust 2024-cü il
