Aluminijska legura 6061T6 velike debljine stijenke mora se prigušiti nakon vruće ekstruzije. Zbog ograničenja diskontinuiranog istiskivanja, dio profila će sa zakašnjenjem ući u zonu vodenog hlađenja. Kada se nastavi ekstrudirati sljedeći kratki ingot, ovaj dio profila će proći odgođeno kaljenje. Kako se nositi s područjem odgođenog kaljenja pitanje je koje svaka proizvodna tvrtka treba razmotriti. Kada je otpad na kraju procesa ekstruzije kratak, uzeti uzorci performansi ponekad su kvalificirani, a ponekad nekvalificirani. Prilikom ponovnog uzorkovanja sa strane, izvedba se ponovno kvalificira. Ovaj članak daje odgovarajuće objašnjenje kroz pokuse.
1. Ispitni materijali i metode
Materijal korišten u ovom eksperimentu je legura aluminija 6061. Njegov kemijski sastav izmjeren spektralnom analizom je sljedeći: U skladu je s GB/T 3190-1996 međunarodnim standardom za sastav aluminijske legure 6061.
U ovom pokusu dio ekstrudiranog profila uzet je za obradu čvrste otopine. Profil dužine 400 mm podijeljen je u dva dijela. Područje 1 je izravno hlađeno vodom i kaljeno. Područje 2 je hlađeno na zraku 90 sekundi i zatim ohlađeno vodom. Dijagram ispitivanja prikazan je na slici 1.
Profil od aluminijske legure 6061 korišten u ovom eksperimentu ekstrudiran je ekstruderom 4000UST. Temperatura kalupa je 500 °C, temperatura šipke za lijevanje je 510 °C, izlazna temperatura ekstruzije je 525 °C, brzina ekstruzije je 2,1 mm/s, tijekom procesa ekstruzije koristi se vodeno hlađenje visokog intenziteta, a 400 mm komad za ispitivanje duljine uzima se iz sredine ekstrudiranog gotovog profila. Širina uzorka je 150 mm, a visina 10,00 mm.
Uzeti uzorci su razdijeljeni i potom ponovno tretirani otopinom. Temperatura otopine bila je 530°C, a vrijeme otopine bilo je 4 sata. Nakon vađenja uzorci su stavljeni u veliki spremnik za vodu s dubinom vode od 100 mm. Veći spremnik za vodu može osigurati da se temperatura vode u spremniku za vodu malo promijeni nakon što se uzorak u zoni 1 ohladi vodom, sprječavajući da povećanje temperature vode utječe na intenzitet hlađenja vode. Tijekom procesa hlađenja vode, pazite da temperatura vode bude u rasponu od 20-25°C. Pogašeni uzorci odležali su na 165°C x 8h.
Uzmite dio uzorka duljine 400 mm, širine 30 mm i debljine 10 mm i izvedite ispitivanje tvrdoće po Brinellu. Napravite 5 mjerenja svakih 10 mm. Uzmite prosječnu vrijednost od 5 Brinellovih tvrdoća kao rezultat Brinellove tvrdoće u ovom trenutku i promatrajte uzorak promjene tvrdoće.
Ispitana su mehanička svojstva profila, a vlačni paralelni presjek od 60 mm kontroliran je na različitim pozicijama uzorka od 400 mm kako bi se promatrala vlačna svojstva i mjesto loma.
Temperaturno polje vodom hlađenog kaljenja uzorka i kaljenja nakon odgode od 90 s simulirano je pomoću softvera ANSYS, te su analizirane brzine hlađenja profila na različitim pozicijama.
2. Eksperimentalni rezultati i analiza
2.1 Rezultati ispitivanja tvrdoće
Slika 2 prikazuje krivulju promjene tvrdoće uzorka duljine 400 mm izmjerenu Brinellovim uređajem za ispitivanje tvrdoće (jedinica duljine apscise predstavlja 10 mm, a ljestvica 0 je linija koja razdvaja normalno i odgođeno kaljenje). Može se utvrditi da je tvrdoća na kraju hlađenom vodom stabilna na oko 95HB. Nakon linije razdvajanja između kaljenja vodenim hlađenjem i odgođenog kaljenja vodenim hlađenjem 90-ih, tvrdoća počinje opadati, ali stopa opadanja je spora u ranoj fazi. Nakon 40mm (89HB) tvrdoća naglo opada i pada na najnižu vrijednost (77HB) na 80mm. Nakon 80 mm, tvrdoća se nije nastavila smanjivati, već je u određenoj mjeri porasla. Povećanje je bilo relativno malo. Nakon 130 mm, tvrdoća je ostala nepromijenjena na oko 83HB. Može se nagađati da se zbog učinka provođenja topline promijenila brzina hlađenja dijela s odgođenim kaljenjem.
2.2 Rezultati ispitivanja performansi i analiza
U tablici 2 prikazani su rezultati vlačnih pokusa provedenih na uzorcima uzetim iz različitih položaja paralelnog presjeka. Može se ustanoviti da se vlačna čvrstoća i granica razvlačenja br. 1 i br. 2 gotovo ne mijenjaju. Kako se udio odgođenih završetaka kaljenja povećava, vlačna čvrstoća i granica razvlačenja legure pokazuju značajan trend pada. Međutim, vlačna čvrstoća na svakom mjestu uzorkovanja je iznad standardne čvrstoće. Samo u području s najnižom tvrdoćom, granica razvlačenja niža je od standarda uzorka, izvedba uzorka je nekvalificirana.
Slika 4 prikazuje rezultate vlačnih svojstava uzorka br. 3. Na slici 4 može se vidjeti da što je dalje od linije razdvajanja, to je niža tvrdoća kraja odgođenog kaljenja. Smanjenje tvrdoće ukazuje na to da su performanse uzorka smanjene, ali tvrdoća opada polako, smanjujući se samo s 95HB na oko 91HB na kraju paralelnog dijela. Kao što se može vidjeti iz rezultata performansi u tablici 1, vlačna čvrstoća se smanjila sa 342MPa na 320MPa za vodeno hlađenje. Istodobno je utvrđeno da se točka loma vlačnog uzorka također nalazi na kraju paralelnog presjeka s najmanjom tvrdoćom. To je zato što je daleko od vodenog hlađenja, učinkovitost legure je smanjena, a kraj prvi doseže granicu vlačne čvrstoće da bi se formirao vrat. Na kraju, prekinite od najniže točke performansi, a položaj prijeloma je u skladu s rezultatima testa performansi.
Slika 5 prikazuje krivulju tvrdoće paralelnog presjeka uzorka br. 4 i položaj loma. Može se ustanoviti da što je dalje od linije razdvajanja vodenog hlađenja, to je manja tvrdoća kraja odgođenog kaljenja. Istovremeno, mjesto loma je također na kraju gdje je tvrdoća najmanja, 86HB lomovi. Iz tablice 2 se vidi da gotovo da nema plastične deformacije na kraju hlađenom vodom. Iz tablice 1. je utvrđeno da je izvedba uzorka (vlačna čvrstoća 298 MPa, popuštanje 266 MPa) značajno smanjena. Vlačna čvrstoća je samo 298 MPa, što ne doseže granicu razvlačenja vodom hlađenog kraja (315 MPa). Kraj je formirao grlo kada je manji od 315 MPa. Prije loma dolazilo je samo do elastične deformacije u području hlađenja vodom. Kako je naprezanje nestalo, naprezanje na kraju hlađenom vodom je nestalo. Kao rezultat toga, iznos deformacije u zoni vodenog hlađenja u tablici 2 gotovo se nije promijenio. Uzorak se lomi na kraju paljbe s odgođenom brzinom, deformirana površina je smanjena, a krajnja tvrdoća je najniža, što rezultira značajnim smanjenjem rezultata izvedbe.
Uzmite uzorke iz područja 100% odgođenog kaljenja na kraju uzorka od 400 mm. Slika 6 prikazuje krivulju tvrdoće. Tvrdoća paralelnog presjeka smanjena je na oko 83-84HB i relativno je stabilna. Zbog istog procesa, učinak je otprilike isti. Nema očitog uzorka u položaju prijeloma. Učinkovitost legure niža je od one uzorka kaljenog vodom.
Kako bi se dalje istražila pravilnost performansi i loma, odabran je paralelni presjek vlačnog uzorka blizu najniže točke tvrdoće (77HB). Iz tablice 1. utvrđeno je da je izvedba značajno smanjena, a točka loma pojavila se na najnižoj točki tvrdoće na slici 2.
2.3 Rezultati ANSYS analize
Slika 7 prikazuje rezultate ANSYS simulacije krivulja hlađenja na različitim pozicijama. Vidljivo je da je temperatura uzorka u području vodenog hlađenja brzo opadala. Nakon 5 s, temperatura je pala ispod 100°C, a na 80 mm od razdjelne linije, temperatura je pala na oko 210°C na 90s. Prosječni pad temperature je 3,5°C/s. Nakon 90 sekundi u području terminalnog zračnog hlađenja, temperatura pada na oko 360°C, s prosječnom brzinom pada od 1,9°C/s.
Analizom učinka i rezultatima simulacije utvrđeno je da je učinak područja vodenog hlađenja i područja odgođenog gašenja obrazac promjene koji se prvo smanjuje, a zatim blago povećava. Pod utjecajem vodenog hlađenja u blizini razdjelne linije, provođenje topline uzrokuje pad uzorka u određenom području brzinom hlađenja manjom od one kod hlađenja vodom (3,5°C/s). Kao rezultat, Mg2Si, koji se skrutio u matricu, taložio se u velikim količinama u ovom području, a temperatura je pala na oko 210°C nakon 90 sekundi. Velika količina istaloženog Mg2Si dovela je do manjeg učinka hlađenja vode nakon 90 s. Količina Mg2Si faze ojačanja koja se istaložila nakon tretmana starenjem znatno je smanjena, a učinak uzorka je naknadno smanjen. Međutim, na zonu odgođenog kaljenja daleko od linije razdvajanja manje utječe provođenje topline hlađenja vodom, a legura se hladi relativno sporo u uvjetima hlađenja zrakom (brzina hlađenja 1,9°C/s). Samo mali dio faze Mg2Si polako se taloži, a temperatura je 360C nakon 90s. Nakon hlađenja vodom, većina faze Mg2Si još uvijek je u matrici, a nakon starenja se raspršuje i taloži, što ima ulogu jačanja.
3. Zaključak
Eksperimentima je utvrđeno da će odgođeno kaljenje uzrokovati da se tvrdoća zone odgođenog kaljenja na sjecištu normalnog kaljenja i odgođenog kaljenja najprije smanji, a zatim blago poveća dok se konačno ne stabilizira.
Za aluminijsku leguru 6061, vlačna čvrstoća nakon normalnog kaljenja i odgođenog kaljenja od 90 s je 342 MPa, odnosno 288 MPa, a granice razvlačenja su 315 MPa i 252 MPa, a obje zadovoljavaju standarde performansi uzorka.
Postoji područje s najnižom tvrdoćom, koja se smanjuje s 95HB na 77HB nakon normalnog kaljenja. Učinak je ovdje također najniži, s vlačnom čvrstoćom od 271MPa i granicom razvlačenja od 220MPa.
Kroz ANSYS analizu, utvrđeno je da se brzina hlađenja na najnižoj točki performansi u zoni odgođenog kaljenja 90-ih smanjila za približno 3,5°C po sekundi, što je rezultiralo nedostatnom čvrstom otopinom faze ojačanja Mg2Si faze. Prema ovom članku, može se vidjeti da se opasna točka performansi pojavljuje u području odgođenog kaljenja na spoju normalnog kaljenja i odgođenog kaljenja, i nije daleko od spoja, koji ima važno usmjeravajuće značenje za razumno zadržavanje repa ekstruzije. krajnji procesni otpad.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminiuma
Vrijeme objave: 28. kolovoza 2024
