Liga tal-aluminju 6061T6 bi ħxuna kbira tal-ħajt teħtieġ li tiġi mkessħa wara l-estrużjoni bis-sħana. Minħabba l-limitazzjoni tal-estrużjoni mhux kontinwa, parti mill-profil tidħol fiż-żona tat-tkessiħ bl-ilma b'dewmien. Meta l-ingott qasir li jmiss ikompli jiġi estruż, din il-parti tal-profil tgħaddi minn tkessiħ imdewwem. Kif tittratta ż-żona tat-tkessiħ imdewwem hija kwistjoni li kull kumpanija tal-produzzjoni teħtieġ tikkunsidra. Meta l-iskart tal-proċess tat-tmiem tal-estrużjoni jkun qasir, il-kampjuni tal-prestazzjoni meħuda xi kultant ikunu kwalifikati u xi kultant mhux kwalifikati. Meta jerġgħu jittieħdu kampjuni mill-ġenb, il-prestazzjoni terġa' tiġi kkwalifikata. Dan l-artikolu jagħti l-ispjegazzjoni korrispondenti permezz ta' esperimenti.
1. Materjali u metodi tat-test
Il-materjal użat f'dan l-esperiment huwa liga tal-aluminju 6061. Il-kompożizzjoni kimika tagħha mkejla permezz ta' analiżi spettrali hija kif ġej: Tikkonforma mal-istandard internazzjonali tal-kompożizzjoni tal-liga tal-aluminju 6061 GB/T 3190-1996.
F'dan l-esperiment, parti mill-profil estruż ittieħdet għal trattament ta' soluzzjoni solida. Il-profil twil 400mm ġie maqsum f'żewġ żoni. Żona 1 ġiet imkessħa direttament bl-ilma u mkessħa. Żona 2 ġiet imkessħa fl-arja għal 90 sekonda u mbagħad imkessħa bl-ilma. Id-dijagramma tat-test hija murija fil-Figura 1.
Il-profil tal-liga tal-aluminju 6061 użat f'dan l-esperiment ġie estruż minn estrużur 4000UST. It-temperatura tal-moffa hija 500°C, it-temperatura tal-virga tal-ikkastjar hija 510°C, it-temperatura tal-ħruġ tal-estrużjoni hija 525°C, il-veloċità tal-estrużjoni hija 2.1mm/s, jintuża tkessiħ bl-ilma ta' intensità għolja matul il-proċess ta' estrużjoni, u biċċa tat-test b'tul ta' 400mm tittieħed minn nofs il-profil lest estruż. Il-wisa' tal-kampjun hija 150mm u l-għoli huwa 10.00mm.
Il-kampjuni meħuda ġew maqsuma u mbagħad ġew soġġetti għal trattament tas-soluzzjoni mill-ġdid. It-temperatura tas-soluzzjoni kienet ta' 530°C u l-ħin tas-soluzzjoni kien ta' 4 sigħat. Wara li tneħħew, il-kampjuni tqiegħdu f'tank tal-ilma kbir b'fond ta' ilma ta' 100mm. It-tank tal-ilma akbar jista' jiżgura li t-temperatura tal-ilma fit-tank tal-ilma tinbidel ftit wara li l-kampjun fiż-żona 1 ikun imkessaħ bl-ilma, u b'hekk jipprevjeni li ż-żieda fit-temperatura tal-ilma taffettwa l-intensità tat-tkessiħ tal-ilma. Matul il-proċess tat-tkessiħ tal-ilma, kun żgur li t-temperatura tal-ilma tkun fil-medda ta' 20-25°C. Il-kampjuni mkessħin ġew immaturati f'165°C*8 sigħat.
Ħu parti mill-kampjun twila 400mm, wiesgħa 30mm u ħoxna 10mm, u wettaq test tal-ebusija Brinell. Agħmel 5 kejl kull 10mm. Ħu l-valur medju tal-5 ebusiji Brinell bħala r-riżultat tal-ebusija Brinell f'dan il-punt, u osserva x-xejra tal-bidla fl-ebusija.
Il-proprjetajiet mekkaniċi tal-profil ġew ittestjati, u s-sezzjoni parallela tat-tensjoni ta' 60mm ġiet ikkontrollata f'pożizzjonijiet differenti tal-kampjun ta' 400mm biex jiġu osservati l-proprjetajiet tat-tensjoni u l-post tal-ksur.
Il-kamp tat-temperatura tat-tkessiħ imkessaħ bl-ilma tal-kampjun u t-tkessiħ wara dewmien ta' 90 sekonda ġie simulat permezz tas-softwer ANSYS, u r-rati tat-tkessiħ tal-profili f'pożizzjonijiet differenti ġew analizzati.
2. Riżultati sperimentali u analiżi
2.1 Riżultati tat-test tal-ebusija
Figura 2 turi l-kurva tal-bidla fl-ebusija ta' kampjun twil 400mm imkejjel minn tester tal-ebusija Brinell (it-tul tal-unità tal-axxiża jirrappreżenta 10mm, u l-iskala 0 hija l-linja diviżorja bejn it-tkessiħ normali u t-tkessiħ ittardjat). Jista' jinstab li l-ebusija fit-tarf imkessaħ bl-ilma hija stabbli għal madwar 95HB. Wara l-linja diviżorja bejn it-tkessiħ bl-ilma u t-tkessiħ bl-ilma ttardjat ta' 90s, l-ebusija tibda tonqos, iżda r-rata ta' tnaqqis hija bil-mod fl-istadju bikri. Wara 40mm (89HB), l-ebusija tinżel sew, u tinżel għall-inqas valur (77HB) fi 80mm. Wara 80mm, l-ebusija ma komplietx tonqos, iżda żdiedet sa ċertu punt. Iż-żieda kienet relattivament żgħira. Wara 130mm, l-ebusija baqgħet l-istess għal madwar 83HB. Jista' jiġi spekulat li minħabba l-effett tal-konduzzjoni tas-sħana, ir-rata tat-tkessiħ tal-parti tat-tkessiħ ittardjat inbidlet.
2.2 Riżultati u analiżi tat-test tal-prestazzjoni
It-Tabella 2 turi r-riżultati tal-esperimenti tat-tensjoni mwettqa fuq kampjuni meħuda minn pożizzjonijiet differenti tas-sezzjoni parallela. Jista' jinstab li s-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tar-rendiment ta' Nru 1 u Nru 2 kważi ma nbidlux. Hekk kif il-proporzjon tat-truf tat-tkessiħ ittardjati jiżdied, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tar-rendiment tal-liga juru xejra 'l isfel sinifikanti. Madankollu, is-saħħa tat-tensjoni f'kull post tat-teħid tal-kampjuni hija ogħla mis-saħħa standard. Fiż-żona bl-inqas ebusija biss, is-saħħa tar-rendiment hija inqas mill-istandard tal-kampjun, u l-prestazzjoni tal-kampjun mhijiex kwalifikata.
Il-Figura 4 turi r-riżultati tal-proprjetajiet tat-tensjoni tal-kampjun Nru 3. Mill-Figura 4 jista' jinstab li iktar ma tkun 'il bogħod mil-linja tad-diviżjoni, iktar tkun baxxa l-ebusija tat-tarf tat-tkessiħ ittardjat. It-tnaqqis fl-ebusija jindika li l-prestazzjoni tal-kampjun hija mnaqqsa, iżda l-ebusija tonqos bil-mod, u tonqos biss minn 95HB għal madwar 91HB fit-tarf tas-sezzjoni parallela. Kif jidher mir-riżultati tal-prestazzjoni fit-Tabella 1, is-saħħa tat-tensjoni naqset minn 342MPa għal 320MPa għat-tkessiħ bl-ilma. Fl-istess ħin, instab li l-punt tal-ksur tal-kampjun tat-tensjoni jinsab ukoll fit-tarf tas-sezzjoni parallela bl-inqas ebusija. Dan għaliex huwa 'l bogħod mit-tkessiħ bl-ilma, il-prestazzjoni tal-liga hija mnaqqsa, u t-tarf jilħaq il-limitu tas-saħħa tat-tensjoni l-ewwel biex jifforma għonq 'l isfel. Fl-aħħarnett, il-ksur mill-inqas punt ta' prestazzjoni, u l-pożizzjoni tal-ksur hija konsistenti mar-riżultati tat-test tal-prestazzjoni.
Il-Figura 5 turi l-kurva tal-ebusija tas-sezzjoni parallela tal-kampjun Nru 4 u l-pożizzjoni tal-ksur. Jista' jinstab li aktar ma tkun 'il bogħod mil-linja diviżorja tat-tkessiħ bl-ilma, aktar tkun baxxa l-ebusija tat-tarf tat-tkessiħ ittardjat. Fl-istess ħin, il-post tal-ksur jinsab ukoll fit-tarf fejn l-ebusija hija l-aktar baxxa, ksur ta' 86HB. Mit-Tabella 2, jinstab li kważi m'hemm l-ebda deformazzjoni plastika fit-tarf imkessaħ bl-ilma. Mit-Tabella 1, jinstab li l-prestazzjoni tal-kampjun (saħħa tensili 298MPa, rendiment 266MPa) hija mnaqqsa b'mod sinifikanti. Is-saħħa tensili hija biss 298MPa, li ma tilħaqx is-saħħa tar-rendiment tat-tarf imkessaħ bl-ilma (315MPa). It-tarf ifforma għonq meta jkun inqas minn 315MPa. Qabel il-ksur, seħħet biss deformazzjoni elastika fiż-żona mkessaħ bl-ilma. Hekk kif l-istress sparixxa, it-tensjoni fit-tarf imkessaħ bl-ilma sparixxiet. B'riżultat ta' dan, l-ammont ta' deformazzjoni fiż-żona tat-tkessiħ bl-ilma fit-Tabella 2 kważi ma nbidilx. Il-kampjun jinkiser fl-aħħar tan-nar b'rata mdewma, iż-żona deformata titnaqqas, u l-ebusija tat-tarf hija l-aktar baxxa, li tirriżulta fi tnaqqis sinifikanti fir-riżultati tal-prestazzjoni.
Ħu kampjuni miż-żona ta' tkessiħ ittardjat ta' 100% fit-tarf tal-kampjun ta' 400mm. Il-Figura 6 turi l-kurva tal-ebusija. L-ebusija tas-sezzjoni parallela hija mnaqqsa għal madwar 83-84HB u hija relattivament stabbli. Minħabba l-istess proċess, il-prestazzjoni hija bejn wieħed u ieħor l-istess. Ma jinstab l-ebda mudell ovvju fil-pożizzjoni tal-ksur. Il-prestazzjoni tal-liga hija aktar baxxa minn dik tal-kampjun imkessaħ bl-ilma.
Sabiex tiġi esplorata aktar ir-regolarità tal-prestazzjoni u l-ksur, is-sezzjoni parallela tal-kampjun tat-tensjoni ntgħażlet ħdejn l-aktar punt baxx ta' ebusija (77HB). Mit-Tabella 1, instab li l-prestazzjoni tnaqqset b'mod sinifikanti, u l-punt tal-ksur deher fl-aktar punt baxx ta' ebusija fil-Figura 2.
2.3 Riżultati tal-analiżi tal-ANSYS
Il-Figura 7 turi r-riżultati tas-simulazzjoni ANSYS tal-kurvi tat-tkessiħ f'pożizzjonijiet differenti. Jidher li t-temperatura tal-kampjun fiż-żona tat-tkessiħ bl-ilma niżlet malajr. Wara 5 sekondi, it-temperatura niżlet taħt il-100°C, u 80mm mil-linja diviżorja, it-temperatura niżlet għal madwar 210°C f'90s. It-tnaqqis medju fit-temperatura huwa ta' 3.5°C/s. Wara 90 sekonda fiż-żona tat-tkessiħ bl-arja tat-terminal, it-temperatura tinżel għal madwar 360°C, b'rata medja ta' tnaqqis ta' 1.9°C/s.
Permezz tal-analiżi tal-prestazzjoni u r-riżultati tas-simulazzjoni, instab li l-prestazzjoni taż-żona tat-tkessiħ bl-ilma u ż-żona tat-tkessiħ imdewwem hija xejra ta' bidla li l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied xi ftit. Affettwata mit-tkessiħ bl-ilma ħdejn il-linja tad-diviżjoni, il-konduzzjoni tas-sħana tikkawża li l-kampjun f'ċerta żona jonqos b'rata ta' tkessiħ inqas minn dik tat-tkessiħ bl-ilma (3.5°C/s). Bħala riżultat, l-Mg2Si, li ssolidifika fil-matriċi, preċipitat fi kwantitajiet kbar f'din iż-żona, u t-temperatura niżlet għal madwar 210°C wara 90 sekonda. L-ammont kbir ta' Mg2Si preċipitat wassal għal effett iżgħar tat-tkessiħ bl-ilma wara 90 sekonda. L-ammont ta' fażi ta' tisħiħ tal-Mg2Si preċipitat wara t-trattament tat-tixjiħ tnaqqas ħafna, u l-prestazzjoni tal-kampjun tnaqqset sussegwentement. Madankollu, iż-żona tat-tkessiħ imdewwem 'il bogħod mil-linja tad-diviżjoni hija inqas affettwata mill-konduzzjoni tas-sħana tat-tkessiħ bl-ilma, u l-liga tibred relattivament bil-mod taħt kundizzjonijiet ta' tkessiħ bl-arja (rata ta' tkessiħ 1.9°C/s). Parti żgħira biss mill-fażi Mg2Si tippreċipita bil-mod, u t-temperatura hija 360C wara 90s. Wara t-tkessiħ bl-ilma, il-biċċa l-kbira tal-fażi Mg2Si għadha fil-matriċi, u tinfirex u tippreċipita wara t-tixjiħ, li għandu rwol ta' tisħiħ.
3. Konklużjoni
Permezz ta' esperimenti nstab li t-tkessiħ imdewwem se jikkawża li l-ebusija taż-żona ta' tkessiħ imdewwem fl-intersezzjoni tat-tkessiħ normali u t-tkessiħ imdewwem l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied ftit sakemm finalment tistabbilizza ruħha.
Għal-liga tal-aluminju 6061, is-saħħiet tat-tensjoni wara tkebbib normali u tkebbib ittardjat għal 90 sekonda huma 342MPa u 288MPa rispettivament, u s-saħħiet tar-rendiment huma 315MPa u 252MPa, li t-tnejn jissodisfaw l-istandards tal-prestazzjoni tal-kampjun.
Hemm reġjun bl-inqas ebusija, li titnaqqas minn 95HB għal 77HB wara tkebbib normali. Il-prestazzjoni hawnhekk hija wkoll l-aktar baxxa, b'saħħa tensili ta' 271MPa u saħħa ta' rendiment ta' 220MPa.
Permezz tal-analiżi tal-ANSYS, instab li r-rata tat-tkessiħ fl-aktar punt baxx ta' prestazzjoni fiż-żona ta' tkessiħ imdewwem tad-90ijiet naqset b'madwar 3.5°C kull sekonda, li rriżultat f'soluzzjoni solida insuffiċjenti tal-fażi Mg2Si tal-fażi tat-tisħiħ. Skont dan l-artikolu, jista' jidher li l-punt ta' periklu tal-prestazzjoni jidher fiż-żona ta' tkessiħ imdewwem fil-junction tat-tkessiħ normali u t-tkessiħ imdewwem, u mhux 'il bogħod mill-junction, li għandha sinifikat ta' gwida importanti għaż-żamma raġonevoli tal-iskart tal-proċess tat-tmiem tal-estrużjoni.
Editjat minn May Jiang minn MAT Aluminum
Ħin tal-posta: 28 ta' Awwissu 2024
