Ħxuna kbira tal-ħajt 6061T6 liga tal-aluminju jeħtieġ li tiġi mitfija wara estrużjoni sħuna. Minħabba l-limitazzjoni ta 'estrużjoni mhux kontinwa, parti mill-profil se tidħol fiż-żona li tkessaħ l-ilma b'dewmien. Meta l-ingott qasir li jmiss jitkompla jiġi estruż, din il-parti tal-profil se tgħaddi minn tfigħ ittardjat. Kif tittratta ż-żona tat-tifi mdewma hija kwistjoni li kull kumpanija tal-produzzjoni trid tikkunsidra. Meta l-iskart tal-proċess tat-tarf tad-denb tal-estrużjoni huwa qasir, il-kampjuni tal-prestazzjoni meħuda huma kultant kwalifikati u xi drabi mhux kwalifikati. Meta jerġa 'jagħmel kampjun 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 tiegħu mkejla bl-analiżi spettrali hija kif ġej: Hija tikkonforma mal-istandard tal-kompożizzjoni tal-liga tal-aluminju GB/T 3190-1996 internazzjonali 6061.
F'dan l-esperiment, parti mill-profil estruż ittieħdet għal trattament ta 'soluzzjoni solida. Il-profil twil ta '400mm kien maqsum f'żewġ oqsma. Iż-żona 1 kienet imkessħa direttament bl-ilma u mitfija. Iż-żona 2 tkessaħ fl-arja għal 90 sekonda u mbagħad tkessaħ bl-ilma. Id-dijagramma tat-test tidher 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, it-tkessiħ tal-ilma b'intensità għolja jintuża waqt il-proċess tal-estrużjoni, u 400mm biċċa tat-test tat-tul hija meħuda min-nofs tal-profil lest estruż. Il-wisa 'tal-kampjun huwa 150mm u l-għoli huwa 10.00mm.
Il-kampjuni meħuda ġew maqsuma u mbagħad suġġetti għal trattament tas-soluzzjoni mill-ġdid. It-temperatura tas-soluzzjoni kienet 530°C u l-ħin tas-soluzzjoni kien 4 sigħat. Wara li ħarġuhom, il-kampjuni tpoġġew f'tank tal-ilma kbir b'fond tal-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 jitkessaħ bl-ilma, u 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 mkessħa kienu mdaħħla f'165°C * 8h.
Ħu parti mill-kampjun 400mm twil 30mm wiesgħa 10mm ħxuna, u wettaq test ta 'ebusija Brinell. Agħmel 5 kejl kull 10mm. Ħu l-valur medju tal-5 ebusija Brinell bħala r-riżultat tal-ebusija Brinell f'dan il-punt, u osserva l-mudell tal-bidla tal-ebusija.
Il-proprjetajiet mekkaniċi tal-profil ġew ittestjati, u s-sezzjoni parallela tat-tensjoni 60mm ġiet ikkontrollata f'pożizzjonijiet differenti tal-kampjun ta '400mm biex josservaw il-proprjetajiet tat-tensjoni u l-post tal-ksur.
Il-qasam tat-temperatura tat-tifi tal-kampjun imkessaħ bl-ilma u t-tifi wara dewmien ta '90s ġie simulat permezz ta' softwer ANSYS, u ġew analizzati r-rati tat-tkessiħ tal-profili f'pożizzjonijiet differenti.
2. Riżultati u analiżi sperimentali
2.1 Riżultati tat-test tal-ebusija
Il-Figura 2 turi l-kurva tal-bidla tal-ebusija ta 'kampjun twil ta' 400mm imkejjel minn tester tal-ebusija Brinell (it-tul tal-unità tal-axxissa jirrappreżenta 10mm, u l-iskala 0 hija l-linja diviżorja bejn it-tifi normali u t-tifi imdewma). Jista 'jinstab li l-ebusija fit-tarf imkessaħ bl-ilma hija stabbli għal madwar 95HB. Wara l-linja diviżorja bejn it-tkessiħ tat-tkessiħ tal-ilma u t-tkessiħ tat-tkessiħ tal-ilma ta 'snin 90, l-ebusija tibda tonqos, iżda r-rata tat-tnaqqis hija bil-mod fl-istadju bikri. Wara 40mm (89HB), l-ebusija tinżel f'daqqa, u tinżel għall-inqas valur (77HB) f'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-tifi mdewwma nbidlet.
2.2 Riżultati tat-test tal-prestazzjoni u analiżi
It-Tabella 2 turi r-riżultati ta 'esperimenti ta' 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 m'għandhom kważi l-ebda bidla. Hekk kif il-proporzjon tat-truf tat-tifi mdewma jiżdied, is-saħħa tat-tensjoni u s-saħħa tal-produzzjoni tal-liga juru xejra sinifikanti 'l isfel. Madankollu, is-saħħa tat-tensjoni f'kull post tat-teħid tal-kampjuni hija ogħla mis-saħħa standard. Biss fiż-żona bl-inqas ebusija, is-saħħa tar-rendiment hija inqas mill-istandard tal-kampjun, il-prestazzjoni tal-kampjun mhix kwalifikata.
Il-Figura 4 turi r-riżultati tal-proprjetajiet tat-tensjoni tal-kampjun Nru 3. Jista 'jinstab mill-Figura 4 li aktar ma tkun 'il bogħod mil-linja diviżorja, iktar tkun baxxa l-ebusija tat-tarf ittardjat tat-tifi. It-tnaqqis fl-ebusija jindika li l-prestazzjoni tal-kampjun hija mnaqqsa, iżda l-ebusija tonqos bil-mod, tonqos biss minn 95HB għal madwar 91HB fl-aħħar tas-sezzjoni parallela. Kif jidher mir-riżultati tal-prestazzjoni fit-Tabella 1, is-saħħa tat-tensjoni naqset minn 342MPa għal 320MPa għat-tkessiħ tal-ilma. Fl-istess ħin, instab li l-punt tal-ksur tal-kampjun tat-tensjoni huwa wkoll fit-tarf tas-sezzjoni parallela bl-inqas ebusija. Dan huwa minħabba li huwa 'l bogħod mit-tkessiħ ta' l-ilma, il-prestazzjoni tal-liga titnaqqas, u t-tarf jilħaq il-limitu tas-saħħa tat-tensjoni l-ewwel biex jifforma għonq 'l isfel. Fl-aħħarnett, waqfa mill-iktar punt baxx ta 'prestazzjoni, u l-pożizzjoni tal-waqfa 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 jkun 'il bogħod mil-linja ta' diviżjoni tat-tkessiħ tal-ilma, iktar tkun baxxa l-ebusija tat-tarf tat-tifi mdewwem. Fl-istess ħin, il-post tal-ksur huwa wkoll fl-aħħar fejn l-ebusija hija l-aktar baxxa, ksur 86HB. Mit-Tabella 2, jinstab li kważi m'hemm l-ebda deformazzjoni tal-plastik fit-tarf imkessaħ bl-ilma. Mit-Tabella 1, jinstab li l-prestazzjoni tal-kampjun (qawwa tat-tensjoni 298MPa, rendiment 266MPa) titnaqqas b'mod sinifikanti. Is-saħħa tat-tensjoni hija biss 298MPa, li ma tilħaqx is-saħħa tar-rendiment tat-tarf imkessaħ bl-ilma (315MPa). It-tarf ifforma għonq 'l isfel meta jkun inqas minn 315MPa. Qabel il-ksur, seħħet biss deformazzjoni elastika fiż-żona mkessħa bl-ilma. Hekk kif l-istress sparixxa, ir-razza fit-tarf imkessaħ bl-ilma sparixxa. Bħala riżultat, l-ammont ta 'deformazzjoni fiż-żona tat-tkessiħ tal-ilma fit-Tabella 2 m'għandu kważi l-ebda bidla. Il-kampjun jinkiser fl-aħħar tan-nar tar-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 tat-tifi ttardjata 100% fl-aħħar tal-kampjun ta '400mm. Figura 6 turi l-kurva tal-ebusija. L-ebusija tas-sezzjoni parallela titnaqqas għal madwar 83-84HB u hija relattivament stabbli. Minħabba l-istess proċess, il-prestazzjoni hija bejn wieħed u ieħor l-istess. L-ebda mudell ovvju ma jinstab 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 ġiet magħżula ħdejn l-iktar punt baxx ta 'ebusija (77HB). Mit-Tabella 1, instab li l-prestazzjoni tnaqqset b'mod sinifikanti, u l-punt tal-ksur deher fl-iktar punt baxx ta 'ebusija fil-Figura 2.
2.3 Ir-riżultati tal-analiżi ANSYS
Il-Figura 7 turi r-riżultati tas-simulazzjoni ANSYS tal-kurvi tat-tkessiħ f'pożizzjonijiet differenti. Jista 'jidher li t-temperatura tal-kampjun fiż-żona tat-tkessiħ tal-ilma niżlet malajr. Wara 5s, it-temperatura niżlet għal taħt il-100 ° C, u f'80mm mil-linja diviżorja, it-temperatura niżlet għal madwar 210 ° C f'90s. It-tnaqqis fit-temperatura medja huwa ta' 3.5°C/s. Wara 90 sekonda fiż-żona tat-tkessiħ tal-arja terminali, it-temperatura tinżel għal madwar 360 ° C, b'rata medja ta 'waqgħa ta' 1.9 ° C/s.
Permezz ta 'analiżi tal-prestazzjoni u riżultati ta' simulazzjoni, jinstab li l-prestazzjoni taż-żona tat-tkessiħ tal-ilma u ż-żona tat-tifi mdewma hija mudell ta 'bidla li l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied ftit. Affettwat mit-tkessiħ tal-ilma ħdejn il-linja diviżorja, il-konduzzjoni tas-sħana tikkawża li l-kampjun f'ċerta żona jinżel b'rata ta 'tkessiħ inqas minn dik tat-tkessiħ tal-ilma (3.5 ° C/s). Bħala riżultat, Mg2Si, li ssolidifikat fil-matriċi, ippreċipita 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 ta' tkessiħ tal-ilma wara 90 s. L-ammont ta 'fażi ta' tisħiħ Mg2Si preċipitat wara t-trattament tat-tixjiħ tnaqqset ħafna, u l-prestazzjoni tal-kampjun ġiet sussegwentement imnaqqsa. Madankollu, iż-żona tat-tifi mdewma 'l bogħod mil-linja diviżorja hija inqas affettwata mill-konduzzjoni tas-sħana li tkessaħ l-ilma, u l-liga tkessaħ relattivament bil-mod taħt kundizzjonijiet ta' tkessiħ bl-arja (rata ta 'tkessiħ 1.9 ° C/s). Parti żgħira biss tal-fażi Mg2Si tippreċipita bil-mod, u t-temperatura hija 360C wara 90s. Wara t-tkessiħ ta 'l-ilma, il-biċċa l-kbira tal-fażi Mg2Si għadha fil-matriċi, u tferrex u tippreċipita wara t-tixjiħ, li għandha rwol ta' tisħiħ.
3. Konklużjoni
Instab permezz ta 'esperimenti li t-tifi imdewma se jikkawża l-ebusija taż-żona tat-tifi mdewma fl-intersezzjoni tat-tifi normali u t-tifi imdewma biex l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied ftit sakemm finalment jistabbilizza.
Għal liga tal-aluminju 6061, is-saħħiet tat-tensjoni wara t-tifi normali u t-tifi imdewma għal 90 s huma 342MPa u 288MPa rispettivament, u s-saħħiet ta 'rendiment huma 315MPa u 252MPa, it-tnejn li huma jissodisfaw l-istandards tal-prestazzjoni tal-kampjun.
Hemm reġjun bl-inqas ebusija, li titnaqqas minn 95HB għal 77HB wara t-tifi normali. Il-prestazzjoni hawnhekk hija wkoll l-aktar baxxa, b'saħħa tat-tensjoni ta '271MPa u saħħa ta' rendiment ta '220MPa.
Permezz ta 'analiżi ANSYS, instab li r-rata tat-tkessiħ fil-punt ta' prestazzjoni l-aktar baxx fiż-żona tat-tifi imdewma tas-snin 90 naqset b'madwar 3.5 ° C kull sekonda, li tirriżulta f'soluzzjoni solida insuffiċjenti tal-fażi tat-tisħiħ tal-fażi Mg2Si. Skont dan l-artikolu, wieħed jista 'jara li l-punt ta' periklu tal-prestazzjoni jidher fiż-żona tat-tifi mdewma fil-junction tat-tifi normali u t-tifi imdewma, u mhux 'il bogħod mill-junction, li għandha sinifikat ta' gwida importanti għaż-żamma raġonevoli tad-denb tal-estrużjoni skart tal-proċess tat-tmiem.
Editjat minn May Jiang minn MAT Aluminum
Ħin tal-post: Awissu-28-2024
