Grubość dużej ściany 6061T6 stop aluminium musi zostać wygaszany po gorącym wytłaczaniu. Ze względu na ograniczenie nieciągłego wytłaczania część profilu wejdzie do strefy chłodzenia wody z opóźnieniem. Po dalszym wytłaczaniu następnego krótkiego wlewki, ta część profilu zostanie poddana opóźnionemu hartowaniu. Jak radzić sobie z opóźnionym obszarem gaszenia, jest problemem, który każda firma produkcyjna musi wziąć pod uwagę. Gdy odpady końcowe odporności na ogon wytłaczania są krótkie, pobierane próbki wydajności są czasami kwalifikowane, a czasem niewykwalifikowane. Podczas ponownego próbkowania z boku wydajność jest ponownie kwalifikowana. Ten artykuł zawiera odpowiednie wyjaśnienie poprzez eksperymenty.
1. Materiały i metody testowe
Materiał zastosowany w tym eksperymencie to stop aluminium 6061. Jego skład chemiczny mierzony przez analizę spektralną jest następujący: jest zgodny z GB/T 3190-1996 Międzynarodowym standardem stopu stopu 6061.
W tym eksperymencie część wytłaczonego profilu pobrano do leczenia roztworu stałego. Profil o długości 400 mm został podzielony na dwa obszary. Obszar 1 był bezpośrednio chłodzony wodą i zgasiono. Obszar 2 schłodzono w powietrzu przez 90 sekund, a następnie chłodzono wodę. Schemat testowy pokazano na rycinie 1.
Profil stopu aluminiowego 6061 zastosowany w tym eksperymencie został wytłaczany przez wytłaczarkę 4000ust. Temperatura pleśni wynosi 500 ° C, temperatura pręta odlewu wynosi 510 ° C, temperatura wylotu wytłaczania wynosi 525 ° C, prędkość wytłaczania wynosi 2,1 mm/s, podczas procesu wytłaczania stosuje się chłodzenie wody o wysokiej intensywności i 400 mm Długość testowa jest pobierana ze środka wytłaczonego ukończonego profilu. Szerokość próbki wynosi 150 mm, a wysokość 10,00 mm.
Wzięte próbki podzielono, a następnie ponownie poddano leczeniu roztworu. Temperatura roztworu wynosiła 530 ° C, a czas roztworu wynosił 4 godziny. Po ich usunięciu próbki umieszczono w dużym zbiorniku na wodę o głębokości wody 100 mm. Większy zbiornik na wodę może zapewnić, że temperatura wody w zbiorniku wodnym zmienia się niewiele po chłodzie próbki w strefie 1, zapobiegając wpływowi temperatury wody na intensywność chłodzenia wody. Podczas procesu chłodzenia wody upewnij się, że temperatura wody znajduje się w zakresie 20-25 ° C. Zatartowane próbki starzeniono w 165 ° C*8H.
Weź udział w próbce o długości 400 mm o szerokości 30 mm o grubości 10 mm i wykonaj test twardości Brinell. Wykonaj 5 pomiarów co 10 mm. Weź średnią wartość 5 twardości Brinella, ponieważ w tym momencie powstanie twardość Brinella i obserwuj wzór zmiany twardości.
Przetestowano właściwości mechaniczne profilu, a rozciąganie równolegle sekcji 60 mm kontrolowano w różnych pozycjach próbki 400 mm w celu obserwowania właściwości rozciągania i lokalizacji pęknięcia.
Pole temperaturowe chłodzonego wodą wygaszenie próbki i hartowanie po opóźnieniu 90. symulowano za pomocą oprogramowania ANSYS i przeanalizowano szybkości chłodzenia profili w różnych pozycjach.
2. Wyniki eksperymentalne i analiza
2.1 Wyniki testu twardości
Ryc. 2 pokazuje krzywą zmiany twardości próbki o długości 400 mm mierzonej przez tester twardości Brinella (długość jednostki odciętej reprezentuje 10 mm, a skala 0 to linia dzieląca między normalnym wygaszaniem a opóźnionym wygaszaniem). Można stwierdzić, że twardość na chłodzonym wodzie koniec jest stabilna przy około 95 godzin. Po linii podziału między ogarnięciem się wodą i opóźnionymi hartowaniem wody z lat 90. Po 40 mm (89HB) twardość gwałtownie spada i spada do najniższej wartości (77HB) przy 80 mm. Po 80 mm twardość nie zmniejszała się, ale do pewnego stopnia wzrosła. Wzrost był stosunkowo niewielki. Po 130 mm twardość pozostała niezmieniona przy około 83HB. Można spekulować, że ze względu na wpływ przewodzenia ciepła zmieniła się szybkość chłodzenia opóźnionej części wygaszania.
2.2 Wyniki testu wydajności i analiza
Tabela 2 pokazuje wyniki eksperymentów na rozciąganie przeprowadzonych na próbkach pobranych z różnych pozycji sekcji równoległej. Można stwierdzić, że wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności nr 1 i nr 2 prawie nie mają zmian. Wraz ze wzrostem odsetka opóźnionych końców hartowania, wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności stopu wykazują znaczny trend w dół. Jednak wytrzymałość na rozciąganie w każdym miejscu pobierania próbek jest powyżej standardowej siły. Tylko w obszarze o najniższej twardości granica plastyczności jest niższa niż standard próbki, wydajność próbki jest niekwalifikowana.
Rycina 4 pokazuje wyniki właściwości rozciągania próbki nr 3. Na rycinie 4 można stwierdzić, że im dalej od linii podziału, tym niższa twardość opóźnionego końca wygaszania. Zmniejszenie twardości wskazuje, że wydajność próbki jest zmniejszona, ale twardość spada powoli, zmniejszając się tylko z 95 HB do około 91HB na końcu przekroju równoległego. Jak widać z wyników wyników w tabeli 1, wytrzymałość na rozciąganie spadła z 342 MPa do 320 MPa do chłodzenia wody. Jednocześnie stwierdzono, że punkt złamania próbki rozciągającej znajduje się również na końcu odcinka równoległego z najniższą twardością. Wynika to z faktu, że jest daleko od chłodzenia wody, wydajność stopu jest zmniejszona, a koniec osiąga limit wytrzymałości na rozciąganie najpierw, aby uformować się w dół. Wreszcie zerwaj od najniższego punktu wydajności, a pozycja przerwania jest zgodna z wynikami testu wydajności.
Rycina 5 pokazuje krzywą twardości równoległego odcinka próbki nr 4 i pozycji złamania. Można stwierdzić, że im dalej od chłodzącej wody linii podziału wody, tym niższa twardość opóźnionego wygaszania. Jednocześnie lokalizacja złamania znajduje się również na końcu, w którym twardość jest najniższa, złamania 86 godzin. Z tabeli 2 stwierdza się, że prawie nie ma odkształcenia plastikowego na chłodzonym wodę. Z tabeli 1 stwierdzono, że wydajność próbki (wytrzymałość na rozciąganie 298 MPa, wydajność 266MPa) jest znacznie zmniejszona. Wytrzymałość na rozciąganie wynosi tylko 298 MPa, co nie osiąga granicy plastyczności chłodzonego wody (315 MPa). Koniec uformował parking w dół, gdy jest niższy niż 315 MPa. Przed złamaniem tylko elastyczne odkształcenie wystąpiło w obszarze chłodzonym wodą. Gdy naprężenie zniknęło, szczep na chłodzonym wodzie koniec zniknął. W rezultacie ilość deformacji w strefie chłodzenia wody w tabeli 2 prawie nie ma zmiany. Próbka pęka na końcu opóźnionego pożaru, zdeformowany obszar jest zmniejszony, a twardość końcowa jest najniższa, co powoduje znaczne zmniejszenie wyników wydajności.
Weź próbki ze 100% opóźnionego obszaru wygaszania na końcu próbki 400 mm. Rysunek 6 pokazuje krzywą twardości. Twardość przekroju równoległego jest zmniejszona do około 83-84HB i jest stosunkowo stabilna. Ze względu na ten sam proces wydajność jest mniej więcej taka sama. W pozycji złamania nie można znaleźć oczywistego wzoru. Wydajność stopu jest niższa niż w przypadku próbki z wodą.
W celu dalszego zbadania regularności wydajności i złamania wybrano równoległy odcinek próbki rozciągającej w pobliżu najniższego punktu twardości (77 HB). Z tabeli 1 stwierdzono, że wydajność została znacznie zmniejszona, a punkt złamania pojawił się w najniższym punkcie twardości na ryc. 2.
2.3 Wyniki analizy ANSYS
Rycina 7 pokazuje wyniki symulacji ANSYS krzywych chłodzenia w różnych pozycjach. Można zauważyć, że temperatura próbki w obszarze chłodzenia wody gwałtownie spadła. Po 5s temperatura spadła do poniżej 100 ° C i przy 80 mm od linii podziału temperatura spadła do około 210 ° C w 90. Średni spadek temperatury wynosi 3,5 ° C/s. Po 90 sekund w obszarze chłodzenia powietrza końcowego temperatura spada do około 360 ° C, przy średniej szybkości spadku 1,9 ° C/s.
Poprzez analizę wydajności i wyniki symulacji stwierdzono, że wydajność obszaru chłodzenia wody i opóźnionego obszaru hartowania jest wzorem zmian, który najpierw zmniejsza się, a następnie nieznacznie wzrasta. Dotknięte chłodzeniem wody w pobliżu linii podziału, przewodnictwo cieplne powoduje spadek próbki w pewnym obszarze z szybkością chłodzenia mniejszą niż w przypadku chłodzenia wody (3,5 ° C/s). W rezultacie MG2SI, które zestaliło się w matrycy, wytrącał się w dużych ilościach w tym obszarze, a temperatura spadła do około 210 ° C po 90 sekundach. Duża ilość wytrąconych Mg2SI doprowadziła do mniejszego efektu chłodzenia wody po 90 s. Ilość fazy wzmocnienia MG2SI wytrąconej po leczeniu starzejącą się znacznie zmniejszono, a następnie zmniejszono wydajność próbki. Jednak opóźniona strefa wygaszania z dala od linii podziału jest mniej dotknięta przewodnictwem ciepła chłodzącego wodę, a stop chłodzi stosunkowo powoli w warunkach chłodzenia powietrza (szybkość chłodzenia 1,9 ° C/s). Tylko niewielka część fazy MG2SI powoli wytrąca się, a temperatura wynosi 360 ° C po 90. Po chłodzeniu wody większość fazy MG2SI jest nadal w matrycy, a po starzeniu rozprasza się i wytrąca, co odgrywa wzmacniającą rolę.
3. Wniosek
Stwierdzono poprzez eksperymenty, że opóźnione wygaszanie spowoduje twardość opóźnionej strefy hartowania na przecięciu normalnego wygaszania i opóźnionego wygaszenia do pierwszego zmniejszenia, a następnie nieznacznie wzrośnie, aż w końcu się ustabilizuje.
W przypadku stopu aluminium 6061 siły rozciągania po normalnym wygaszaniu i opóźnionym wygaszaniu przez 90 s wynoszą odpowiednio 342 MPa i 288 MPa, a wytrzymałości plastyczności wynoszą 315 MPa i 252 MPa, które spełniają standardy wydajności próbki.
Istnieje region o najniższej twardości, który jest zmniejszony z 95HB do 77HB po normalnym wygaszaniu. Wydajność tutaj jest również najniższa, z wytrzymałością na rozciąganie 271 MPa i granicą plastyczności 220 MPa.
Poprzez analizę ANSYS stwierdzono, że szybkość chłodzenia w najniższym punkcie wydajności w opóźnionej strefie wygaszania z lat 90. spadła o około 3,5 ° C na sekundę, co powoduje niewystarczający stały roztwór fazy wzmacniającej fazy MG2SI. Zgodnie z tym artykułem można zauważyć, że punkt niebezpieczeństwa wydajności pojawia się w opóźnionym obszarze gaszenia na skrzyżowaniu normalnego wygaszania i opóźnionego wygaszania, i nie jest daleko od skrzyżowania, co ma ważne znaczenie dla rozsądnego zatrzymania ogona wytłaczania ogonowego odpady procesu końcowego.
Pod redakcją May Jiang z Mat Aluminium
Czas po: 28-2024 sierpnia
