Malaking pader kapal 6061T6 aluminyo haluang metal ay kailangang pawiin pagkatapos ng mainit na pagpilit. Dahil sa limitasyon ng discontinuous extrusion, isang bahagi ng profile ang papasok sa water-cooling zone nang may pagkaantala. Kapag ang susunod na maikling ingot ay patuloy na na-extruded, ang bahaging ito ng profile ay sasailalim sa naantalang pagsusubo. Kung paano haharapin ang naantalang quenching area ay isang isyu na kailangang isaalang-alang ng bawat kumpanya ng produksyon. Kapag ang extrusion tail end process waste ay maikli, ang mga performance sample na kinuha ay minsan qualified at minsan hindi qualified. Kapag resampling mula sa gilid, ang pagganap ay kwalipikado muli. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng kaukulang paliwanag sa pamamagitan ng mga eksperimento.
1. Mga materyales at pamamaraan ng pagsubok
Ang materyal na ginamit sa eksperimentong ito ay 6061 aluminyo haluang metal. Ang kemikal na komposisyon nito na sinusukat sa pamamagitan ng spectral analysis ay ang mga sumusunod: Ito ay sumusunod sa GB/T 3190-1996 international 6061 aluminum alloy composition standard.
Sa eksperimentong ito, kinuha ang isang bahagi ng extruded profile para sa solid solution treatment. Ang 400mm na mahabang profile ay nahahati sa dalawang lugar. Ang Area 1 ay direktang pinalamig ng tubig at napatay. Ang Area 2 ay pinalamig sa hangin sa loob ng 90 segundo at pagkatapos ay pinalamig ng tubig. Ang test diagram ay ipinapakita sa Figure 1.
Ang 6061 aluminum alloy profile na ginamit sa eksperimentong ito ay pinalabas ng isang 4000UST extruder. Ang temperatura ng amag ay 500°C, ang temperatura ng casting rod ay 510°C, ang temperatura ng extrusion outlet ay 525°C, ang bilis ng extrusion ay 2.1mm/s, ang high-intensity water cooling ay ginagamit sa panahon ng proseso ng extrusion, at isang 400mm ang haba ng piraso ng pagsubok ay kinuha mula sa gitna ng extruded na tapos na profile. Ang lapad ng sample ay 150mm at ang taas ay 10.00mm.
Ang mga kinuhang sample ay pinaghati-hati at pagkatapos ay isinailalim muli sa paggamot sa solusyon. Ang temperatura ng solusyon ay 530°C at ang oras ng solusyon ay 4 na oras. Pagkatapos ilabas ang mga ito, ang mga sample ay inilagay sa isang malaking tangke ng tubig na may lalim na tubig na 100mm. Ang mas malaking tangke ng tubig ay maaaring matiyak na ang temperatura ng tubig sa tangke ng tubig ay nagbabago nang kaunti pagkatapos ang sample sa zone 1 ay pinalamig ng tubig, na pumipigil sa pagtaas ng temperatura ng tubig na makaapekto sa intensity ng paglamig ng tubig. Sa panahon ng proseso ng paglamig ng tubig, tiyaking ang temperatura ng tubig ay nasa hanay na 20-25°C. Ang mga quenched sample ay may edad na sa 165°C*8h.
Kumuha ng bahagi ng sample na 400mm ang haba 30mm ang lapad 10mm ang kapal, at magsagawa ng Brinell hardness test. Gumawa ng 5 pagsukat bawat 10mm. Kunin ang average na halaga ng 5 Brinell hardnesses bilang resulta ng Brinell hardness sa puntong ito, at obserbahan ang pattern ng pagbabago ng tigas.
Ang mga mekanikal na katangian ng profile ay nasubok, at ang makunat na parallel na seksyon na 60mm ay kinokontrol sa iba't ibang posisyon ng 400mm sample upang obserbahan ang mga katangian ng makunat at lokasyon ng bali.
Ang field ng temperatura ng water-cooled quenching ng sample at ang quenching pagkatapos ng pagkaantala ng 90s ay na-simulate sa pamamagitan ng ANSYS software, at ang mga rate ng paglamig ng mga profile sa iba't ibang posisyon ay nasuri.
2. Mga pang-eksperimentong resulta at pagsusuri
2.1 Mga resulta ng pagsubok sa katigasan
Ipinapakita ng Figure 2 ang hardness change curve ng isang 400mm na haba na sample na sinusukat ng isang Brinell hardness tester (ang haba ng unit ng abscissa ay kumakatawan sa 10mm, at ang 0 scale ay ang naghahati na linya sa pagitan ng normal na pagsusubo at naantala na pagsusubo). Makikita na ang katigasan sa dulong pinalamig ng tubig ay stable sa humigit-kumulang 95HB. Pagkatapos ng paghahati ng linya sa pagitan ng water-cooling quenching at delayed 90s water-cooling quenching, ang tigas ay nagsisimulang bumaba, ngunit ang pagbaba ng rate ay mabagal sa maagang yugto. Pagkatapos ng 40mm (89HB), bumaba nang husto ang tigas, at bumababa sa pinakamababang halaga (77HB) sa 80mm. Pagkatapos ng 80mm, ang katigasan ay hindi patuloy na bumaba, ngunit tumaas sa isang tiyak na lawak. Ang pagtaas ay medyo maliit. Pagkatapos ng 130mm, ang tigas ay nanatiling hindi nagbabago sa paligid ng 83HB. Maaari itong isipin na dahil sa epekto ng pagpapadaloy ng init, nagbago ang rate ng paglamig ng naantalang bahagi ng pagsusubo.
2.2 Mga resulta ng pagsusulit sa pagganap at pagsusuri
Ipinapakita sa talahanayan 2 ang mga resulta ng mga eksperimento sa makunat na isinagawa sa mga sample na kinuha mula sa iba't ibang posisyon ng parallel na seksyon. Makikita na halos walang pagbabago ang tensile strength at yield strength ng No. 1 at No. 2. Habang tumataas ang proporsyon ng mga naantalang pagtatapos ng pagsusubo, ang lakas ng makunat at lakas ng ani ng haluang metal ay nagpapakita ng makabuluhang pababang takbo. Gayunpaman, ang lakas ng makunat sa bawat lokasyon ng sampling ay higit sa karaniwang lakas. Sa lugar lamang na may pinakamababang katigasan, ang lakas ng ani ay mas mababa kaysa sa pamantayan ng sample, ang pagganap ng sample ay hindi kwalipikado.
Ipinapakita ng Figure 4 ang mga resulta ng tensile properties ng sample No. 3. Matatagpuan mula sa Figure 4 na mas malayo sa linya ng paghahati, mas mababa ang tigas ng naantalang dulo ng pagsusubo. Ang pagbaba sa katigasan ay nagpapahiwatig na ang pagganap ng sample ay nabawasan, ngunit ang katigasan ay dahan-dahang bumababa, na bumababa lamang mula 95HB hanggang sa humigit-kumulang 91HB sa dulo ng parallel na seksyon. Tulad ng makikita mula sa mga resulta ng pagganap sa Talahanayan 1, ang lakas ng makunat ay bumaba mula 342MPa hanggang 320MPa para sa paglamig ng tubig. Kasabay nito, natagpuan na ang fracture point ng tensile sample ay nasa dulo rin ng parallel section na may pinakamababang tigas. Ito ay dahil ito ay malayo mula sa paglamig ng tubig, ang pagganap ng haluang metal ay nabawasan, at ang dulo ay umabot muna sa limitasyon ng lakas ng makunat upang bumuo ng isang necking pababa. Panghuli, pahinga mula sa pinakamababang punto ng pagganap, at ang posisyon ng pahinga ay pare-pareho sa mga resulta ng pagsubok sa pagganap.
Ipinapakita ng Figure 5 ang hardness curve ng parallel section ng sample No. 4 at ang fracture position. Ito ay matatagpuan na ang mas malayo mula sa water-cooling dividing line, mas mababa ang tigas ng naantalang pagtatapos ng pagsusubo. Kasabay nito, ang lokasyon ng bali ay nasa dulo din kung saan pinakamababa ang tigas, 86HB na mga bali. Mula sa Talahanayan 2, natagpuan na halos walang plastic deformation sa dulong pinalamig ng tubig. Mula sa Talahanayan 1, natagpuan na ang pagganap ng sample (tensile strength 298MPa, yield 266MPa) ay makabuluhang nabawasan. Ang tensile strength ay 298MPa lamang, na hindi umabot sa yield strength ng water-cooled end (315MPa). Ang dulo ay nakabuo ng isang necking pababa kapag ito ay mas mababa sa 315MPa. Bago ang bali, tanging nababanat na pagpapapangit ang naganap sa lugar na pinalamig ng tubig. Habang nawala ang stress, nawala ang pilay sa dulong pinalamig ng tubig. Bilang resulta, ang halaga ng pagpapapangit sa water-cooling zone sa Talahanayan 2 ay halos walang pagbabago. Nasira ang sample sa dulo ng naantalang rate ng sunog, nababawasan ang deformed area, at pinakamababa ang katigasan ng dulo, na nagreresulta sa isang makabuluhang pagbawas sa mga resulta ng pagganap.
Kumuha ng mga sample mula sa 100% delayed quenching area sa dulo ng 400mm specimen. Ipinapakita ng Figure 6 ang hardness curve. Ang tigas ng parallel na seksyon ay nabawasan sa halos 83-84HB at medyo matatag. Dahil sa parehong proseso, ang pagganap ay halos pareho. Walang malinaw na pattern na matatagpuan sa posisyon ng bali. Ang pagganap ng haluang metal ay mas mababa kaysa sa sample na pinapatay ng tubig.
Upang higit pang galugarin ang regularidad ng pagganap at bali, ang parallel na seksyon ng makunat na ispesimen ay pinili malapit sa pinakamababang punto ng tigas (77HB). Mula sa Talahanayan 1, natagpuan na ang pagganap ay makabuluhang nabawasan, at ang fracture point ay lumitaw sa pinakamababang punto ng tigas sa Figure 2.
2.3 Mga resulta ng pagsusuri sa ANSYS
Ipinapakita ng Figure 7 ang mga resulta ng ANSYS simulation ng mga cooling curve sa iba't ibang posisyon. Makikita na mabilis na bumaba ang temperatura ng sample sa water-cooling area. Pagkatapos ng 5s, bumaba ang temperatura sa ibaba 100°C, at sa 80mm mula sa linya ng paghahati, bumaba ang temperatura sa humigit-kumulang 210°C sa 90s. Ang average na pagbaba ng temperatura ay 3.5°C/s. Pagkatapos ng 90 segundo sa terminal air cooling area, bumababa ang temperatura sa humigit-kumulang 360°C, na may average na drop rate na 1.9°C/s.
Sa pamamagitan ng pagsusuri sa pagganap at mga resulta ng simulation, napag-alaman na ang pagganap ng lugar na nagpapalamig ng tubig at naantala na lugar ng pagsusubo ay isang pattern ng pagbabago na unang bumababa at pagkatapos ay bahagyang tumataas. Apektado ng paglamig ng tubig malapit sa linya ng paghahati, ang pagpapadaloy ng init ay nagiging sanhi ng pagbagsak ng sample sa isang partikular na lugar sa bilis ng paglamig na mas mababa kaysa sa paglamig ng tubig (3.5°C/s). Bilang isang resulta, ang Mg2Si, na solidified sa matrix, ay namuo sa malalaking dami sa lugar na ito, at ang temperatura ay bumaba sa halos 210 ° C pagkatapos ng 90 segundo. Ang malaking halaga ng Mg2Si precipitated ay humantong sa isang mas maliit na epekto ng paglamig ng tubig pagkatapos ng 90 s. Ang halaga ng yugto ng pagpapalakas ng Mg2Si na na-precipitate pagkatapos ng pagtanda ng paggamot ay lubos na nabawasan, at ang pagganap ng sample ay kasunod na nabawasan. Gayunpaman, ang naantala na quenching zone na malayo sa linya ng paghahati ay hindi gaanong apektado ng pagpapadaloy ng init ng paglamig ng tubig, at ang haluang metal ay medyo mabagal na lumalamig sa ilalim ng mga kondisyon ng paglamig ng hangin (rate ng paglamig 1.9°C/s). Ang isang maliit na bahagi lamang ng Mg2Si phase ay dahan-dahang umuunlad, at ang temperatura ay 360C pagkatapos ng 90s. Pagkatapos ng paglamig ng tubig, ang karamihan sa bahagi ng Mg2Si ay nasa matrix pa rin, at ito ay nagkakalat at namuo pagkatapos ng pagtanda, na gumaganap ng isang nagpapatibay na papel.
3. Konklusyon
Napag-alaman sa pamamagitan ng mga eksperimento na ang delayed quenching ay magiging sanhi ng katigasan ng delayed quenching zone sa intersection ng normal quenching at delayed quenching na unang bumaba at pagkatapos ay tumaas ng bahagya hanggang sa tuluyang maging stabilize.
Para sa 6061 aluminum alloy, ang tensile strengths pagkatapos ng normal quenching at delayed quenching para sa 90 s ay 342MPa at 288MPa ayon sa pagkakabanggit, at ang yield strengths ay 315MPa at 252MPa, na parehong nakakatugon sa sample performance standards.
Mayroong isang rehiyon na may pinakamababang tigas, na nabawasan mula 95HB hanggang 77HB pagkatapos ng normal na pagsusubo. Ang pagganap dito ay ang pinakamababa rin, na may tensile strength na 271MPa at yield strength na 220MPa.
Sa pamamagitan ng ANSYS analysis, napag-alaman na ang cooling rate sa pinakamababang performance point noong 90s delayed quenching zone ay bumaba ng humigit-kumulang 3.5°C bawat segundo, na nagreresulta sa hindi sapat na solidong solusyon ng strengthening phase na Mg2Si phase. Ayon sa artikulong ito, makikita na ang punto ng panganib sa pagganap ay lumilitaw sa naantala na lugar ng pagsusubo sa junction ng normal na pagsusubo at naantala na pagsusubo, at hindi malayo sa kantong, na may mahalagang gabay na kahalagahan para sa makatwirang pagpapanatili ng extrusion tail. tapusin ang proseso ng basura.
In-edit ni May Jiang mula sa MAT Aluminum
Oras ng post: Ago-28-2024
