Büyük duvar kalınlığı 6061T6 alüminyum alaşımının sıcak ekstrüzyondan sonra söndürülmesi gerekir. Süreksiz ekstrüzyonun sınırlandırılması nedeniyle, profilin bir kısmı su soğutma bölgesine gecikmeyle girecektir. Bir sonraki kısa ingot ekstrüde edilmeye devam ettiğinde, profilin bu kısmı gecikmeli söndürmeye başlayacaktır. Gecikmeli söndürme alanı ile nasıl başa çıkılacağı, her üretim şirketinin dikkate alması gereken bir konudur. Ekstrüzyon kuyruk ucu işlemi atığı kısa olduğunda, alınan performans örnekleri bazen nitelikli ve bazen niteliksizdir. Yandan yeniden örneklenirken, performans tekrar nitelendirilir. Bu makale, deneyler yoluyla ilgili açıklamaları vermektedir.
1. Test malzemeleri ve yöntemleri
Bu deneyde kullanılan malzeme 6061 alüminyum alaşımıdır. Spektral analizle ölçülen kimyasal bileşimi aşağıdaki gibidir: GB/T 3190-1996 International 6061 alüminyum alaşım bileşim standardı ile uyumludur.
Bu deneyde, katı çözelti tedavisi için ekstrüde edilmiş profilin bir kısmı alınmıştır. 400mm uzunluğunda profil iki alana ayrıldı. Alan 1 doğrudan su soğutuldu ve söndürüldü. Alan 2 90 saniye havada soğutuldu ve daha sonra su soğutuldu. Test diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Bu deneyde kullanılan 6061 alüminyum alaşım profili 4000ust ekstrüder tarafından ekstrüde edildi. Kalıp sıcaklığı 500 ° C, döküm çubuğu sıcaklığı 510 ° C, ekstrüzyon çıkış sıcaklığı 525 ° C, ekstrüzyon hızı 2.1mm/s'dir, yüksek yoğunluklu su soğutma ekstrüzyon işlemi sırasında kullanılır ve 400 mm kullanılır Uzunluk test parçası, ekstrüde edilmiş bitmiş profilin ortasından alınır. Numune genişliği 150 mm ve yükseklik 10.00mm'dir.
Alınan numuneler bölündü ve daha sonra tekrar çözelti tedavisine tabi tutuldu. Çözelti sıcaklığı 530 ° C ve çözelti süresi 4 saatti. Onları çıkardıktan sonra, numuneler su derinliğinde 100 mm ile büyük bir su deposuna yerleştirildi. Daha büyük su tankı, bölge 1'deki numunenin su soğutulmasından sonra su deposundaki su sıcaklığının az değişmesini sağlayarak su sıcaklığındaki artışın su soğutma yoğunluğunu etkilemesini önleyebilir. Su soğutma işlemi sırasında, su sıcaklığının 20-25 ° C aralığında olduğundan emin olun. Söndürülmüş numuneler 165 ° C*8H'de yaşlandı.
400mm uzunluğunda 30mm genişliğinde 10mm kalınlığında numunenin bir parçasını alın ve Brinell sertlik testi yapın. Her 10mm her bir 5 ölçüm yapın. Brinell sertliği bu noktada sonuçlandığında 5 Brinell sertliğinin ortalama değerini alın ve sertlik değişim modelini gözlemleyin.
Profilin mekanik özellikleri test edildi ve gerilme paralel kesit 60mm, gerilme özelliklerini ve kırık yerini gözlemlemek için 400 mm'lik numunenin farklı konumlarında kontrol edildi.
Numunenin su soğutmalı söndürülmesinin ve 90'ların gecikmesinden sonra söndürmenin sıcaklık alanı ANSYS yazılımı ile simüle edildi ve farklı konumlardaki profillerin soğutma oranları analiz edildi.
2. deneysel sonuçlar ve analiz
2.1 Sertlik testi sonuçları
Şekil 2, bir Brinell sertlik test cihazı ile ölçülen 400 mm uzunluğundaki bir numunenin sertlik değişim eğrisini gösterir (apsisin birim uzunluğu 10 mm'dir ve 0 ölçeği, normal söndürme ve gecikmeli söndürme arasındaki bölme çizgisidir). Su soğutmalı uçtaki sertliğin 95HB civarında sabit olduğu bulunabilir. Su soğutma söndürme ve 90'lı yılların su soğutma söndürmesini geciktirdikten sonra, sertlik azalmaya başlar, ancak erken aşamada düşüş oranı yavaştır. 40 mm (89HB) sonra sertlik keskin bir şekilde düşer ve 80mm'de en düşük değere (77HB) düşer. 80 mm'den sonra sertlik azalmaya devam etmedi, ancak bir dereceye kadar arttı. Artış nispeten küçüktü. 130 mm'den sonra, sertlik 83HB civarında değişmeden kaldı. Isı iletiminin etkisi nedeniyle, gecikmiş söndürme parçasının soğutma hızının değiştiği düşünülebilir.
2.2 Performans testi sonuçları ve analizi
Tablo 2, paralel bölümün farklı konumlarından alınan numuneler üzerinde yapılan gerilme deneylerinin sonuçlarını göstermektedir. 1 ve 2 numaralı gerilme mukavemetinin ve akma mukavemetinin neredeyse hiçbir değişikliğe sahip olmadığı bulunabilir. Gecikmeli söndürme oranı arttıkça, alaşımın gerilme mukavemeti ve akma mukavemeti önemli bir düşüş eğilimi göstermektedir. Bununla birlikte, her örnekleme yerindeki gerilme mukavemeti standart mukavemetin üzerindedir. Sadece en düşük sertliğe sahip bölgede, akma mukavemeti örnek standardından daha düşüktür, örnek performansı niteliksizdir.
Şekil 4, numune 3'ün gerilme özellikleri sonuçlarını göstermektedir. Şekil 4'ten, bölme çizgisinden ne kadar uzakta, gecikmiş söndürme sonunun sertliği o kadar düşük olduğu bulunmuştur. Sertlikteki azalma, numunenin performansının azaldığını gösterir, ancak sertlik yavaşça azalır, paralel bölümün sonunda sadece 95HB'den yaklaşık 91HB'ye düşer. Tablo 1'deki performans sonuçlarından görülebileceği gibi, gerilme mukavemeti su soğutması için 342MPA'dan 320MPa'ya düştü. Aynı zamanda, gerilme numunesinin kırılma noktasının aynı zamanda en düşük sertliğe sahip paralel bölümün sonunda olduğu bulunmuştur. Bunun nedeni, su soğutmasından çok uzakta olması, alaşım performansı azalır ve uç, önce bir batma oluşturmak için gerilme mukavemeti sınırına ulaşır. Son olarak, en düşük performans noktasından kırın ve kırılma konumu performans testi sonuçlarıyla tutarlıdır.
Şekil 5, numune No. 4 ve kırık pozisyonunun paralel bölümünün sertlik eğrisini göstermektedir. Su soğutma bölme çizgisinden ne kadar uzakta, gecikmiş söndürme sonunun sertliği o kadar düşük olduğu bulunabilir. Aynı zamanda, kırılma yeri de sertliğin en düşük, 86HB kırık olduğu sonunda. Tablo 2'den, su soğutmalı uçta neredeyse hiç plastik deformasyon olmadığı bulunmuştur. Tablo 1'den, numune performansının (gerilme mukavemeti 298MPa, verim 266MPa) önemli ölçüde azaldığı bulunmuştur. Çekme mukavemeti sadece 298MPa'dır, bu da su soğutmalı ucunun (315MPA) akma mukavemetine ulaşmaz. Son, 315MPA'dan düşük olduğunda bir boyun eğme oluşturdu. Kırıktan önce, su soğutmalı bölgede sadece elastik deformasyon meydana geldi. Stres ortadan kalktıkça, su soğutmalı uçtaki gerilme kayboldu. Sonuç olarak, Tablo 2'deki su soğutma bölgesindeki deformasyon miktarının neredeyse hiçbir değişikliği yoktur. Gecikmeli oran yangınının sonunda numune kırılır, deforme olmuş alan azalır ve son sertlik en düşüktür, bu da performans sonuçlarında önemli bir azalmaya neden olur.
400 mm numunenin sonunda% 100 gecikmeli söndürme alanından numune alın. Şekil 6 sertlik eğrisini göstermektedir. Paralel bölümün sertliği yaklaşık 83-84HB'ye indirgenir ve nispeten kararlıdır. Aynı süreç nedeniyle, performans kabaca aynıdır. Kırık pozisyonunda belirgin bir desen bulunmaz. Alaşım performansı, su söndürülmüş numuneninkinden daha düşüktür.
Performans ve kırığın düzenliliğini daha fazla araştırmak için, gerilme örneğinin paralel bölümü en düşük sertlik noktasına (77HB) yakın seçilmiştir. Tablo 1'den, performansın önemli ölçüde azaldığı ve kırılma noktasının Şekil 2'deki en düşük sertlik noktasında ortaya çıktığı bulunmuştur.
2.3 ANSYS analiz sonuçları
Şekil 7, farklı konumlardaki soğutma eğrilerinin ANSYS simülasyonunun sonuçlarını göstermektedir. Su soğutma alanındaki numunenin sıcaklığının hızla düştüğü görülebilir. 5S'den sonra sıcaklık 100 ° C'nin altına düştü ve bölme çizgisinden 80 mm'de, sıcaklık 90'larda yaklaşık 210 ° C'ye düştü. Ortalama sıcaklık düşüşü 3.5 ° C/s'dir. Terminal hava soğutma alanında 90 saniye sonra, sıcaklık ortalama 1.9 ° C/s'lik bir düşüş oranı ile yaklaşık 360 ° C'ye düşer.
Performans analizi ve simülasyon sonuçları yoluyla, su soğutma alanının ve gecikmeli söndürme alanının performansının, önce azalan ve daha sonra biraz artan bir değişiklik paterni olduğu bulunmuştur. Bölme hattının yakınındaki su soğutmasından etkilenen ısı iletimi, belirli bir alandaki numunenin su soğutmasının (3,5 ° C/s) daha az bir soğutma hızında düşmesine neden olur. Sonuç olarak, matrise katılaşan Mg2SI, bu alanda büyük miktarlarda çöktü ve sıcaklık 90 saniye sonra yaklaşık 210 ° C'ye düştü. Büyük miktarda Mg2SI çökeltilmiş, 90 saniye sonra su soğutmasının daha küçük bir etkisine yol açtı. Yaşlanma tedavisinden sonra çökeltilen Mg2SI güçlendirme fazı miktarı büyük ölçüde azaldı ve daha sonra numune performansı azaldı. Bununla birlikte, bölme çizgisinden uzak gecikmiş söndürme bölgesi, su soğutma ısısı iletiminden daha az etkilenir ve alaşım hava soğutma koşullarında (soğutma hızı 1.9 ° C/s) nispeten yavaş soğur. Mg2SI fazının sadece küçük bir kısmı yavaş yavaş çöker ve sıcaklık 90'lardan sonra 360C'dir. Su soğutulmasından sonra, MG2SI fazının çoğu hala matriste ve yaşlandıktan sonra dağılıyor ve çökeliyor, bu da güçlendirici bir rol oynuyor.
3. Sonuç
Gecikmeli söndürmenin, normal söndürme ve gecikmeli söndürmenin ilk olarak azalması ve daha sonra nihayet stabilize olana kadar hafifçe artmasında gecikmiş söndürme bölgesinin sertliğine neden olacağı deneylerle bulundu.
6061 alüminyum alaşımı için, 90 saniye boyunca normal söndürme ve gecikmeli söndürme sonrası gerilme mukavemetleri sırasıyla 342MPA ve 288MPa'dır ve akma kuvvetleri her ikisi de örnek performans standartlarını karşılayan 315MPA ve 252MPA'dır.
Normal söndürmeden sonra 95HB'den 77HB'ye düşürülen en düşük sertliğe sahip bir bölge vardır. Buradaki performans aynı zamanda en düşük, 271MPa gerilme mukavemeti ve 220MPa verim mukavemeti ile.
ANSYS analizi yoluyla, 90'ların gecikmiş söndürme bölgesinde en düşük performans noktasında soğutma hızının saniyede yaklaşık 3.5 ° C azaldığı ve güçlendirme fazı MG2SI fazının yetersiz katı çözeltisine neden olduğu bulunmuştur. Bu makaleye göre, performans tehlikesi noktasının, normal söndürme ve gecikmeli söndürme kavşağındaki gecikmeli söndürme alanında göründüğü ve ekstrüzyon kuyruğu kuyruğunun makul tutulması için önemli bir yol gösterici önemi olan kavşaktan uzak olmadığı görülebilir. Son işlem atığı.
Mat Aluminum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderme Zamanı: Ağustos-28-2024
