Groot wanddikte 6061T6 aluminiumlegering moet geblus word na warm ekstrusie. As gevolg van die beperking van diskontinue ekstrusie, sal 'n deel van die profiel met 'n vertraging die waterverkoelingsone binnegaan. Wanneer die volgende kort ingot voortgegaan word om uit te druk, sal hierdie deel van die profiel vertraagde blus ondergaan. Hoe om die vertraagde blusgebied te hanteer, is 'n kwessie wat elke produksiemaatskappy moet oorweeg. Wanneer die ekstrusie-stert-end proses afval kort is, is die prestasie monsters wat geneem is soms gekwalifiseerd en soms ongekwalifiseerd. Wanneer van die kant af hermonster word, word die prestasie weer gekwalifiseer. Hierdie artikel gee die ooreenstemmende verduideliking deur eksperimente.
1. Toets materiale en metodes
Die materiaal wat in hierdie eksperiment gebruik word, is 6061 aluminiumlegering. Die chemiese samestelling daarvan gemeet deur spektrale analise is soos volg: Dit voldoen aan GB/T 3190-1996 internasionale 6061 aluminiumlegering samestelling standaard.
In hierdie eksperiment is 'n deel van die geëxtrudeerde profiel geneem vir behandeling met vaste oplossing. Die 400 mm lange profiel is in twee areas verdeel. Gebied 1 is direk waterverkoel en geblus. Area 2 is vir 90 sekondes in die lug afgekoel en dan waterverkoel. Die toetsdiagram word in Figuur 1 getoon.
Die 6061-aluminiumlegeringsprofiel wat in hierdie eksperiment gebruik is, is deur 'n 4000UST-ekstruder uitgedruk. Die vormtemperatuur is 500°C, die gietstaaftemperatuur is 510°C, die ekstrusie-uitlaattemperatuur is 525°C, die ekstrusiespoed is 2.1mm/s, hoë-intensiteit waterverkoeling word tydens die ekstrusieproses gebruik, en 'n 400mm lengte toetsstuk word uit die middel van die geëxtrudeerde voltooide profiel geneem. Die monsterwydte is 150mm en die hoogte is 10.00mm.
Die monsters wat geneem is, is verdeel en dan weer aan oplossingsbehandeling onderwerp. Die oplossingstemperatuur was 530°C en die oplossingstyd was 4 uur. Nadat hulle uitgehaal is, is die monsters in 'n groot watertenk met 'n waterdiepte van 100 mm geplaas. Die groter watertenk kan verseker dat die watertemperatuur in die watertenk min verander nadat die monster in sone 1 waterverkoel is, wat verhoed dat die toename in watertemperatuur die waterverkoelingsintensiteit beïnvloed. Tydens die waterverkoelingsproses, maak seker dat die watertemperatuur binne die reeks van 20-25°C is. Die gebluste monsters is by 165°C*8h verouder.
Neem 'n deel van die monster 400 mm lank 30 mm breed 10 mm dik, en voer 'n Brinell-hardheidstoets uit. Maak 5 metings elke 10 mm. Neem die gemiddelde waarde van die 5 Brinell-hardhede as die Brinell-hardheidsresultaat op hierdie punt, en neem die hardheidveranderingspatroon waar.
Die meganiese eienskappe van die profiel is getoets, en die trekparallelle seksie 60mm is beheer op verskillende posisies van die 400mm monster om die trek eienskappe en breukplek waar te neem.
Die temperatuurveld van die waterverkoelde blus van die monster en die blus na 'n vertraging van 90s is deur ANSYS sagteware gesimuleer, en die verkoelingstempo's van die profiele op verskillende posisies is ontleed.
2. Eksperimentele resultate en analise
2.1 Hardheid toets resultate
Figuur 2 toon die hardheidsveranderingskromme van 'n 400 mm lange monster gemeet deur 'n Brinell-hardheidstoetser (die eenheidslengte van die abskis verteenwoordig 10 mm, en die 0-skaal is die skeidslyn tussen normale blus en vertraagde blus). Daar kan gevind word dat die hardheid aan die waterverkoelde kant stabiel is op ongeveer 95HB. Na die skeidslyn tussen water-verkoeling blus en vertraagde 90's water-verkoeling blus, die hardheid begin afneem, maar die afname tempo is stadig in die vroeë stadium. Na 40mm (89HB) daal die hardheid skerp, en daal tot die laagste waarde (77HB) by 80mm. Na 80mm het die hardheid nie verder afgeneem nie, maar tot 'n sekere mate toegeneem. Die toename was relatief klein. Na 130 mm het die hardheid onveranderd gebly op ongeveer 83HB. Daar kan gespekuleer word dat as gevolg van die effek van hittegeleiding, die verkoelingstempo van die vertraagde blusdeel verander het.
2.2 Prestasietoetsresultate en analise
Tabel 2 toon die resultate van trekeksperimente wat uitgevoer is op monsters geneem vanaf verskillende posisies van die parallelle snit. Daar kan gevind word dat die treksterkte en treksterkte van nr. 1 en nr. 2 amper geen verandering het nie. Soos die proporsie van vertraagde bluspunte toeneem, toon die treksterkte en vloeisterkte van die legering 'n beduidende afwaartse neiging. Die treksterkte by elke monsternemingsplek is egter bo die standaardsterkte. Slegs in die gebied met die laagste hardheid is die opbrengssterkte laer as die monsterstandaard, die monsterprestasie is ongekwalifiseerd.
Figuur 4 toon die trekeienskappe resultate van monster nr. 3. Dit kan gevind word uit Figuur 4 dat hoe verder weg van die skeidslyn, hoe laer is die hardheid van die vertraagde bluspunt. Die afname in hardheid dui aan dat die werkverrigting van die monster verminder word, maar die hardheid neem stadig af en neem net af van 95HB tot ongeveer 91HB aan die einde van die parallelle gedeelte. Soos gesien kan word uit die prestasie resultate in Tabel 1, het die treksterkte afgeneem van 342MPa tot 320MPa vir waterverkoeling. Terselfdertyd is gevind dat die breukpunt van die trekmonster ook aan die einde van die parallelle gedeelte met die laagste hardheid is. Dit is omdat dit ver van die waterverkoeling af is, die legeringsprestasie word verminder, en die einde bereik eers die treksterktegrens om 'n neklaag te vorm. Breek ten slotte van die laagste prestasiepunt af, en die breekposisie stem ooreen met die prestasietoetsresultate.
Figuur 5 toon die hardheidskurwe van die parallelle snit van monster nr. 4 en die breukposisie. Daar kan gevind word dat hoe verder weg van die waterverkoelende skeidslyn, hoe laer is die hardheid van die vertraagde bluspunt. Terselfdertyd is die breukplek ook aan die einde waar die hardheid die laagste is, 86HB breuke. Uit Tabel 2 word gevind dat daar byna geen plastiese vervorming aan die waterverkoelde kant is nie. Uit Tabel 1 word gevind dat die monsterprestasie (treksterkte 298MPa, opbrengs 266MPa) aansienlik verminder is. Die treksterkte is slegs 298MPa, wat nie die vloeisterkte van die waterverkoelde punt (315MPa) bereik nie. Die einde het 'n nek gevorm wanneer dit laer as 315MPa is. Voor breuk het slegs elastiese vervorming in die waterverkoelde area plaasgevind. Soos die spanning verdwyn het, het die spanning aan die waterverkoelde punt verdwyn. As gevolg hiervan het die vervormingshoeveelheid in die waterverkoelingsone in Tabel 2 byna geen verandering nie. Die monster breek aan die einde van die vertraagde tempo-brand, die vervormde area word verminder en die eindhardheid is die laagste, wat lei tot 'n aansienlike vermindering in prestasieresultate.
Neem monsters van die 100% vertraagde blus area aan die einde van die 400mm monster. Figuur 6 toon die hardheidskurwe. Die hardheid van die parallelle gedeelte word verminder tot ongeveer 83-84HB en is relatief stabiel. Weens dieselfde proses is die prestasie min of meer dieselfde. Geen duidelike patroon word in die fraktuurposisie gevind nie. Die legeringsprestasie is laer as dié van die watergebluste monster.
Ten einde die reëlmaat van werkverrigting en breuk verder te ondersoek, is die parallelle gedeelte van die trekmonster naby die laagste punt van hardheid (77HB) gekies. Uit Tabel 1 is gevind dat die werkverrigting aansienlik verminder is, en die breukpunt het by die laagste punt van hardheid in Figuur 2 verskyn.
2.3 ANSYS analise resultate
Figuur 7 toon die resultate van ANSYS-simulasie van verkoelingskurwes by verskillende posisies. Dit kan gesien word dat die temperatuur van die monster in die waterverkoelingsarea vinnig gedaal het. Na 5s het die temperatuur tot onder 100°C gedaal, en op 80mm vanaf die skeidslyn het die temperatuur gedaal tot ongeveer 210°C op 90s. Die gemiddelde temperatuurdaling is 3,5°C/s. Na 90 sekondes in die terminale lugverkoelingsarea daal die temperatuur tot ongeveer 360°C, met 'n gemiddelde dalingtempo van 1.9°C/s.
Deur prestasie-analise en simulasieresultate word gevind dat die werkverrigting van die waterverkoelingsarea en vertraagde blusarea 'n veranderingspatroon is wat eers afneem en dan effens toeneem. Geaffekteer deur waterverkoeling naby die skeidslyn, veroorsaak hittegeleiding dat die monster in 'n sekere area teen 'n afkoeltempo minder as dié van waterverkoeling (3,5°C/s) daal. As gevolg hiervan het Mg2Si, wat in die matriks gestol het, in groot hoeveelhede in hierdie gebied neergesak, en die temperatuur het na 90 sekondes tot ongeveer 210°C gedaal. Die groot hoeveelheid Mg2Si wat neergeslaan is, het gelei tot 'n kleiner effek van waterverkoeling na 90 s. Die hoeveelheid Mg2Si-versterkingsfase wat na verouderingsbehandeling presipiteer is aansienlik verminder, en die monsterprestasie is daarna verminder. Die vertraagde blussone ver weg van die skeidslyn word egter minder deur waterverkoeling se hittegeleiding beïnvloed, en die legering koel relatief stadig af onder lugverkoelingstoestande (verkoelingstempo 1,9°C/s). Slegs 'n klein deel van die Mg2Si-fase presipiteer stadig, en die temperatuur is 360C na 90s. Na waterverkoeling is die meeste van die Mg2Si-fase steeds in die matriks, en dit versprei en presipiteer na veroudering, wat 'n versterkende rol speel.
3. Gevolgtrekking
Daar is deur eksperimente gevind dat vertraagde blus die hardheid van die vertraagde blussone by die kruising van normale blus en vertraagde blus eers sal afneem en dan effens toeneem totdat dit uiteindelik stabiliseer.
Vir 6061 aluminiumlegering is die treksterktes na normale blus en vertraagde blus vir 90 s onderskeidelik 342MPa en 288MPa, en die opbrengssterktes is 315MPa en 252MPa, wat albei voldoen aan die voorbeeldprestasiestandaarde.
Daar is 'n streek met die laagste hardheid, wat na normale blus van 95HB tot 77HB verminder word. Die werkverrigting hier is ook die laagste, met 'n treksterkte van 271MPa en 'n vloeisterkte van 220MPa.
Deur ANSYS-analise is gevind dat die afkoeltempo by die laagste prestasiepunt in die 90's vertraagde blussone met ongeveer 3.5°C per sekonde afgeneem het, wat lei tot onvoldoende vaste oplossing van die versterkingsfase Mg2Si fase. Volgens hierdie artikel kan gesien word dat die prestasie gevaarpunt verskyn in die vertraagde blus area by die aansluiting van normale blus en vertraagde blus, en nie ver van die aansluiting is nie, wat belangrike rigtinggewende betekenis het vir die redelike behoud van ekstrusiestert. eindproses afval.
Geredigeer deur May Jiang van MAT Aluminium
Pos tyd: Aug-28-2024
