Велика дебљина зида 6061Т6 алуминијумска легура треба да се угаси након вруће екструзије. Због ограничења дисконтинуалног истискивања, део профила ће са закашњењем ући у зону воденог хлађења. Када се следећи кратки ингот настави са екструдирањем, овај део профила ће бити подвргнут одложеном гашењу. Како се носити са подручјем одложеног гашења је питање које свака производна компанија треба да размотри. Када је остатак процеса екструзије кратак, узети узорци перформанси су понекад квалификовани, а понекад неквалификовани. Приликом поновног узорковања са стране, изведба је поново квалификована. Овај чланак даје одговарајуће објашњење кроз експерименте.
1. Испитни материјали и методе
Материјал коришћен у овом експерименту је легура алуминијума 6061. Његов хемијски састав мерен спектралном анализом је следећи: У складу је са ГБ/Т 3190-1996 међународним 6061 стандардом за састав легуре алуминијума.
У овом експерименту узет је део екструдираног профила за третман чврстим раствором. Профил дужине 400 мм подељен је на две области. Подручје 1 је директно хлађено водом и угашено. Област 2 је хлађена на ваздуху 90 секунди, а затим хлађена водом. Дијаграм испитивања је приказан на слици 1.
Профил легуре алуминијума 6061 коришћен у овом експерименту екструдиран је екструдером 4000УСТ. Температура калупа је 500°Ц, температура шипке за ливење је 510°Ц, излазна температура екструзије је 525°Ц, брзина екструзије је 2,1 мм/с, хлађење водом високог интензитета се користи током процеса екструзије, а 400 мм дужина испитног комада се узима са средине екструдованог готовог профила. Ширина узорка је 150 мм, а висина 10,00 мм.
Узети узорци су подељени и затим поново подвргнути третману раствором. Температура раствора је била 530°Ц, а време раствора је било 4 сата. Након вађења, узорци су стављени у велики резервоар за воду са дубином воде од 100 мм. Већи резервоар за воду може да обезбеди да се температура воде у резервоару за воду мало промени након што се узорак у зони 1 охлади водом, спречавајући повећање температуре воде да утиче на интензитет хлађења воде. Током процеса хлађења водом, водите рачуна да температура воде буде у опсегу од 20-25°Ц. Угашени узорци су стари на 165°Ц*8х.
Узмите део узорка дужине 400 мм, ширине 30 мм и дебљине 10 мм и извршите тест тврдоће по Бринелу. Направите 5 мерења на сваких 10 мм. Узмите просечну вредност 5 тврдоћа по Бринелу као резултат Бринелове тврдоће у овом тренутку и посматрајте образац промене тврдоће.
Испитиване су механичке особине профила, а затезни паралелни пресек од 60 мм је контролисан на различитим позицијама узорка од 400 мм да би се посматрала затезна својства и локација лома.
Температурно поље водено хлађеног гашења узорка и гашења након кашњења од 90с симулирано је преко АНСИС софтвера и анализиране су брзине хлађења профила на различитим позицијама.
2. Експериментални резултати и анализа
2.1 Резултати испитивања тврдоће
Слика 2 приказује криву промене тврдоће узорка дужине 400 мм измерену Бринеловим тестером тврдоће (јединична дужина апсцисе представља 10 мм, а скала 0 је линија раздвајања између нормалног гашења и одложеног гашења). Може се наћи да је тврдоћа на крају хлађеном водом стабилна на око 95ХБ. Након линије раздвајања између гашења воденим хлађењем и одложеног гашења воденим хлађењем од 90-их, тврдоћа почиње да опада, али је стопа опадања спора у раној фази. Након 40 мм (89ХБ), тврдоћа нагло опада и пада на најнижу вредност (77ХБ) на 80 мм. Након 80 мм, тврдоћа се није наставила смањивати, већ се у одређеној мери повећала. Повећање је било релативно мало. Након 130 мм, тврдоћа је остала непромењена на око 83ХБ. Може се спекулисати да се услед дејства топлотне проводљивости променила брзина хлађења дела одложеног гашења.
2.2 Резултати испитивања перформанси и анализа
У табели 2 приказани су резултати експеримената затезања спроведених на узорцима узетим са различитих позиција паралелног пресека. Може се утврдити да се затезна чврстоћа и граница течења код бр. 1 и бр. 2 скоро да немају промене. Како се удео крајева са одложеним гашењем повећава, затезна чврстоћа и граница попуштања легуре показују значајан тренд пада. Међутим, затезна чврстоћа на свакој локацији узорковања је изнад стандардне чврстоће. Само у области са најнижом тврдоћом, граница течења је нижа од стандарда узорка, перформансе узорка су неквалификоване.
Слика 4 приказује резултате затезних својстава узорка бр. 3. На слици 4 се може наћи да што је даље од линије раздвајања, то је нижа тврдоћа краја са одложеним гашењем. Смањење тврдоће указује на то да су перформансе узорка смањене, али се тврдоћа полако смањује, само се смањује са 95ХБ на око 91ХБ на крају паралелног пресека. Као што се може видети из резултата перформанси у Табели 1, затезна чврстоћа је смањена са 342МПа на 320МПа за водено хлађење. Истовремено је утврђено да је тачка лома затезног узорка такође на крају паралелног пресека са најмањом тврдоћом. То је зато што је далеко од воденог хлађења, перформансе легуре су смањене, а крај прво достиже границу затезне чврстоће да би формирао врат. Коначно, пауза од најниже тачке перформанси, а позиција паузе је у складу са резултатима теста перформанси.
На слици 5 приказана је крива тврдоће паралелног пресека узорка бр. 4 и положај лома. Може се утврдити да што је даље од линије за хлађење водом, то је мања тврдоћа краја одложеног гашења. Истовремено, локација прелома је такође на крају где је тврдоћа најнижа, ломи 86ХБ. Из табеле 2 се налази да пластичне деформације на водом хлађеном крају готово да и нема. Из табеле 1, налази се да су перформансе узорка (затезна чврстоћа 298МПа, принос 266МПа) значајно смањене. Затезна чврстоћа је само 298МПа, што не достиже границу течења водено хлађеног краја (315МПа). Крај је формирао грлић када је нижи од 315 МПа. Пре лома дошло је само до еластичне деформације у подручју хлађеном водом. Како је стрес нестао, напрезање на крају хлађеном водом је нестало. Као резултат тога, количина деформације у зони воденог хлађења у табели 2 се готово не мења. Узорак се ломи на крају ватре са одложеном брзином, деформисана површина се смањује, а крајња тврдоћа је најнижа, што резултира значајним смањењем резултата перформанси.
Узмите узорке из области 100% одложеног гашења на крају узорка од 400 мм. На слици 6 приказана је крива тврдоће. Тврдоћа паралелног пресека је смањена на око 83-84ХБ и релативно је стабилна. Због истог процеса, перформансе су приближно исте. У положају прелома није пронађен очигледан образац. Перформансе легуре су ниже од перформанси узорка каљеног водом.
У циљу даљег истраживања правилности перформанси и лома, одабран је паралелни пресек затезног узорка близу најниже тачке тврдоће (77ХБ). Из табеле 1 је утврђено да су перформансе значајно смањене, а тачка лома се појавила на најнижој тачки тврдоће на слици 2.
2.3 Резултати АНСИС анализе
На слици 7 приказани су резултати АНСИС симулације криве хлађења на различитим позицијама. Може се видети да је температура узорка у области воденог хлађења нагло опала. После 5с, температура је пала на испод 100°Ц, а на 80мм од линије раздвајања, температура је пала на око 210°Ц на 90с. Просечан пад температуре је 3,5°Ц/с. После 90 секунди у области ваздушног хлађења терминала, температура пада на око 360°Ц, са просечном стопом пада од 1,9°Ц/с.
Кроз анализу перформанси и резултате симулације, утврђено је да су перформансе области за хлађење водом и области одложеног гашења образац промене који се прво смањује, а затим лагано повећава. Под утицајем воденог хлађења у близини линије раздвајања, проводљивост топлоте доводи до пада узорка у одређеној области при брзини хлађења мањом од брзине хлађења водом (3,5°Ц/с). Као резултат тога, Мг2Си, који се очврснуо у матрицу, таложио се у великим количинама у овој области, а температура је пала на око 210°Ц после 90 секунди. Велика количина исталоженог Мг2Си довела је до мањег ефекта хлађења водом након 90 с. Количина фазе јачања Мг2Си исталожена након третмана старењем је знатно смањена, а учинак узорка је накнадно смањен. Међутим, зона одложеног гашења која је далеко од линије раздвајања је мање погођена провођењем топлоте хлађења водом, а легура се релативно споро хлади под условима ваздушног хлађења (брзина хлађења 1,9°Ц/с). Само мали део Мг2Си фазе полако се таложи, а температура је 360Ц након 90с. Након хлађења водом, највећи део Мг2Си фазе је још увек у матриксу, а након старења се распршује и таложи, што има улогу јачања.
3. Закључак
Експериментима је утврђено да ће одложено гашење проузроковати да се тврдоћа зоне одложеног гашења на пресеку нормалног гашења и одложеног гашења прво смањи, а затим мало повећа док се коначно не стабилизује.
За легуру алуминијума 6061, затезне чврстоће након нормалног гашења и одложеног гашења током 90 с су 342МПа и 288МПа респективно, а границе течења су 315МПа и 252МПа, од којих оба испуњавају стандарде перформанси узорка.
Постоји регион са најнижом тврдоћом, која се након нормалног гашења смањује са 95ХБ на 77ХБ. Перформансе су овде такође најниже, са затезном чврстоћом од 271МПа и граном течења од 220МПа.
Кроз АНСИС анализу, откривено је да је брзина хлађења на најнижој тачки перформанси у зони одложеног гашења од 90-их опала за приближно 3,5°Ц у секунди, што је резултирало недовољним чврстим раствором фазе ојачања Мг2Си фазе. Према овом чланку, може се видети да се тачка опасности од перформанси појављује у области одложеног гашења на споју нормалног гашења и одложеног гашења, и није далеко од споја, што има важан водећи значај за разумно задржавање екструзионог репа. окончати процесни отпад.
Уредио Маи Јианг из МАТ Алуминиум
Време поста: 28.08.2024
