Lidhja e aluminit 6061T6 me trashësi të madhe muri duhet të shuhet pas nxjerrjes së nxehtë. Për shkak të kufizimit të nxjerrjes së ndërprerë, një pjesë e profilit do të hyjë me vonesë në zonën e ftohjes së ujit. Kur shufra e shkurtër e ardhshme vazhdon të ekstrudohet, kjo pjesë e profilit do t'i nënshtrohet shuarjes së vonuar. Si të merreni me zonën e vonuar të shuarjes është një çështje që çdo kompani prodhuese duhet ta marrë parasysh. Kur mbetjet e procesit të përfundimit të bishtit të nxjerrjes janë të shkurtra, mostrat e performancës të marra ndonjëherë janë të kualifikuara dhe nganjëherë të pakualifikuara. Gjatë rimarrjes së mostrës nga ana, performanca kualifikohet përsëri. Ky artikull jep shpjegimin përkatës përmes eksperimenteve.
1. Materialet dhe metodat e testimit
Materiali i përdorur në këtë eksperiment është aliazh alumini 6061. Përbërja e tij kimike e matur me analizë spektrale është si më poshtë: Përputhet me standardin ndërkombëtar të përbërjes së aliazhit të aluminit GB/T 3190-1996 6061.
Në këtë eksperiment, një pjesë e profilit të ekstruduar u mor për trajtim me tretësirë të ngurtë. Profili i gjatë 400 mm u nda në dy zona. Zona 1 u ftoh drejtpërdrejt me ujë dhe u shua. Zona 2 është ftohur në ajër për 90 sekonda dhe më pas është ftohur me ujë. Diagrami i provës është paraqitur në Figurën 1.
Profili i aliazhit të aluminit 6061 i përdorur në këtë eksperiment u ekstrudua nga një ekstruder 4000UST. Temperatura e kallëpit është 500°C, temperatura e shufrës së derdhjes është 510°C, temperatura e daljes së nxjerrjes është 525°C, shpejtësia e nxjerrjes është 2.1 mm/s, ftohja e ujit me intensitet të lartë përdoret gjatë procesit të nxjerrjes dhe një 400 mm provimi i gjatësisë merret nga mesi i profilit të përfunduar të ekstruduar. Gjerësia e kampionit është 150 mm dhe lartësia është 10.00 mm.
Mostrat e marra u ndanë dhe më pas iu nënshtruan përsëri trajtimit me tretësirë. Temperatura e tretësirës ishte 530°C dhe koha e tretjes ishte 4 orë. Pas nxjerrjes së tyre, mostrat u vendosën në një rezervuar të madh uji me një thellësi uji prej 100 mm. Rezervuari më i madh i ujit mund të sigurojë që temperatura e ujit në rezervuarin e ujit të ndryshojë pak pasi kampioni në zonën 1 të ftohet me ujë, duke parandaluar që rritja e temperaturës së ujit të ndikojë në intensitetin e ftohjes së ujit. Gjatë procesit të ftohjes së ujit, sigurohuni që temperatura e ujit të jetë brenda intervalit 20-25°C. Mostrat e shuara u vjetëruan në 165°C*8h.
Merrni një pjesë të kampionit 400 mm të gjatë 30 mm të gjerë dhe 10 mm të trashë dhe kryeni një test fortësie Brinell. Bëni 5 matje çdo 10 mm. Merrni vlerën mesatare të 5 fortësive të Brinell-it siç rezulton në këtë pikë fortësia e Brinell-it dhe vëzhgoni modelin e ndryshimit të fortësisë.
Vetitë mekanike të profilit u testuan dhe seksioni paralel në tërheqje 60 mm u kontrollua në pozicione të ndryshme të kampionit 400 mm për të vëzhguar vetitë tërheqëse dhe vendndodhjen e thyerjes.
Fusha e temperaturës së shuarjes me ujë të ftohur të kampionit dhe shuarjes pas një vonese prej 90-ta u simulua përmes softuerit ANSYS dhe u analizuan ritmet e ftohjes së profileve në pozicione të ndryshme.
2. Rezultatet dhe analizat eksperimentale
2.1 Rezultatet e testit të fortësisë
Figura 2 tregon lakoren e ndryshimit të fortësisë së një kampioni 400 mm të gjatë të matur nga një testues i fortësisë Brinell (gjatësia e njësisë së abshisës përfaqëson 10 mm, dhe shkalla 0 është vija ndarëse midis shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar). Mund të konstatohet se ngurtësia në skajin e ftohur me ujë është e qëndrueshme në rreth 95 HB. Pas vijës ndarëse midis shuarjes me ftohje me ujë dhe shuarjes së vonuar me ftohje të viteve '90, fortësia fillon të bjerë, por shkalla e rënies është e ngadaltë në fazën e hershme. Pas 40 mm (89HB), fortësia bie ndjeshëm dhe bie në vlerën më të ulët (77HB) në 80 mm. Pas 80 mm, fortësia nuk vazhdoi të ulet, por u rrit në një masë të caktuar. Rritja ishte relativisht e vogël. Pas 130 mm, fortësia mbeti e pandryshuar në rreth 83 HB. Mund të supozohet se për shkak të efektit të përcjelljes së nxehtësisë, shkalla e ftohjes së pjesës së vonuar të shuarjes ndryshoi.
2.2 Rezultatet dhe analizat e testit të performancës
Tabela 2 tregon rezultatet e eksperimenteve në tërheqje të kryera në mostrat e marra nga pozicione të ndryshme të seksionit paralel. Mund të konstatohet se forca në tërheqje dhe forca e rrjedhshmërisë së Nr. 1 dhe Nr. 2 nuk kanë pothuajse asnjë ndryshim. Ndërsa përqindja e fundeve të vonuara të shuarjes rritet, forca në tërheqje dhe forca e rrjedhjes së lidhjes tregojnë një prirje të konsiderueshme rënëse. Megjithatë, forca në tërheqje në çdo vend kampionimi është mbi forcën standarde. Vetëm në zonën me fortësinë më të ulët, forca e rendimentit është më e ulët se standardi i mostrës, performanca e mostrës është e pakualifikuar.
Figura 4 tregon rezultatet e vetive tërheqëse të kampionit nr. 3. Nga Figura 4 mund të konstatohet se sa më larg vijës ndarëse, aq më e ulët është ngurtësia e skajit të vonuar të shuarjes. Ulja e fortësisë tregon se performanca e kampionit është zvogëluar, por fortësia zvogëlohet ngadalë, duke u ulur vetëm nga 95HB në rreth 91HB në fund të seksionit paralel. Siç mund të shihet nga rezultatet e performancës në Tabelën 1, forca në tërheqje u ul nga 342 MPa në 320 MPa për ftohjen e ujit. Në të njëjtën kohë, u konstatua se pika e thyerjes së kampionit në tërheqje është gjithashtu në fund të seksionit paralel me fortësinë më të ulët. Kjo për shkak se është shumë larg nga ftohja e ujit, performanca e aliazhit zvogëlohet dhe fundi arrin kufirin e rezistencës në tërheqje së pari për të formuar një qafë poshtë. Së fundi, shkëputeni nga pika më e ulët e performancës dhe pozicioni i thyerjes është në përputhje me rezultatet e testit të performancës.
Figura 5 tregon lakoren e fortësisë së seksionit paralel të kampionit nr. 4 dhe pozicionin e thyerjes. Mund të konstatohet se sa më larg nga vija ndarëse e ftohjes së ujit, aq më e ulët është ngurtësia e skajit të vonuar të shuarjes. Në të njëjtën kohë, vendndodhja e thyerjes është gjithashtu në fundin ku fortësia është më e ulët, fraktura 86 HB. Nga tabela 2, konstatohet se nuk ka pothuajse asnjë deformim plastik në skajin e ftohur me ujë. Nga Tabela 1, konstatohet se performanca e mostrës (rezistenca në tërheqje 298MPa, rendimenti 266MPa) është ulur ndjeshëm. Forca në tërheqje është vetëm 298 MPa, e cila nuk arrin forcën e rrjedhjes së skajit të ftohur me ujë (315 MPa). Fundi ka formuar një qafë poshtë kur është më e ulët se 315MPa. Para thyerjes, vetëm deformimi elastik ndodhi në zonën e ftohur me ujë. Ndërsa stresi u zhduk, tendosja në fundin e ftohur me ujë u zhduk. Si rezultat, sasia e deformimit në zonën e ftohjes së ujit në Tabelën 2 nuk ka pothuajse asnjë ndryshim. Mostra thyhet në fund të zjarrit me shpejtësi të vonuar, zona e deformuar zvogëlohet dhe ngurtësia fundore është më e ulëta, duke rezultuar në një reduktim të ndjeshëm të rezultateve të performancës.
Merrni mostra nga zona 100% e vonuar e shuarjes në fund të kampionit 400 mm. Figura 6 tregon lakoren e fortësisë. Fortësia e seksionit paralel është reduktuar në rreth 83-84HB dhe është relativisht e qëndrueshme. Për shkak të të njëjtit proces, performanca është afërsisht e njëjtë. Asnjë model i dukshëm nuk gjendet në pozicionin e thyerjes. Performanca e aliazhit është më e ulët se ajo e kampionit të shuar me ujë.
Për të eksploruar më tej rregullsinë e performancës dhe thyerjes, seksioni paralel i kampionit tërheqës u zgjodh pranë pikës më të ulët të fortësisë (77HB). Nga Tabela 1, u zbulua se performanca ishte ulur ndjeshëm dhe pika e thyerjes u shfaq në pikën më të ulët të fortësisë në Figurën 2.
2.3 Rezultatet e analizës ANSYS
Figura 7 tregon rezultatet e simulimit ANSYS të kthesave të ftohjes në pozicione të ndryshme. Mund të shihet se temperatura e kampionit në zonën e ftohjes së ujit ra me shpejtësi. Pas 5 sekondash, temperatura ra nën 100°C, dhe në 80 mm nga vija ndarëse, temperatura ra në rreth 210°C në 90s. Rënia mesatare e temperaturës është 3,5°C/s. Pas 90 sekondash në zonën terminale të ftohjes së ajrit, temperatura bie në rreth 360°C, me një shkallë mesatare rënie prej 1,9°C/s.
Nëpërmjet analizës së performancës dhe rezultateve të simulimit, zbulohet se performanca e zonës së ftohjes së ujit dhe zonës së vonuar të shuarjes është një model ndryshimi që fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet pak. E ndikuar nga ftohja e ujit pranë vijës ndarëse, përcjellja e nxehtësisë bën që kampioni në një zonë të caktuar të bjerë me një shpejtësi ftohjeje më të vogël se ajo e ftohjes së ujit (3,5°C/s). Si rezultat, Mg2Si, i cili u ngurtësua në matricë, precipitoi në sasi të mëdha në këtë zonë dhe temperatura ra në rreth 210 ° C pas 90 sekondash. Sasia e madhe e Mg2Si e precipituar çoi në një efekt më të vogël të ftohjes së ujit pas 90 s. Sasia e fazës së forcimit të Mg2Si e precipituar pas trajtimit të plakjes u reduktua shumë dhe performanca e mostrës u zvogëlua më pas. Megjithatë, zona e vonuar e shuarjes larg vijës ndarëse ndikohet më pak nga përcjellja e nxehtësisë së ftohjes së ujit dhe aliazhi ftohet relativisht ngadalë në kushtet e ftohjes së ajrit (shkalla e ftohjes 1,9°C/s). Vetëm një pjesë e vogël e fazës Mg2Si precipiton ngadalë, dhe temperatura është 360C pas viteve '90. Pas ftohjes së ujit, pjesa më e madhe e fazës Mg2Si është ende në matricë, dhe ajo shpërndahet dhe precipiton pas plakjes, gjë që luan një rol forcues.
3. Përfundim
Nëpërmjet eksperimenteve u zbulua se shuarja e vonuar do të bëjë që ngurtësia e zonës së shuarjes së vonuar në kryqëzimin e shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar së pari të ulet dhe më pas të rritet pak derisa të stabilizohet përfundimisht.
Për aliazh alumini 6061, forca në tërheqje pas shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar për 90 s janë përkatësisht 342 MPa dhe 288 MPa, dhe forcat e rendimentit janë 315 MPa dhe 252 MPa, të cilat të dyja plotësojnë standardet e performancës së mostrës.
Ekziston një rajon me fortësinë më të ulët, e cila reduktohet nga 95HB në 77HB pas shuarjes normale. Performanca këtu është gjithashtu më e ulëta, me një rezistencë në tërheqje prej 271 MPa dhe një forcë rrjedhëse prej 220 MPa.
Nëpërmjet analizës ANSYS, u zbulua se shkalla e ftohjes në pikën më të ulët të performancës në zonën e vonuar të shuarjes së viteve '90 u ul me afërsisht 3.5°C për sekondë, duke rezultuar në zgjidhje të pamjaftueshme të ngurtë të fazës së forcimit Mg2Si. Sipas këtij artikulli, mund të shihet se pika e rrezikut të performancës shfaqet në zonën e shuarjes së vonuar në kryqëzimin e shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar, dhe nuk është larg nga kryqëzimi, i cili ka një rëndësi të rëndësishme udhëzuese për mbajtjen e arsyeshme të bishtit të nxjerrjes. mbetjet e procesit të fundit.
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminium
Koha e postimit: Gusht-28-2024
