Lidhja e aluminit 6061T6 me trashësi të madhe të murit duhet të shuhet pas ekstrudimit të nxehtë. Për shkak të kufizimit të ekstrudimit jo të vazhdueshëm, një pjesë e profilit do të hyjë në zonën e ftohjes me ujë me vonesë. Kur vazhdon të ekstrudohet shufra tjetër e shkurtër, kjo pjesë e profilit do t'i nënshtrohet shuarjes së vonuar. Mënyra se si të trajtohet zona e shuarjes së vonuar është një çështje që çdo kompani prodhimi duhet ta marrë në konsideratë. Kur mbetjet e procesit të fundit të ekstrudimit janë të shkurtra, mostrat e performancës së marrë ndonjëherë janë të kualifikuara dhe ndonjëherë të pakualifikuara. Kur rimerren mostrat 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 anë të analizës spektrale është si më poshtë: Ai përputhet me standardin ndërkombëtar të përbërjes së aliazhit të aluminit 6061 GB/T 3190-1996.
Në këtë eksperiment, një pjesë e profilit të ekstruduar u mor për trajtim në tretësirë të ngurtë. Profili me gjatësi 400 mm u nda në dy zona. Zona 1 u ftoh direkt me ujë dhe u shua. Zona 2 u ftoh në ajër për 90 sekonda dhe më pas u ftoh me ujë. Diagrami i provës tregohet në Figurën 1.
Profili i aliazhit të aluminit 6061 i përdorur në këtë eksperiment u ekstrudua nga një ekstruder 4000UST. Temperatura e formës është 500°C, temperatura e shufrës së derdhjes është 510°C, temperatura e daljes së ekstrudimit është 525°C, shpejtësia e ekstrudimit është 2.1 mm/s, gjatë procesit të ekstrudimit përdoret ftohje me ujë me intensitet të lartë dhe një copë prove me gjatësi 400 mm merret nga mesi i profilit të përfunduar të ekstruduar. Gjerësia e mostrës 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. Pasi u nxorën, mostrat u vendosën në një rezervuar të madh uji me 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 mostra në zonën 1 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 shuarura u plakën në 165°C*8 orë.
Merrni një pjesë të mostrës me gjatësi 400 mm, gjerësi 30 mm dhe trashësi 10 mm dhe kryeni një provë të fortësisë Brinell. Bëni 5 matje çdo 10 mm. Merrni vlerën mesatare të 5 fortësive Brinell si rezultat të fortësisë Brinell në këtë pikë 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 mostrës 400 mm për të vëzhguar vetitë në tërheqje dhe vendndodhjen e thyerjes.
Fusha e temperaturës së shuarjes me ftohje me ujë të mostrës dhe shuarja pas një vonese prej 90 sekondash u simulua përmes softuerit ANSYS, dhe u analizuan shkallët e ftohjes së profileve në pozicione të ndryshme.
2. Rezultatet eksperimentale dhe analiza
2.1 Rezultatet e testit të fortësisë
Figura 2 tregon kurbën e ndryshimit të fortësisë së një mostre me gjatësi 400 mm të matur nga një testues fortësie Brinell (gjatësia njësi e abshisës përfaqëson 10 mm, dhe shkalla 0 është vija ndarëse midis shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar). Mund të konstatohet se fortësia në skajin e ftohur me ujë është e qëndrueshme në rreth 95HB. Pas vijës ndarëse midis shuarjes me ftohje me ujë dhe shuarjes së vonuar me ftohje me ujë në vitet '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 farë mase. Rritja ishte relativisht e vogël. Pas 130 mm, fortësia mbeti e pandryshuar në rreth 83HB. Mund të spekulohet se për shkak të efektit të përçueshmërisë së nxehtësisë, shkalla e ftohjes së pjesës së shuarjes së vonuar ndryshoi.
2.2 Rezultatet dhe analizat e testeve 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 vërehet se rezistenca në tërheqje dhe kufiri i rrjedhshmërisë së mostrave Nr. 1 dhe Nr. 2 pothuajse nuk kanë ndryshime. Ndërsa përqindja e skajeve të shuarjes së vonuar rritet, rezistenca në tërheqje dhe kufiri i rrjedhshmërisë së lidhjes tregojnë një tendencë të konsiderueshme në rënie. Megjithatë, rezistenca në tërheqje në secilën vendndodhje të marrjes së mostrave është mbi rezistencën standarde. Vetëm në zonën me fortësinë më të ulët, kufiri i rrjedhshmërisë është më i ulët se standardi i mostrës, performanca e mostrës është e pakualifikuar.
Figura 4 tregon rezultatet e vetive në tërheqje të mostrës nr. 3. Nga Figura 4 mund të shihet se sa më larg vijës ndarëse, aq më e ulët është fortësia e skajit me shuarje të vonuar. Ulja e fortësisë tregon se performanca e mostrës zvogëlohet, por fortësia zvogëlohet ngadalë, duke rënë vetëm nga 95HB në rreth 91HB në fund të seksionit paralel. Siç mund të shihet nga rezultatet e performancës në Tabelën 1, rezistenca në tërheqje u ul nga 342MPa në 320MPa për ftohjen me ujë. Në të njëjtën kohë, u zbulua se pika e thyerjes së mostrës në tërheqje është gjithashtu në fund të seksionit paralel me fortësinë më të ulët. Kjo ndodh sepse është larg ftohjes me ujë, performanca e aliazhit zvogëlohet dhe skaji arrin i pari limitin e rezistencës në tërheqje për të formuar një qafë poshtë. Së fundmi, thyhet nga pika më e ulët e performancës dhe pozicioni i thyerjes është në përputhje me rezultatet e testit të performancës.
Figura 5 tregon kurbën e fortësisë së seksionit paralel të mostrës nr. 4 dhe pozicionin e thyerjes. Mund të vërehet se sa më larg vijës ndarëse të ftohjes me ujë, aq më e ulët është fortësia e skajit të shuarjes së vonuar. Në të njëjtën kohë, vendi i thyerjes është gjithashtu në skajin ku fortësia është më e ulët, thyerje 86HB. Nga Tabela 2, vërehet se pothuajse nuk ka deformim plastik në skajin e ftohur me ujë. Nga Tabela 1, vërehet se performanca e mostrës (rezistenca në tërheqje 298MPa, rendimenti 266MPa) është ulur ndjeshëm. Rezistenca në tërheqje është vetëm 298MPa, e cila nuk e arrin rezistencën në rendiment të skajit të ftohur me ujë (315MPa). Skaji ka formuar një qafë poshtë kur është më i ulët se 315MPa. Para thyerjes, në zonën e ftohur me ujë ndodhte vetëm deformim elastik. Ndërsa stresi zhdukej, edhe tendosja në skajin e ftohur me ujë zhdukej. Si rezultat, sasia e deformimit në zonën e ftohjes me ujë në Tabelën 2 nuk ka pothuajse asnjë ndryshim. Mostra thyhet në fund të zjarrit me shpejtësi të vonuar, zona e deformuar zvogëlohet dhe fortësia në fund është më e ulëta, duke rezultuar në një reduktim të ndjeshëm të rezultateve të performancës.
Merrni mostra nga zona e shuarjes 100% të vonuar në fund të mostrës 400 mm. Figura 6 tregon kurbën e fortësisë. Fortësia e seksionit paralel reduktohet në rreth 83-84HB dhe është relativisht e qëndrueshme. Për shkak të të njëjtit proces, performanca është afërsisht e njëjtë. Nuk gjendet asnjë model i dukshëm në pozicionin e thyerjes. Performanca e aliazhit është më e ulët se ajo e mostrës së shuar me ujë.
Për të eksploruar më tej rregullsinë e performancës dhe thyerjes, seksioni paralel i mostrës në tërheqje 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 së ANSYS
Figura 7 tregon rezultatet e simulimit ANSYS të kurbave të ftohjes në pozicione të ndryshme. Mund të shihet se temperatura e mostrës në zonën e ftohjes me ujë 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 90 sekonda. Rënia mesatare e temperaturës është 3.5°C/s. Pas 90 sekondash në zonën e ftohjes me ajër të terminalit, temperatura bie në rreth 360°C, me një shkallë mesatare rënieje prej 1.9°C/s.
Përmes analizës së performancës dhe rezultateve të simulimit, është zbuluar se performanca e zonës së ftohjes me ujë dhe zonës së shuarjes së vonuar është një model ndryshimi që së pari zvogëlohet dhe më pas rritet pak. I ndikuar nga ftohja me ujë pranë vijës ndarëse, përçueshmëria e nxehtësisë bën që mostra në një zonë të caktuar të bjerë me një shpejtësi ftohjeje më të vogël se ajo e ftohjes me ujë (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 me ujë pas 90 sekondash. Sasia e fazës forcuese Mg2Si e precipituar pas trajtimit të plakjes u zvogëlua shumë, dhe performanca e mostrës u zvogëlua më pas. Megjithatë, zona e shuarjes së vonuar larg vijës ndarëse ndikohet më pak nga përçueshmëria e nxehtësisë së ftohjes me ujë, dhe lidhja ftohet relativisht ngadalë në kushte ftohjeje me ajër (shpejtësia e ftohjes 1.9°C/s). Vetëm një pjesë e vogël e fazës Mg2Si precipiton ngadalë, dhe temperatura është 360C pas 90-tave. Pas ftohjes me ujë, pjesa më e madhe e fazës Mg2Si është ende në matricë, dhe shpërndahet dhe precipitohet pas plakjes, gjë që luan një rol forcues.
3. Përfundim
Nëpërmjet eksperimenteve u zbulua se shuarja e vonuar do të shkaktojë që fortësia 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 lidhjen e aluminit 6061, rezistencat në tërheqje pas shuarjes normale dhe shuarjes së vonuar për 90 s janë përkatësisht 342MPa dhe 288MPa, dhe rezistencat e rrjedhshmërisë janë 315MPa dhe 252MPa, të cilat të dyja plotësojnë standardet e performancës së mostrës.
Ekziston një rajon me fortësinë më të ulët, i cili reduktohet nga 95HB në 77HB pas shuarjes normale. Performanca këtu është gjithashtu më e ulëta, me një rezistencë në tërheqje prej 271MPa dhe një kufi të rrjedhshmërisë prej 220MPa.
Përmes analizës ANSYS, u zbulua se shkalla e ftohjes në pikën më të ulët të performancës në zonën e shuarjes së vonuar të viteve '90 u ul me afërsisht 3.5°C për sekondë, duke rezultuar në tretësirë të ngurtë të pamjaftueshme të fazës përforcuese 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 kryqëzimit, i cili ka rëndësi të rëndësishme udhëzuese për mbajtjen e arsyeshme të mbetjeve të procesit të fundit të ekstrudimit.
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminum
Koha e postimit: 28 gusht 2024
