Aloi aluminium 6061T6 ketebalan dinding besar perlu dipadamkan selepas penyemperitan panas. Disebabkan oleh pengehadan penyemperitan terputus, sebahagian daripada profil akan memasuki zon penyejukan air dengan kelewatan. Apabila jongkong pendek seterusnya terus disemperit, bahagian profil ini akan mengalami pelindapkejutan tertunda. Cara menangani kawasan pelindapkejutan yang tertangguh adalah isu yang perlu dipertimbangkan oleh setiap syarikat pengeluaran. Apabila sisa proses hujung ekor penyemperitan adalah pendek, sampel prestasi yang diambil kadangkala layak dan kadangkala tidak layak. Apabila pensampelan semula dari sisi, prestasi layak lagi. Artikel ini memberikan penjelasan yang sepadan melalui eksperimen.
1. Bahan dan kaedah ujian
Bahan yang digunakan dalam eksperimen ini ialah aloi aluminium 6061. Komposisi kimianya yang diukur melalui analisis spektrum adalah seperti berikut: Ia mematuhi piawaian komposisi aloi aluminium GB/T 3190-1996 antarabangsa 6061.
Dalam eksperimen ini, sebahagian daripada profil tersemperit telah diambil untuk rawatan larutan pepejal. Profil panjang 400mm dibahagikan kepada dua kawasan. Kawasan 1 disejukkan terus dengan air dan dipadamkan. Kawasan 2 telah disejukkan di udara selama 90 saat dan kemudian disejukkan dengan air. Rajah ujian ditunjukkan dalam Rajah 1.
Profil aloi aluminium 6061 yang digunakan dalam eksperimen ini telah diekstrusi oleh penyemperit 4000UST. Suhu acuan ialah 500°C, suhu batang tuangan ialah 510°C, suhu alur keluar penyemperitan ialah 525°C, kelajuan penyemperitan ialah 2.1mm/s, penyejukan air intensiti tinggi digunakan semasa proses penyemperitan, dan 400mm sekeping ujian panjang diambil dari tengah profil siap tersemperit. Lebar sampel ialah 150mm dan ketinggian ialah 10.00mm.
Sampel yang diambil dipisahkan dan kemudian dikenakan rawatan larutan semula. Suhu larutan ialah 530°C dan masa larutan ialah 4 jam. Selepas mengeluarkannya, sampel dimasukkan ke dalam tangki air yang besar dengan kedalaman air 100mm. Tangki air yang lebih besar boleh memastikan bahawa suhu air dalam tangki air berubah sedikit selepas sampel di zon 1 disejukkan dengan air, menghalang peningkatan suhu air daripada menjejaskan keamatan penyejukan air. Semasa proses penyejukan air, pastikan suhu air berada dalam julat 20-25°C. Sampel yang dipadamkan telah berumur pada 165°C*8j.
Ambil sebahagian daripada sampel 400mm panjang 30mm lebar 10mm tebal, dan lakukan ujian kekerasan Brinell. Buat 5 ukuran setiap 10mm. Ambil nilai purata bagi 5 kekerasan Brinell sebagai hasil kekerasan Brinell pada ketika ini, dan perhatikan corak perubahan kekerasan.
Sifat mekanikal profil telah diuji, dan bahagian selari tegangan 60mm dikawal pada kedudukan berbeza sampel 400mm untuk memerhatikan sifat tegangan dan lokasi patah.
Medan suhu pelindapkejutan sampel yang disejukkan dengan air dan pelindapkejutan selepas kelewatan 90-an telah disimulasikan melalui perisian ANSYS, dan kadar penyejukan profil pada kedudukan yang berbeza telah dianalisis.
2. Keputusan dan analisis eksperimen
2.1 Keputusan ujian kekerasan
Rajah 2 menunjukkan lengkung perubahan kekerasan bagi sampel panjang 400mm yang diukur oleh penguji kekerasan Brinell (panjang unit abscissa mewakili 10mm, dan skala 0 ialah garis pemisah antara pelindapkejutan biasa dan pelindapkejutan tertunda). Ia boleh didapati bahawa kekerasan pada hujung yang disejukkan air adalah stabil pada sekitar 95HB. Selepas garis pemisah antara pelindapkejutan penyejukan air dan pelindapkejutan penyejukan air tertunda 90-an, kekerasan mula menurun, tetapi kadar penurunan perlahan pada peringkat awal. Selepas 40mm (89HB), kekerasan menurun secara mendadak, dan turun ke nilai terendah (77HB) pada 80mm. Selepas 80mm, kekerasan tidak terus berkurang, tetapi meningkat ke tahap tertentu. Peningkatannya agak kecil. Selepas 130mm, kekerasan kekal tidak berubah pada sekitar 83HB. Ia boleh membuat spekulasi bahawa disebabkan oleh kesan pengaliran haba, kadar penyejukan bahagian pelindapkejutan tertunda berubah.
2.2 Keputusan dan analisis ujian prestasi
Jadual 2 menunjukkan keputusan ujikaji tegangan yang dijalankan ke atas sampel yang diambil dari kedudukan berlainan bahagian selari. Ia boleh didapati bahawa kekuatan tegangan dan kekuatan hasil No. 1 dan No. 2 hampir tiada perubahan. Apabila perkadaran tamat pelindapkejutan tertunda meningkat, kekuatan tegangan dan kekuatan hasil aloi menunjukkan arah aliran menurun yang ketara. Walau bagaimanapun, kekuatan tegangan di setiap lokasi persampelan adalah melebihi kekuatan standard. Hanya di kawasan yang mempunyai kekerasan paling rendah, kekuatan hasil lebih rendah daripada standard sampel, prestasi sampel tidak memenuhi syarat.
Rajah 4 menunjukkan hasil sifat tegangan sampel No. 3. Ia boleh didapati daripada Rajah 4 bahawa semakin jauh dari garis pembahagi, semakin rendah kekerasan hujung pelindapkejutan yang tertunda. Penurunan kekerasan menunjukkan bahawa prestasi sampel berkurangan, tetapi kekerasan menurun perlahan-lahan, hanya berkurangan daripada 95HB kepada kira-kira 91HB pada penghujung bahagian selari. Seperti yang dapat dilihat daripada keputusan prestasi dalam Jadual 1, kekuatan tegangan menurun daripada 342MPa kepada 320MPa untuk penyejukan air. Pada masa yang sama, didapati titik patah sampel tegangan juga berada di hujung bahagian selari dengan kekerasan yang paling rendah. Ini kerana ia jauh dari penyejukan air, prestasi aloi dikurangkan, dan penghujungnya mencapai had kekuatan tegangan terlebih dahulu untuk membentuk leher ke bawah. Akhir sekali, rehat dari titik prestasi terendah, dan kedudukan pecah adalah konsisten dengan keputusan ujian prestasi.
Rajah 5 menunjukkan lengkung kekerasan bahagian selari sampel No. 4 dan kedudukan patah. Ia boleh didapati bahawa semakin jauh dari garisan pembahagi penyejukan air, semakin rendah kekerasan hujung pelindapkejutan yang tertunda. Pada masa yang sama, lokasi patah juga berada di hujung di mana kekerasannya paling rendah, patah 86HB. Daripada Jadual 2, didapati hampir tiada ubah bentuk plastik pada hujung yang disejukkan dengan air. Daripada Jadual 1, didapati prestasi sampel (kekuatan tegangan 298MPa, hasil 266MPa) berkurangan dengan ketara. Kekuatan tegangan hanya 298MPa, yang tidak mencapai kekuatan hasil hujung yang disejukkan air (315MPa). Hujungnya telah membentuk leher ke bawah apabila ia lebih rendah daripada 315MPa. Sebelum patah, hanya ubah bentuk elastik berlaku di kawasan yang disejukkan dengan air. Apabila tekanan hilang, ketegangan pada hujung yang disejukkan air hilang. Akibatnya, jumlah ubah bentuk dalam zon penyejukan air dalam Jadual 2 hampir tiada perubahan. Sampel pecah pada penghujung kebakaran kadar tertunda, kawasan cacat dikurangkan, dan kekerasan hujung adalah yang paling rendah, mengakibatkan pengurangan ketara dalam hasil prestasi.
Ambil sampel dari kawasan pelindapkejutan tertunda 100% pada penghujung spesimen 400mm. Rajah 6 menunjukkan lengkung kekerasan. Kekerasan bahagian selari dikurangkan kepada kira-kira 83-84HB dan agak stabil. Oleh kerana proses yang sama, prestasi adalah lebih kurang sama. Tiada corak yang jelas ditemui dalam kedudukan patah. Prestasi aloi adalah lebih rendah daripada sampel yang dipadamkan air.
Untuk meneroka lebih lanjut keteraturan prestasi dan kepatahan, bahagian selari spesimen tegangan telah dipilih berhampiran titik kekerasan terendah (77HB). Daripada Jadual 1, didapati bahawa prestasi berkurangan dengan ketara, dan titik patah muncul pada titik kekerasan terendah dalam Rajah 2.
2.3 Keputusan analisis ANSYS
Rajah 7 menunjukkan keputusan simulasi ANSYS bagi lengkung penyejukan pada kedudukan yang berbeza. Dapat dilihat bahawa suhu sampel di kawasan penyejukan air menurun dengan cepat. Selepas 5s, suhu turun ke bawah 100°C, dan pada 80mm dari garis pemisah, suhu turun kepada kira-kira 210°C pada 90s. Purata kejatuhan suhu ialah 3.5°C/s. Selepas 90 saat di kawasan penyejukan udara terminal, suhu turun kepada kira-kira 360°C, dengan kadar penurunan purata 1.9°C/s.
Melalui analisis prestasi dan hasil simulasi, didapati prestasi kawasan penyejukan air dan kawasan pelindapkejutan tertunda adalah corak perubahan yang mula-mula menurun dan kemudian meningkat sedikit. Terjejas oleh penyejukan air berhampiran garis pembahagi, pengaliran haba menyebabkan sampel di kawasan tertentu jatuh pada kadar penyejukan kurang daripada penyejukan air (3.5°C/s). Akibatnya, Mg2Si, yang menjadi pepejal ke dalam matriks, memendakan dalam kuantiti yang banyak di kawasan ini, dan suhu menurun kepada kira-kira 210°C selepas 90 saat. Jumlah besar Mg2Si yang dimendakan membawa kepada kesan penyejukan air yang lebih kecil selepas 90 saat. Jumlah fasa pengukuhan Mg2Si yang dicetuskan selepas rawatan penuaan telah dikurangkan dengan banyak, dan prestasi sampel kemudiannya dikurangkan. Walau bagaimanapun, zon pelindapkejutan tertunda yang jauh dari garis pemisah kurang terjejas oleh pengaliran haba penyejukan air, dan aloi menyejuk secara agak perlahan di bawah keadaan penyejukan udara (kadar penyejukan 1.9°C/s). Hanya sebahagian kecil fasa Mg2Si memendakan secara perlahan, dan suhunya ialah 360C selepas 90an. Selepas penyejukan air, kebanyakan fasa Mg2Si masih dalam matriks, dan ia tersebar dan mendakan selepas penuaan, yang memainkan peranan pengukuhan.
3. Kesimpulan
Didapati melalui eksperimen bahawa pelindapkejutan tertunda akan menyebabkan kekerasan zon pelindapkejutan tertunda di persimpangan pelindapkejutan biasa dan pelindapkejutan tertunda mula-mula berkurangan dan kemudian meningkat sedikit sehingga akhirnya stabil.
Untuk aloi aluminium 6061, kekuatan tegangan selepas pelindapkejutan biasa dan pelindapkejutan tertunda selama 90 saat ialah 342MPa dan 288MPa masing-masing, dan kekuatan hasil ialah 315MPa dan 252MPa, yang kedua-duanya memenuhi piawaian prestasi sampel.
Terdapat kawasan dengan kekerasan paling rendah, yang dikurangkan daripada 95HB kepada 77HB selepas pelindapkejutan biasa. Prestasi di sini juga paling rendah, dengan kekuatan tegangan 271MPa dan kekuatan hasil 220MPa.
Melalui analisis ANSYS, didapati bahawa kadar penyejukan pada titik prestasi terendah dalam zon pelindapkejutan tertunda 90-an menurun sebanyak lebih kurang 3.5°C sesaat, mengakibatkan larutan pepejal fasa pengukuhan fasa Mg2Si tidak mencukupi. Menurut artikel ini, dapat dilihat bahawa titik bahaya prestasi muncul di kawasan pelindapkejutan tertunda di persimpangan pelindapkejutan biasa dan pelindapkejutan tertunda, dan tidak jauh dari persimpangan, yang mempunyai kepentingan panduan penting untuk pengekalan ekor penyemperitan yang munasabah. sisa proses tamat.
Disunting oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Masa siaran: Ogos-28-2024
