Stor vægtykkelse 6061T6 aluminiumslegering skal slukkes efter varm ekstrudering. På grund af begrænsningen af diskontinuerlig ekstrudering vil en del af profilen komme ind i vandkølingzonen med en forsinkelse. Når den næste korte ingot fortsat er ekstruderet, vil denne del af profilen gennemgå forsinket slukning. Sådan håndteres det forsinkede slukningsområde er et problem, som ethvert produktionsselskab skal overveje. Når affaldet af ekstruderingshalen er kort, er de udførte ydelsesprøver undertiden kvalificerede og undertiden ukvalificerede. Når man kan trampere fra siden, er ydelsen kvalificeret igen. Denne artikel giver den tilsvarende forklaring gennem eksperimenter.
1. testmaterialer og metoder
Materialet, der bruges i dette eksperiment, er 6061 aluminiumslegering. Dens kemiske sammensætning målt ved spektralanalyse er som følger: Det overholder GB/T 3190-1996 International 6061 Aluminium Alloy Composition Standard.
I dette eksperiment blev der taget en del af den ekstruderede profil til fast opløsningsbehandling. Den 400 mm lange profil blev opdelt i to områder. Område 1 var direkte vandkølet og slukket. Område 2 blev afkølet i luften i 90 sekunder og derefter vandkølet. Testdiagrammet er vist i figur 1.
Den 6061 aluminiumslegeringsprofil, der blev anvendt i dette eksperiment, blev ekstruderet af en 4000ust -ekstruder. Formstemperaturen er 500 ° C, støbestangtemperaturen er 510 ° C, ekstruderingstemperaturen er 525 ° C, ekstruderingshastigheden er 2,1 mm/s, vandkøling med høj intensitet bruges under ekstruderingsprocessen, og en 400 mm Længde teststykke er taget fra midten af den ekstruderede færdige profil. Prøvebredden er 150 mm, og højden er 10,00 mm.
De taget prøver blev delt og derefter underkastet løsningsbehandling igen. Opløsningstemperaturen var 530 ° C, og opløsningstiden var 4 timer. Efter at have taget dem ud, blev prøverne anbragt i en stor vandtank med en vanddybde på 100 mm. Den større vandtank kan sikre, at vandtemperaturen i vandtanken ændrer sig lidt efter, at prøven i zone 1 er vandkølet, hvilket forhindrer, at stigningen i vandtemperaturen påvirker vandkøleintensiteten. Under vandkølingsprocessen skal du sikre dig, at vandtemperaturen er inden for området 20-25 ° C. De slukkede prøver blev alderen ved 165 ° C*8H.
Tag en del af prøven 400 mm lang 30 mm bred 10 mm tyk, og udfør en Brinell -hårdhedstest. Foretag 5 målinger hver 10 mm. Tag den gennemsnitlige værdi af de 5 Brinell -hårdheder som Brinell -hårdhedsresultatet på dette tidspunkt, og observer hårdhedsændringsmønsteret.
De mekaniske egenskaber ved profilen blev testet, og den trækparallelle sektion 60 mm blev kontrolleret i forskellige positioner af 400 mm -prøven for at observere trækegenskaber og brudplacering.
Temperaturfeltet i den vandkølede slukning af prøven og slukning efter en forsinkelse på 90'erne blev simuleret gennem ANSYS-software, og afkølingshastighederne for profilerne på forskellige positioner blev analyseret.
2. Eksperimentelle resultater og analyse
2.1 Resultater af hårdhedstest
Figur 2 viser hårdhedsændringskurven på en 400 mm lang prøve målt ved en Brinell -hårdhedstester (enhedslængden af Abscissa repræsenterer 10 mm, og 0 -skalaen er skillelinjen mellem normal slukning og forsinket slukning). Det kan konstateres, at hårdheden ved den vandkølede ende er stabil ved omkring 95HB. Efter skillelinjen mellem vandkøling af slukning og forsinket 90'ers vandkøling, der slukker, begynder hårdheden at falde, men tilbagegangsfrekvensen er langsom i det tidlige stadium. Efter 40 mm (89HB) falder hårdheden kraftigt og falder til den laveste værdi (77HB) ved 80 mm. Efter 80 mm faldt hårdheden ikke med at falde, men steg til en vis grad. Stigningen var relativt lille. Efter 130 mm forblev hårdheden uændret på omkring 83HB. Det kan spekuleres i, at afkølingshastigheden for den forsinkede slukningsdel ændrede sig.
2.2 Resultater og analyse af præstationstest og analyse
Tabel 2 viser resultaterne af trækeksperimenter udført på prøver taget fra forskellige positioner i det parallelle afsnit. Det kan konstateres, at trækstyrken og udbyttestyrken på nr. 1 og nr. 2 næsten ikke har nogen ændring. Efterhånden som andelen af forsinket slukning slutter, viser allegens trækstyrke og udbyttestyrke en betydelig nedadgående tendens. Imidlertid er trækstyrken på hver prøveudtagningssted over standardstyrken. Kun i området med den laveste hårdhed er udbyttestyrken lavere end prøvestandarden, prøvens ydeevne er ukvalificeret.
Figur 4 viser trækegenskabresultaterne af prøve nr. 3. Det kan findes fra figur 4, at jo længere væk fra skillelinjen, jo lavere er hårdheden i den forsinkede slukning ende. Faldet i hårdhed indikerer, at prøven af prøven reduceres, men hårdheden falder langsomt, kun falder fra 95HB til ca. 91HB i slutningen af det parallelle afsnit. Som det kan ses af ydelsesresultaterne i tabel 1, faldt trækstyrken fra 342MPa til 320MPa til vandkøling. På samme tid blev det konstateret, at brudpunktet for trækprøven også er i slutningen af det parallelle afsnit med den laveste hårdhed. Dette skyldes, at det er langt væk fra vandkøling, legeringens ydeevne reduceres, og slutningen når først trækstyrkegrænsen for at danne en hals. Endelig bryder du fra det laveste ydelsespunkt, og brudpositionen er i overensstemmelse med resultaterne af ydelsestest.
Figur 5 viser hårdhedskurven for den parallelle del af prøve nr. 4 og brudspositionen. Det kan konstateres, at jo længere væk fra vandkølende skillelinie, jo lavere er hårdheden i den forsinkede slukning ende. På samme tid er brudplaceringen også i slutningen, hvor hårdheden er lavest, 86HB brud. Fra tabel 2 viser det sig, at der næsten ikke er nogen plastisk deformation i den vandkølede ende. Fra tabel 1 viser det sig, at prøvens ydeevne (trækstyrke 298MPa, udbytte 266MPa) reduceres markant. Trækstyrken er kun 298MPa, som ikke når udbyttestyrken i den vandkølede ende (315MPa). Enden har dannet en hals, når den er lavere end 315MPa. Før brud forekom der kun elastisk deformation i det vandkølede område. Da stresset forsvandt, forsvandt belastningen ved den vandkølede ende. Som et resultat er deformationsmængden i vandkølingzonen i tabel 2 næsten ingen ændring. Prøven går i stykker i slutningen af den forsinkede hastighedsbrand, det deformerede område reduceres, og sluthårdheden er det laveste, hvilket resulterer i en signifikant reduktion i ydelsesresultater.
Tag prøver fra det 100% forsinkede slukningsområde i slutningen af 400 mm -prøven. Figur 6 viser hårdhedskurven. Hårdheden i det parallelle afsnit reduceres til ca. 83-84HB og er relativt stabil. På grund af den samme proces er ydelsen omtrent den samme. Intet åbenlyst mønster findes i brudspositionen. Legeringens ydeevne er lavere end for den vandslukkede prøve.
For yderligere at undersøge regelmæssigheden af ydeevne og brud blev den parallelle del af trækprøven valgt nær det laveste hårdhedspunkt (77HB). Fra tabel 1 blev det konstateret, at ydelsen blev signifikant reduceret, og brudpunktet optrådte på det laveste hårdhedspunkt i figur 2.
2.3 ANSYS -analyseresultater
Figur 7 viser resultaterne af ANSYS -simulering af kølekurver i forskellige positioner. Det kan ses, at temperaturen på prøven i vandkølingsområdet faldt hurtigt. Efter 5'erne faldt temperaturen til under 100 ° C, og ved 80 mm fra skillelinjen faldt temperaturen til ca. 210 ° C ved 90'erne. Det gennemsnitlige temperaturfald er 3,5 ° C/s. Efter 90 sekunder i terminalluftkølingsområdet falder temperaturen til ca. 360 ° C med en gennemsnitlig dråbehastighed på 1,9 ° C/s.
Gennem præstationsanalyse og simuleringsresultater viser det sig, at ydelsen af vandkølingsområdet og forsinket slukningsområde er et ændringsmønster, der først falder og derefter øges lidt. Påvirket af vandkøling i nærheden af skillelinjen får varmeledning, at prøven i et bestemt område falder med en kølehastighed mindre end vandkøling (3,5 ° C/s). Som et resultat blev MG2SI, der størknet ind i matrixen, udfældet i store mængder i dette område, og temperaturen faldt til ca. 210 ° C efter 90 sekunder. Den store mængde MG2SI -udfældning førte til en mindre effekt af vandkøling efter 90 sekunder. Mængden af MG2SI -styrkende fase udfældede efter aldringsbehandling blev kraftigt reduceret, og prøvens ydeevne blev derefter reduceret. Imidlertid påvirkes den forsinkede slukningszone langt væk fra skillelinjen mindre af vandkølevarmeledning, og legeringen afkøles relativt langsomt under luftkølingsbetingelser (kølehastighed 1,9 ° C/s). Kun en lille del af MG2SI -fasen udfælder langsomt, og temperaturen er 360C efter 90'erne. Efter vandkøling er det meste af MG2SI -fasen stadig i matrixen, og den spreder og udfælder efter aldring, hvilket spiller en styrkende rolle.
3. konklusion
Det blev fundet gennem eksperimenter, der forsinket slukning vil forårsage hårdheden i den forsinkede slukningszone ved skæringspunktet mellem normal slukning og forsinket slukning for først at falde og derefter øges lidt, indtil den endelig stabiliserer sig.
For 6061 aluminiumslegering er trækstyrkerne efter normal slukning og forsinket slukning i henholdsvis 90 sekunder 342MPa og 288MPa, og udbyttestyrkerne er 315MPa og 252MPa, som begge opfylder prøvens præstationsstandarder.
Der er en region med den laveste hårdhed, der reduceres fra 95HB til 77HB efter normal slukning. Forestillingen her er også den laveste, med en trækstyrke på 271MPa og en udbyttestyrke på 220MPa.
Gennem ANSYS -analyse blev det fundet, at kølehastigheden ved det laveste ydelsespunkt i 90'erne forsinket slukningszone faldt med ca. 3,5 ° C pr. Sekund, hvilket resulterede i utilstrækkelig fast opløsning af den styrkende fase MG2SI -fase. I henhold til denne artikel kan det ses, at performance -farepunktet vises i det forsinkede slukningsområde ved krydset mellem normal slukning og forsinket slukning, og er ikke langt fra krydset, hvilket har vigtig vejledende betydning for den rimelige tilbageholdelse af ekstruderingshale Slutprocesaffald.
Redigeret af May Jiang fra Mat Aluminium
Posttid: Aug-28-2024
