Grutte wanddikte 6061T6 aluminiumlegering moat nei hjitte ekstrudearring ôfkuolle wurde. Fanwegen de beheining fan ûnderbrutsen ekstrudearring sil in diel fan it profyl mei in fertraging de wetterkoelingsône yngean. As de folgjende koarte ingot fierder ekstrudearre wurdt, sil dit diel fan it profyl in fertrage ôfkuolle wurde. Hoe om te gean mei it fertrage ôfkuollingsgebiet is in probleem dat elk produksjebedriuw beskôgje moat. As it ôffal fan it ekstrudearringsproses koart is, binne de nommen prestaasjemonsters soms kwalifisearre en soms net kwalifisearre. By it opnij samplen fan 'e sydkant wurdt de prestaasje opnij kwalifisearre. Dit artikel jout de oerienkommende útlis troch eksperiminten.
1. Testmaterialen en metoaden
It materiaal dat yn dit eksperimint brûkt wurdt, is aluminiumlegering 6061. De gemyske gearstalling, metten troch spektrale analyze, is as folget: It foldocht oan de ynternasjonale standert foar aluminiumlegering 6061 fan GB/T 3190-1996.
Yn dit eksperimint waard in diel fan it ekstrudearre profyl nommen foar behanneling yn in fêste oplossing. It 400 mm lange profyl waard yn twa gebieten ferdield. Gebiet 1 waard direkt mei wetter koele en blust. Gebiet 2 waard 90 sekonden yn 'e loft koele en doe mei wetter koele. It testdiagram wurdt werjûn yn figuer 1.
It profyl fan aluminiumlegering 6061 dat yn dit eksperimint brûkt waard, waard ekstrudearre troch in 4000UST-ekstruder. De maltemperatuer is 500 °C, de temperatuer fan 'e gietstang is 510 °C, de útgongstemperatuer fan 'e ekstruzje is 525 °C, de ekstruzjesnelheid is 2,1 mm/s, hege-yntinsiteit wetterkoeling wurdt brûkt tidens it ekstruzjeproses, en in teststik fan 400 mm lingte wurdt nommen út it midden fan it ekstrudearre ôfmakke profyl. De breedte fan it stekproef is 150 mm en de hichte is 10,00 mm.
De nommen samples waarden ferdield en doe opnij ûnderwurpen oan in oplossingbehanneling. De oplossingstemperatuer wie 530 °C en de oplossingstiid wie 4 oeren. Nei it útnimmen waarden de samples yn in grutte wettertank pleatst mei in wetterdjipte fan 100 mm. De gruttere wettertank kin derfoar soargje dat de wettertemperatuer yn 'e wettertank mar in bytsje feroaret nei't it sample yn sône 1 mei wetter ôfkuolle is, wêrtroch't de tanimming fan 'e wettertemperatuer de yntensiteit fan it wetterkuolle net beynfloedet. Soargje derfoar dat de wettertemperatuer tidens it wetterkuolleproses tusken de 20-25 °C leit. De ôfkuolle samples waarden ferâldere by 165 °C * 8 oeren.
Nim in diel fan it stekproef fan 400 mm lang, 30 mm breed en 10 mm dik, en fier in Brinell-hurdenstest út. Meitsje 5 mjittingen elke 10 mm. Nim de gemiddelde wearde fan 'e 5 Brinell-hurdens as it Brinell-hurdensresultaat op dit punt, en observearje it patroan fan hurdensferoaring.
De meganyske eigenskippen fan it profyl waarden hifke, en de treksterkte parallelle seksje fan 60 mm waard kontroleare op ferskate posysjes fan it 400 mm-monster om de treksterkte en de breuklokaasje te observearjen.
It temperatuerfjild fan it wetterkuolle ôfkuoljen fan it stekproef en it ôfkuoljen nei in fertraging fan 90 sekonden waard simulearre troch ANSYS-software, en de ôfkuollingssnelheden fan 'e profilen op ferskate posysjes waarden analysearre.
2. Eksperimintele resultaten en analyze
2.1 Resultaten fan hurdheidstests
Figuer 2 lit de hurdheidsferoaringskromme sjen fan in 400 mm lang stekproef metten mei in Brinell-hurdensmeter (de ienheidslingte fan 'e abscis stiet foar 10 mm, en de 0-skaal is de skiedingsline tusken normaal blussen en fertrage blussen). It kin fûn wurde dat de hurdens oan it wetterkuolle ein stabyl is om 95 HB hinne. Nei de skiedingsline tusken wetterkuolle blussen en fertrage 90's wetterkuolle blussen begjint de hurdens te sakjen, mar de delgongssnelheid is stadich yn 'e iere faze. Nei 40 mm (89 HB) sakket de hurdens skerp, en sakket nei de leechste wearde (77 HB) by 80 mm. Nei 80 mm bleau de hurdens net ôfnimme, mar naam se ta oant in beskate mjitte. De tanimming wie relatyf lyts. Nei 130 mm bleau de hurdens ûnferoare om 83 HB hinne. Der kin spekulearre wurde dat troch it effekt fan waarmtegelieding de koelsnelheid fan it fertrage blussende diel feroare.
2.2 Resultaten en analyze fan prestaasjetests
Tabel 2 lit de resultaten sjen fan treksterkte-eksperiminten útfierd op stekproeven nommen fan ferskate posysjes fan 'e parallelle seksje. It kin fûn wurde dat de treksterkte en reksterkte fan nûmer 1 en nûmer 2 hast net feroarje. As it oanpart fan fertrage blussende einen tanimt, litte de treksterkte en reksterkte fan 'e legearing in wichtige delgeande trend sjen. De treksterkte op elke stekproeflokaasje is lykwols boppe de standertsterkte. Allinnich yn it gebiet mei de leechste hurdens is de reksterkte leger as de stekproefstandert, de stekproefprestaasje is ûnkwalifisearre.
Figuer 4 lit de resultaten fan 'e treksterkte-eigenskippen fan stekproef nr. 3 sjen. Ut figuer 4 kin sjoen wurde dat hoe fierder fan 'e skiedingsline ôf, hoe leger de hurdens fan it fertrage blussende ein. De ôfname yn hurdens jout oan dat de prestaasjes fan it stekproef fermindere binne, mar de hurdens nimt stadich ôf, allinich ôfnimmend fan 95HB nei sawat 91HB oan 'e ein fan 'e parallelle seksje. Lykas te sjen is út 'e prestaasjeresultaten yn tabel 1, is de treksterkte ôfnommen fan 342 MPa nei 320 MPa foar wetterkuolling. Tagelyk waard fûn dat it brekpunt fan it treksterkte-stekproef ek oan 'e ein fan 'e parallelle seksje mei de leechste hurdens leit. Dit komt om't it fier fan 'e wetterkuolling ôf is, de legearingsprestaasjes fermindere binne, en it ein berikt earst de treksterktelimyt om in ynsnijing te foarmjen. Uteinlik brek fan it leechste prestaasjepunt, en de brekposysje is yn oerienstimming mei de resultaten fan 'e prestaasjetest.
Figuer 5 lit de hurdenskromme sjen fan 'e parallelle seksje fan stekproef nr. 4 en de brekposysje. It kin fûn wurde dat hoe fierder fuort fan 'e wetterkoelingsskiedingsline, hoe leger de hurdens fan it fertrage blussende ein. Tagelyk is de breklokaasje ek oan it ein dêr't de hurdens it leechst is, 86HB-breken. Ut tabel 2 wurdt fûn dat der hast gjin plestike deformaasje is oan it wetterkuolle ein. Ut tabel 1 wurdt fûn dat de stekproefprestaasje (treksterkte 298 MPa, opbringst 266 MPa) signifikant fermindere is. De treksterkte is mar 298 MPa, wat de reksterkte fan it wetterkuolle ein (315 MPa) net berikt. It ein hat in ynsnoering foarme as it leger is as 315 MPa. Foar de brek fûn allinich elastyske deformaasje plak yn it wetterkuolle gebiet. Doe't de spanning ferdwûn, ferdwûn de spanning oan it wetterkuolle ein. As gefolch is de hoemannichte deformaasje yn 'e wetterkuollingsône yn tabel 2 hast net feroare. It stekproef brekt oan 'e ein fan 'e fertrage taryfbrân, it misfoarme gebiet wurdt fermindere, en de einhurdens is it leechst, wat resulteart yn in wichtige fermindering fan prestaasjesresultaten.
Nim stekproeven út it gebiet mei 100% fertrage blussen oan 'e ein fan it 400 mm-eksimplaar. Figuer 6 lit de hurdheidskromme sjen. De hurdens fan 'e parallelle seksje is fermindere nei sawat 83-84HB en is relatyf stabyl. Troch itselde proses binne de prestaasjes sawat itselde. Der is gjin dúdlik patroan te finen yn 'e breukposysje. De prestaasjes fan 'e legearing binne leger as dy fan it mei wetter blussen stekproef.
Om de regelmaat fan prestaasjes en brekking fierder te ûndersiikjen, waard de parallelle seksje fan it trekproef selektearre tichtby it leechste punt fan hurdens (77HB). Ut tabel 1 waard fûn dat de prestaasjes signifikant fermindere wiene, en it breukpunt ferskynde op it leechste punt fan hurdens yn figuer 2.
2.3 ANSYS-analyseresultaten
Figuer 7 lit de resultaten sjen fan 'e ANSYS-simulaasje fan koelkurven op ferskate posysjes. It is te sjen dat de temperatuer fan it stekproef yn it wetterkoelgebiet rap sakke. Nei 5 sekonden sakke de temperatuer nei ûnder de 100 °C, en op 80 mm fan 'e skiedingsline sakke de temperatuer nei sawat 210 °C yn 90 sekonden. De gemiddelde temperatuerdaling is 3,5 °C/s. Nei 90 sekonden sakket de temperatuer yn it terminale loftkoelgebiet nei sawat 360 °C, mei in gemiddelde dalingssnelheid fan 1,9 °C/s.
Troch prestaasje-analyze en simulaasjeresultaten wurdt fûn dat de prestaasjes fan it wetterkoelingsgebiet en it fertrage blusgebiet in feroaringspatroan binne dat earst ôfnimt en dan wat tanimt. Beynfloede troch wetterkoeling tichtby de skiedingsline, feroarsaket waarmtegelieding dat it stekproef yn in bepaald gebiet sakket mei in koelsnelheid leger as dy fan wetterkoeling (3,5 °C/s). As gefolch dêrfan delslach Mg2Si, dat yn 'e matrix stolde, yn grutte hoemannichten yn dit gebiet, en de temperatuer sakke nei sawat 210 °C nei 90 sekonden. De grutte hoemannichte Mg2Si dy't delslach late ta in lytser effekt fan wetterkoeling nei 90 s. De hoemannichte Mg2Si-fersterkingsfaze dy't delslach nei ferâlderingsbehanneling waard sterk fermindere, en de stekproefprestaasjes waarden dêrnei fermindere. De fertrage blussône fier fan 'e skiedingsline wurdt lykwols minder beynfloede troch wetterkoelingswaarmtegelieding, en de legearing koelt relatyf stadich ôf ûnder loftkoelingsomstannichheden (koelsnelheid 1,9 °C/s). Allinnich in lyts part fan 'e Mg2Si-faze falt stadich del, en de temperatuer is 360C nei 90's. Nei wetterkuolling is it measte fan 'e Mg2Si-faze noch yn 'e matriks, en it ferspriedt en falt del nei ferâldering, wat in fersterkende rol spilet.
3. Konklúzje
Troch eksperiminten waard fûn dat fertrage blusbeurt derfoar soarget dat de hurdens fan 'e fertrage bluszone op it krúspunt fan normale blusbeurt en fertrage blusbeurt earst ôfnimt en dan wat tanimt oant it úteinlik stabilisearret.
Foar 6061 aluminiumlegering binne de treksterkten nei normaal blussen en fertrage blussen foar 90 s respektivelik 342 MPa en 288 MPa, en de reksterkten binne 315 MPa en 252 MPa, dy't beide foldogge oan 'e prestaasjesnormen fan it stekproef.
Der is in regio mei de leechste hurdens, dy't nei normaal ôfkuoljen fermindere wurdt fan 95HB nei 77HB. De prestaasjes binne hjir ek it leechst, mei in treksterkte fan 271MPa en in reksterkte fan 220MPa.
Troch ANSYS-analyze waard fûn dat de koelsnelheid op it leechste prestaasjepunt yn 'e 90's fertrage blussône mei sawat 3,5 °C per sekonde ôfnaam, wat resultearre yn ûnfoldwaande fêste oplossing fan 'e fersterkjende faze Mg2Si-faze. Neffens dit artikel kin sjoen wurde dat it prestaasjegefaarpunt ferskynt yn it fertrage blusgebiet op 'e krusing fan normaal blussen en fertrage blussen, en net fier fan 'e krusing is, wat wichtige begeliedende betsjutting hat foar it ridlik behâld fan ekstrusje-tail-end prosesôffal.
Bewurke troch May Jiang fan MAT Aluminium
Pleatsingstiid: 28 augustus 2024
