Grote wanddikte 6061T6 Aluminiumlegering moet worden geblust na hete extrusie. Vanwege de beperking van discontinue extrusie komt een deel van het profiel met een vertraging in de waterkoelingzone. Wanneer de volgende korte ingot wordt geëxtrudeerd, zal dit deel van het profiel vertraagde blussen ondergaan. Hoe om te gaan met het vertraagde blusgebied is een probleem dat elk productiebedrijf moet overwegen. Wanneer het extrusie -staart -end procesafval kort is, zijn de genomen prestatiemonsters soms gekwalificeerd en soms ongekwalificeerd. Wanneer u vanaf de zijkant opnieuw bemonstert, zijn de prestaties opnieuw gekwalificeerd. Dit artikel geeft de overeenkomstige verklaring door experimenten.
1. Testmaterialen en methoden
Het materiaal dat in dit experiment wordt gebruikt, is 6061 aluminiumlegering. De chemische samenstelling gemeten door spectrale analyse is als volgt: het voldoet aan GB/T 3190-1996 International 6061 Aluminium legeringssamenstelling Standaard.
In dit experiment werd een deel van het geëxtrudeerde profiel genomen voor een vaste oplossingsbehandeling. Het 400 mm lange profiel werd verdeeld in twee gebieden. Gebied 1 was direct watergekoeld en geblust. Gebied 2 werd 90 seconden in de lucht gekoeld en vervolgens waterdicht. Het testdiagram wordt getoond in figuur 1.
Het 6061 aluminiumlegeringsprofiel dat in dit experiment werd gebruikt, werd geëxtrudeerd door een 4000UST -extruder. De schimmeltemperatuur is 500 ° C, de temperatuur van de gietstang is 510 ° C, de extrusie-uitlaattemperatuur is 525 ° C, de extrusiesnelheid is 2,1 mm/s, waterkoeling met een hoge intensiteit wordt gebruikt tijdens het extrusieproces en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm en een 400 mm, en een 400 mm, is Lengte teststuk wordt genomen uit het midden van het geëxtrudeerde voltooide profiel. De monsterbreedte is 150 mm en de hoogte is 10,00 mm.
De genomen monsters werden verdeeld en vervolgens opnieuw onderworpen aan oplossingsbehandeling. De oplossingstemperatuur was 530 ° C en de oplossingstijd was 4 uur. Nadat ze ze eruit hadden gehaald, werden de monsters in een grote watertank geplaatst met een waterdiepte van 100 mm. De grotere watertank kan ervoor zorgen dat de watertemperatuur in de watertank weinig na het monster in zone 1 verandert, is watergekoeld, waardoor de toename van de watertemperatuur de intensiteit van de waterkoeling kan beïnvloeden. Zorg ervoor dat de watertemperatuur tijdens het waterkoelproces binnen het bereik van 20-25 ° C ligt. De gebluste monsters werden verouderd bij 165 ° C*8H.
Neem een deel van het monster 400 mm lang 30 mm breed 10 mm dik en voer een Brinell -hardheidstest uit. Maak elke 10 mm 5 metingen. Neem de gemiddelde waarde van de 5 Brinell -hardheid als het Brinell -hardheidsresultaat op dit punt en observeer het hardheidsveranderingspatroon.
De mechanische eigenschappen van het profiel werden getest en de trekparallelle sectie 60 mm werd geregeld op verschillende posities van het 400 mm monster om de trekeigenschappen en breuklocatie te observeren.
Het temperatuurveld van het watergekoelde uitdoving van het monster en het blussen na een vertraging van 90s werd gesimuleerd via ANSYS-software, en de koelsnelheden van de profielen op verschillende posities werden geanalyseerd.
2. Experimentele resultaten en analyse
2.1 Hardheidstestresultaten
Figuur 2 toont de hardheidsveranderingscurve van een 400 mm lang monster gemeten door een Brinell Hardness -tester (de eenheidlengte van de abscis vertegenwoordigt 10 mm, en de 0 -schaal is de scheidslijn tussen normaal blussen en vertraagde blussen). Het kan worden gevonden dat de hardheid aan het watergekoelde uiteinde stabiel is rond 95HB. Na de scheidslijn tussen waterkoeling en vertraagde 90S waterkoeling blussen, begint de hardheid te dalen, maar de dalingspercentage is langzaam in het vroege stadium. Na 40 mm (89HB) daalt de hardheid sterk en daalt naar de laagste waarde (77HB) op 80 mm. Na 80 mm bleef de hardheid niet afnemen, maar nam toe tot op zekere hoogte. De toename was relatief klein. Na 130 mm bleef de hardheid ongewijzigd rond 83HB. Er kan worden gespeculeerd dat vanwege het effect van warmtegeleiding de koelsnelheid van het vertraagde blusgedeelte verandert.
2.2 Prestatietestresultaten en analyse
Tabel 2 toont de resultaten van trekexperimenten uitgevoerd op monsters uit verschillende posities van de parallelle sectie. Het kan worden gevonden dat de treksterkte en de opbrengststerkte van nr. 1 en nr. 2 bijna geen verandering hebben. Naarmate het aandeel van vertraagde blussende eindigen toeneemt, vertonen de treksterkte en de opbrengststerkte van de legering een significante neerwaartse trend. De treksterkte op elke bemonsteringslocatie bevindt zich echter boven de standaardsterkte. Alleen in het gebied met de laagste hardheid is de opbrengststerkte lager dan de steekproefstandaard, de monsterprestaties zijn ongekwalificeerd.
Figuur 4 toont de trekeigenschappenresultaten van steekproef nr. 3. Uit figuur 4 kan worden gevonden dat hoe verder weg van de scheidslijn, hoe lager de hardheid van het vertraagde bluseinde. De afname van de hardheid geeft aan dat de prestaties van het monster worden verminderd, maar de hardheid neemt langzaam af en neemt alleen af van 95HB tot ongeveer 91 HB aan het einde van het parallelle gedeelte. Zoals te zien is in de prestatieresultaten in tabel 1, nam de treksterkte af van 342MPa tot 320MPa voor waterkoeling. Tegelijkertijd werd gevonden dat het breukpunt van het trekmonster ook aan het einde van het parallelle gedeelte bevindt met de laagste hardheid. Dit komt omdat het ver weg is van de waterkoeling, de legeringsprestaties worden verminderd en het uiteinde bereikt de limiet van de treksterkte als eerste om een snolleding te vormen. Ten slotte is het doorbreken van het laagste prestatiepunt en de breekpositie is consistent met de resultaten van de prestatietest.
Figuur 5 toont de hardheidscurve van het parallelle gedeelte van monster nr. 4 en de breukpositie. Het kan worden gevonden dat hoe verder weg van de waterkoelinglijnlijn, hoe lager de hardheid van het vertraagde blussende uiteinde. Tegelijkertijd is de breuklocatie ook aan het einde waar de hardheid het laagst is, 86HB fracturen. Uit tabel 2 blijkt dat er bijna geen plastic vervorming is aan het watergekoeld uiteinde. Uit tabel 1 blijkt dat de steekproefprestaties (treksterkte 298MPa, opbrengst 266MPa) aanzienlijk is verminderd. De treksterkte is slechts 298MPa, die niet de opbrengststerkte van het watergekoelde uiteinde (315MPa) bereikt. Het uiteinde heeft een nekje gevormd wanneer het lager is dan 315MPa. Vóór de breuk vond alleen elastische vervorming plaats in het watergekoelde gebied. Naarmate de stress verdween, verdween de spanning aan het watergekoelde uiteinde. Als gevolg hiervan heeft de vervormingshoeveelheid in de waterkoelingszone in tabel 2 bijna geen verandering. Het monster breekt aan het einde van de vertraagde snelheidsbrand, het vervormde gebied wordt verminderd en de eindhardheid is het laagste, wat resulteert in een significante vermindering van de prestatieresultaten.
Neem monsters uit het 100% vertraagde blusgebied aan het einde van het 400 mm -exemplaar. Figuur 6 toont de hardheidscurve. De hardheid van het parallelle gedeelte is teruggebracht tot ongeveer 83-84 HB en is relatief stabiel. Vanwege hetzelfde proces zijn de prestaties ongeveer hetzelfde. Er wordt geen duidelijk patroon gevonden in de breukpositie. De legeringsprestaties zijn lager dan die van het monster met water geperst.
Om de regelmaat van prestaties en breuk verder te verkennen, werd het parallelle gedeelte van het trekspecimen geselecteerd in de buurt van het laagste hardheidspunt (77HB). Uit tabel 1 bleek dat de prestaties aanzienlijk werden verminderd en het breukpunt op het laagste punt van hardheid in figuur 2 verscheen.
2.3 ANSYS -analyseresultaten
Figuur 7 toont de resultaten van ANSYS -simulatie van koelcurves op verschillende posities. Het is te zien dat de temperatuur van het monster in het waterkoelgebied snel daalde. Na 5S daalde de temperatuur tot onder 100 ° C en bij 80 mm van de scheidslijn daalde de temperatuur tot ongeveer 210 ° C bij 90s. De gemiddelde temperatuurdaling is 3,5 ° C/s. Na 90 seconden in het terminalluchtkoelgebied daalt de temperatuur tot ongeveer 360 ° C, met een gemiddelde druppelsnelheid van 1,9 ° C/s.
Door prestatieanalyse en simulatieresultaten is gebleken dat de prestaties van het waterkoelgebied en het vertraagde blusgebied een veranderingspatroon zijn dat eerst afneemt en vervolgens licht toeneemt. Getroffen door waterkoeling nabij de scheidslijn, zorgt warmtegeleiding ervoor dat het monster in een bepaald gebied daalt met een koelsnelheid minder dan dat van waterkoeling (3,5 ° C/s). Als gevolg hiervan gooide Mg2SI, die in de matrix stold, in grote hoeveelheden in dit gebied neer en daalde de temperatuur na 90 seconden tot ongeveer 210 ° C. De grote hoeveelheid geprecipiteerde Mg2SI leidde tot een kleiner effect van waterkoeling na 90 s. De hoeveelheid Mg2SI -versterkingsfase neergeslagen na veroudering werd sterk verminderd en de monsterprestaties werden vervolgens verminderd. De vertraagde bluszone ver weg van de scheidslijn wordt echter minder beïnvloed door de warmtegeleiding van waterkoeling, en de legering afkoelt relatief langzaam onder luchtkoelingsomstandigheden (koelsnelheid 1,9 ° C/s). Slechts een klein deel van de Mg2SI -fase gaat langzaam neer en de temperatuur is 360 ° C na 90s. Na waterkoeling bevindt het grootste deel van de Mg2SI -fase zich nog steeds in de matrix, en het verspreidt en neerslaat na veroudering, wat een versterkingsrol speelt.
3. Conclusie
Het werd gevonden door experimenten dat vertraagde blussen de hardheid van de vertraagde bluszone zal veroorzaken op het snijpunt van normaal blussen en vertraagde blussen om eerst af te nemen en vervolgens iets toeneemt totdat het uiteindelijk stabiliseert.
Voor 6061 aluminiumlegering zijn de treksterkten na normaal blussen en vertraagde blus gedurende 90 s respectievelijk 342MPa en 288MPa, en de opbrengststerkten zijn 315MPa en 252MPa, die beide voldoen aan de voorbeeldprestatienormen.
Er is een regio met de laagste hardheid, die wordt teruggebracht van 95HB tot 77HB na normaal blussen. De prestaties hier zijn ook de laagste, met een treksterkte van 271MPa en een opbrengststerkte van 220MPa.
Door ANSYS -analyse werd gevonden dat de koelsnelheid bij het laagste prestatiepunt in de vertraagde bluszone van de jaren 90 afnam met ongeveer 3,5 ° C per seconde, resulterend in onvoldoende vaste oplossing van de versterkende fase Mg2SI -fase. Volgens dit artikel is te zien dat het gevarenpunt van de prestaties verschijnt in het vertraagde blusgebied op de kruising van normaal blussen en vertraagde blussen, en niet ver van de kruising is, wat een belangrijke geleidingsbetekening heeft voor de redelijke behoud van extrusiestaart eindprocesverspilling.
Bewerkt door May Jiang van Mat Aluminium
Posttijd: augustus-28-2024
