Grande spessore della parete 6061t6 lega di alluminio deve essere spento dopo estrusione calda. A causa della limitazione dell'estrusione discontinua, una parte del profilo entrerà nella zona di raffreddamento dell'acqua con un ritardo. Quando viene continuato a estruso il prossimo brevot corto, questa parte del profilo subirà tempra ritardata. Come affrontare l'area di spegnimento ritardata è un problema che ogni società di produzione deve considerare. Quando i rifiuti del processo di fine della coda di estrusione sono brevi, i campioni di prestazioni prelevati sono talvolta qualificati e talvolta non qualificati. Quando si ricampiona di lato, la performance è di nuovo qualificata. Questo articolo fornisce la spiegazione corrispondente attraverso esperimenti.
1. Materiali e metodi di prova
Il materiale utilizzato in questo esperimento è in lega di alluminio 6061. La sua composizione chimica misurata mediante analisi spettrale è la seguente: è conforme a GB/T 3190-1996 International 6061 Standard di composizione in lega di alluminio.
In questo esperimento, una parte del profilo estruso è stata presa per il trattamento della soluzione solida. Il profilo lungo 400 mm è stato diviso in due aree. L'area 1 era direttamente raffreddata e spenta. L'area 2 è stata raffreddata in aria per 90 secondi e quindi raffreddato ad acqua. Il diagramma di prova è mostrato nella Figura 1.
Il profilo in lega di alluminio 6061 utilizzato in questo esperimento è stato estruso da un estrusore 4000ust. La temperatura dello stampo è di 500 ° C, la temperatura dell'asta di fusione è di 510 ° C, la temperatura di uscita di estrusione è di 525 ° C, la velocità di estrusione è di 2,1 mm/s, durante il processo di estrusione viene utilizzato il raffreddamento dell'acqua ad alta intensità e Il test di lunghezza viene prelevato dal centro del profilo finito estruso. La larghezza del campione è di 150 mm e l'altezza è di 10,00 mm.
I campioni prelevati sono stati suddivisi e quindi sottoposti a nuovamente il trattamento della soluzione. La temperatura della soluzione era di 530 ° C e il tempo di soluzione era di 4 ore. Dopo averli eliminati, i campioni sono stati collocati in un grande serbatoio d'acqua con una profondità d'acqua di 100 mm. Il serbatoio dell'acqua più grande può garantire che la temperatura dell'acqua nel serbatoio dell'acqua cambi poco dopo che il campione nella zona 1 sia raffreddato ad acqua, impedendo all'aumento della temperatura dell'acqua di influire sull'intensità di raffreddamento dell'acqua. Durante il processo di raffreddamento dell'acqua, assicurarsi che la temperatura dell'acqua rientri nell'intervallo di 20-25 ° C. I campioni estinti erano invecchiati a 165 ° C*8H.
Prendi una parte del campione di larghezza di 400 mm di 30 mm di spessore 10 mm ed esegui un test di durezza Brinell. Effettuare 5 misurazioni ogni 10 mm. Assumi il valore medio delle 5 durezza Brinell man mano che la durezza di Brinell deriva a questo punto e osserva il modello di cambiamento di durezza.
Le proprietà meccaniche del profilo sono state testate e la sezione parallela di trazione 60mm è stata controllata in diverse posizioni del campione da 400 mm per osservare le proprietà di trazione e la posizione della frattura.
Il campo di temperatura della tempra del campione raffreddata ad acqua e la tempra dopo un ritardo di 90s è stato simulato attraverso il software ANSYS e sono state analizzate le velocità di raffreddamento dei profili in diverse posizioni.
2. Risultati sperimentali e analisi
2.1 Risultati dei test di durezza
La Figura 2 mostra la curva di cambiamento di durezza di un campione lungo 400 mm misurato da un tester di durezza Brinell (la lunghezza dell'unità dell'Ascissa rappresenta 10 mm e la scala 0 è la linea di demarcazione tra tempra normale e tempra ritardata). Si può scoprire che la durezza all'estremità raffreddata ad acqua è stabile a circa 95Hb. Dopo la linea di demarcazione tra tempra e ritardato il raffreddamento dell'acqua degli anni '90, la durezza inizia a diminuire, ma il tasso di declino è lento nella fase iniziale. Dopo 40 mm (89HB), la durezza scende bruscamente e scende al valore più basso (77Hb) a 80 mm. Dopo 80 mm, la durezza non ha continuato a diminuire, ma è aumentata in una certa misura. L'aumento è stato relativamente piccolo. Dopo 130 mm, la durezza è rimasta invariata a circa 83HB. Si può ipotizzare che a causa dell'effetto della conduzione del calore, la velocità di raffreddamento della parte di tempra ritardata è cambiata.
2.2 Risultati e analisi dei test delle prestazioni
La tabella 2 mostra i risultati degli esperimenti di trazione condotti su campioni prelevati da diverse posizioni della sezione parallela. Si può scoprire che la resistenza alla trazione e la forza di snervamento del n. 1 e n. 2 non hanno quasi alcun cambiamento. All'aumentare della percentuale di estremità di tempra ritardate, la resistenza alla trazione e la forza di snervamento della lega mostrano una tendenza verso il basso. Tuttavia, la resistenza alla trazione in ciascuna posizione di campionamento è al di sopra della resistenza standard. Solo nell'area con la più bassa durezza, la resistenza alla snervamento è inferiore allo standard del campione, le prestazioni del campione non sono qualificate.
La Figura 4 mostra i risultati delle proprietà di trazione del campione n. 3. Si può trovare dalla Figura 4 che più lontano dalla linea di demarcazione, più bassa è la durezza dell'estremità ritardata. La diminuzione della durezza indica che le prestazioni del campione sono ridotte, ma la durezza diminuisce lentamente, diminuendo solo da 95Hb a circa 91Hb alla fine della sezione parallela. Come si può vedere dalle prestazioni risulta nella Tabella 1, la resistenza alla trazione è diminuita da 342 MPA a 320MPA per il raffreddamento dell'acqua. Allo stesso tempo, è stato scoperto che il punto di frattura del campione di trazione è anche alla fine della sezione parallela con la più bassa durezza. Questo perché è lontano dal raffreddamento dell'acqua, le prestazioni in lega sono ridotte e la fine raggiunge prima il limite di resistenza alla trazione per formare un collo. Infine, si interrompe dal punto di prestazione più basso e la posizione di rottura è coerente con i risultati del test delle prestazioni.
La Figura 5 mostra la curva di durezza della sezione parallela del campione n. 4 e la posizione della frattura. Si può scoprire che più lontano dalla linea di demarcazione del raffreddamento ad acqua, più bassa è la durezza dell'estremità ritardata di spegnimento. Allo stesso tempo, la posizione della frattura è anche alla fine in cui la durezza è più bassa, fratture da 86HB. Dalla tabella 2, si è scoperto che non vi è quasi alcuna deformazione plastica all'estremità raffreddata ad acqua. Dalla tabella 1, si è scoperto che le prestazioni del campione (resistenza alla trazione 298 MPA, resa 266 MPA) sono significativamente ridotte. La resistenza alla trazione è di soli 298 MPA, che non raggiunge la resistenza alla snervamento dell'estremità raffreddata ad acqua (315 MPA). L'estremità si è formata in un collo in basso quando è inferiore a 315 MPA. Prima della frattura, nell'area raffreddata solo a una deformazione elastica. Mentre lo stress scomparve, la tensione all'estremità raffreddata ad acqua scomparve. Di conseguenza, la quantità di deformazione nella zona di raffreddamento ad acqua nella Tabella 2 non ha quasi alcun cambiamento. Il campione si interrompe alla fine dell'incendio a velocità ritardata, l'area deformata è ridotta e la durezza finale è la più bassa, con conseguente riduzione significativa dei risultati delle prestazioni.
Prendi campioni dall'area di tempra ritardata al 100% alla fine del campione da 400 mm. La Figura 6 mostra la curva di durezza. La durezza della sezione parallela è ridotta a circa 83-84HB ed è relativamente stabile. A causa dello stesso processo, le prestazioni sono all'incirca le stesse. Nessun modello ovvio si trova in posizione di frattura. Le prestazioni in lega sono inferiori a quelle del campione con cura dell'acqua.
Al fine di esplorare ulteriormente la regolarità delle prestazioni e della frattura, la sezione parallela del campione di trazione è stata selezionata vicino al punto più basso di durezza (77HB). Dalla tabella 1, è stato riscontrato che le prestazioni erano significativamente ridotte e il punto di frattura apparve nel punto più basso di durezza nella Figura 2.
2.3 Risultati dell'analisi ANSYS
La Figura 7 mostra i risultati della simulazione ANSYS delle curve di raffreddamento in diverse posizioni. Si può vedere che la temperatura del campione nell'area di raffreddamento dell'acqua è diminuita rapidamente. Dopo 5s, la temperatura è scesa a meno di 100 ° C e a 80 mm dalla linea di demarcazione, la temperatura è scesa a circa 210 ° C a 90 anni. La caduta di temperatura media è di 3,5 ° C/s. Dopo 90 secondi nell'area di raffreddamento dell'aria terminale, la temperatura scende a circa 360 ° C, con una velocità di caduta media di 1,9 ° C/s.
Attraverso l'analisi delle prestazioni e i risultati della simulazione, si è riscontrato che le prestazioni dell'area di raffreddamento ad acqua e l'area di tempra ritardata sono un modello di cambiamento che prima diminuisce e quindi aumenta leggermente. Colpito dal raffreddamento dell'acqua vicino alla linea di demarcazione, la conduzione del calore fa cadere il campione in una determinata area a una velocità di raffreddamento inferiore a quella del raffreddamento dell'acqua (3,5 ° C/s). Di conseguenza, MG2SI, che si è consolidato nella matrice, ha precipitato in grandi quantità in quest'area e la temperatura è scesa a circa 210 ° C dopo 90 secondi. La grande quantità di mg2si precipitata ha portato a un effetto minore del raffreddamento dell'acqua dopo 90 s. La quantità di fase di rafforzamento MG2SI precipitata dopo il trattamento dell'invecchiamento è stata notevolmente ridotta e le prestazioni del campione sono state successivamente ridotte. Tuttavia, la zona di tempra ritardata lontana dalla linea di demarcazione è meno influenzata dalla conduzione del calore di raffreddamento dell'acqua e la lega si raffredda relativamente lentamente in condizioni di raffreddamento dell'aria (velocità di raffreddamento 1,9 ° C/s). Solo una piccola parte della fase MG2SI precipita lentamente e la temperatura è 360c dopo gli anni '90. Dopo il raffreddamento dell'acqua, la maggior parte della fase MG2SI è ancora nella matrice e si disperde e precipita dopo l'invecchiamento, il che svolge un ruolo di rafforzamento.
3. Conclusione
È stato riscontrato attraverso esperimenti che l'estinzione ritardata causerà la durezza della zona di tempra ritardata all'intersezione di tempra normale e tempra ritardata a diminuire prima e quindi aumentare leggermente fino a quando non si stabilizza.
Per la lega di alluminio 6061, le resistenza alla trazione dopo tempra e tempra ritardata per 90 s sono rispettivamente 342 MPA e 288 MPA e i punti di forza di snervamento sono 315 MPA e 252 MPA, entrambi soddisfano gli standard delle prestazioni del campione.
C'è una regione con la più bassa durezza, che è ridotta da 95Hb a 77Hb dopo la normale spegnimento. Le prestazioni qui sono anche le più basse, con una resistenza alla trazione di 271 MPA e una resistenza alla snervamento di 220 MPA.
Attraverso l'analisi ANSYS, è stato riscontrato che la velocità di raffreddamento nel punto di prestazione più basso nella zona di tempra ritardata degli anni '90 è diminuita di circa 3,5 ° C al secondo, con conseguente soluzione solida insufficiente della fase Mg2si della fase di rafforzamento. Secondo questo articolo, si può vedere che il punto di pericolo delle prestazioni appare nell'area di estinzione ritardata alla giunzione della normale tempra e di tempra ritardata e non è lontano dalla giunzione, il che ha un importante significato guida per la ragionevole ritenuta della coda di estrusione spreco di processo di fine.
A cura di May Jiang dall'alluminio Mat
Tempo post: agosto-28-2024
