Қабырғасының үлкен қалыңдығы 6061T6 алюминий қорытпасы ыстық экструзиядан кейін сөндірілуі керек. Үзіліссіз экструзияның шектелуіне байланысты профильдің бір бөлігі суды салқындату аймағына кешігумен енеді. Келесі қысқа құйманы экструдтауды жалғастырған кезде, профильдің бұл бөлігі кешіктірілген сөндіруден өтеді. Кешіктірілген сөндіру аймағымен қалай күресу керек - бұл әрбір өндірістік компания ескеруі керек мәселе. Экструзияның соңғы процесінің қалдықтары қысқа болған кезде, алынған өнімділік үлгілері кейде білікті, кейде біліктіліксіз болады. Бүйірден қайта сынау кезінде өнімділік қайтадан квалификацияланады. Бұл мақалада эксперименттер арқылы тиісті түсініктеме берілген.
1. Сынақ материалдары мен әдістері
Бұл тәжірибеде қолданылатын материал 6061 алюминий қорытпасы. Оның спектрлік талдау арқылы өлшенетін химиялық құрамы келесідей: GB/T 3190-1996 халықаралық 6061 алюминий қорытпасының құрамы стандартына сәйкес келеді.
Бұл тәжірибеде қатты ерітіндімен өңдеу үшін экструдталған профильдің бір бөлігі алынды. Ұзындығы 400 мм профиль екі аймаққа бөлінді. 1-ші аймақ тікелей сумен салқындатылды және сөндірілді. 2-аудан 90 секунд ауада салқындатылды, содан кейін сумен салқындатылды. Сынақ диаграммасы 1-суретте көрсетілген.
Бұл тәжірибеде пайдаланылған 6061 алюминий қорытпасының профилі 4000UST экструдермен экструдталған. Қалып температурасы 500°C, құю штангасының температурасы 510°C, экструзияның шығу температурасы 525°C, экструзия жылдамдығы 2,1 мм/с, экструзия процесінде жоғары қарқынды суды салқындату қолданылады және 400 мм. ұзындығы сынақ бөлігі экструдталған дайын профильдің ортасынан алынады. Үлгі ені 150 мм, биіктігі 10,00 мм.
Алынған үлгілер бөлінді, содан кейін қайтадан ерітінді өңдеуге ұшырады. Ерітінді температурасы 530°С, ерітінді уақыты 4 сағат болды. Оларды шығарғаннан кейін үлгілер судың тереңдігі 100 мм үлкен су ыдысына орналастырылды. Үлкенірек су ыдысы 1 аймақтағы үлгі сумен салқындатылғаннан кейін су ыдысындағы су температурасының аздап өзгеруін қамтамасыз ете алады, бұл су температурасының жоғарылауының судың салқындату қарқындылығына әсер етуіне жол бермейді. Суды салқындату процесінде судың температурасы 20-25°C аралығында болуын қамтамасыз етіңіз. Сөндірілген үлгілер 165°C*8 сағ.
Ұзындығы 400 мм, ені 30 мм, қалыңдығы 10 мм үлгінің бір бөлігін алып, Бринелл қаттылық сынамасын орындаңыз. Әр 10 мм сайын 5 өлшемді орындаңыз. Осы нүктедегі Brinell қаттылығының нәтижесі ретінде 5 Brinell қаттылығының орташа мәнін алыңыз және қаттылықтың өзгеру үлгісін қадағалаңыз.
Профильдің механикалық қасиеттері сыналған және созылу қасиеттері мен сыну орнын байқау үшін 400 мм үлгінің әртүрлі позицияларында 60 мм созылу параллель қимасы бақыланды.
Үлгіні сумен салқындату кезінде сөндірудің температуралық өрісі және 90-шы кідірістерден кейінгі сөндіру ANSYS бағдарламалық құралы арқылы модельденді және әртүрлі позициялардағы профильдердің салқындату жылдамдығы талданды.
2. Эксперимент нәтижелері және талдау
2.1 Қаттылықты тексеру нәтижелері
2-суретте Brinell қаттылық өлшегішімен өлшенген 400 мм ұзын үлгідегі қаттылықтың өзгеру қисығы көрсетілген (абсцисса бірлік ұзындығы 10 мм, ал 0 шкаласы қалыпты сөндіру мен кешіктірілген сөндіру арасындағы бөлу сызығы). Сумен салқындатылған ұшындағы қаттылық шамамен 95HB тұрақты екенін анықтауға болады. Сумен салқындату және 90-шы жылдардағы кешіктірілген сумен салқындату сөндіру арасындағы бөлу сызығынан кейін қаттылық төмендей бастайды, бірақ бастапқы кезеңде төмендеу жылдамдығы баяу. 40 мм (89 HB) кейін қаттылық күрт төмендейді және 80 мм-де ең төменгі мәнге (77 HB) төмендейді. 80мм-ден кейін қаттылық төмендей берген жоқ, бірақ белгілі бір дәрежеде өсті. Өсу салыстырмалы түрде аз болды. 130 мм-ден кейін қаттылық 83HB шамасында өзгеріссіз қалды. Жылу өткізгіштік әсерінен кешіктірілген сөндіргіш бөліктің салқындату жылдамдығы өзгерді деп болжауға болады.
2.2 Өнімділік сынақтарының нәтижелері және талдау
2-кестеде параллель қиманың әртүрлі позицияларынан алынған үлгілерде жүргізілген созу тәжірибелерінің нәтижелері көрсетілген. No 1 және No 2 созылу және аққыштық беріктігі дерлік өзгермейтінін анықтауға болады. Кешіктірілген сөндіру ұштарының үлесі артқан сайын, қорытпаның созылу және аққыштық беріктігі айтарлықтай төмендеу үрдісін көрсетеді. Дегенмен, әрбір сынама алу орнындағы созылу күші стандартты беріктіктен жоғары. Тек қаттылығы ең төмен аймақта аққыштық күші үлгі стандартынан төмен, үлгі өнімділігі біліктіліксіз.
4-суретте №3 үлгінің созылу қасиеттерінің нәтижелері көрсетілген. 4-суреттен бөлу сызығынан неғұрлым алысырақ болса, кешіктірілген сөндіргіш ұшының қаттылығы төмен болатынын көруге болады. Қаттылықтың төмендеуі үлгі өнімділігінің төмендегенін көрсетеді, бірақ қаттылық баяу төмендейді, тек параллель қиманың соңында 95HB-ден шамамен 91HB-ге дейін төмендейді. 1-кестедегі өнімділік нәтижелерінен көрініп тұрғандай, суды салқындату үшін созылу күші 342МПа-дан 320МПа-ға дейін төмендеді. Сонымен қатар, созылу үлгісінің сыну нүктесі де ең төменгі қаттылықпен параллель қиманың соңында болатыны анықталды. Бұл суды салқындатудан алыс болғандықтан, қорытпаның өнімділігі төмендейді және соңы мойын қалыптастыру үшін алдымен созылу шегіне жетеді. Соңында, ең төменгі өнімділік нүктесінен үзіліс жасаңыз және үзіліс орны өнімділік сынағы нәтижелеріне сәйкес келеді.
5-суретте No4 үлгінің параллель қимасының қаттылық қисығы және сыну орны көрсетілген. Суды салқындату бөлгіш сызығынан неғұрлым алыс болса, кешіктірілген сөндіргіш ұшының қаттылығы төмен болатынын анықтауға болады. Сонымен қатар, сыну орны қаттылық ең төменгі, 86HB сынықтар болатын аяғында. 2-кестеден сумен салқындатылатын ұшында пластикалық деформация жоқтың қасы екені анықталды. 1-кестеден үлгі өнімділігінің (созылу беріктігі 298МПа, шығымы 266МПа) айтарлықтай төмендегені анықталды. Созылу күші тек 298МПа, ол сумен салқындатылатын ұшының (315МПа) аққыштық шегіне жетпейді. Соңы 315 МПа-дан төмен болғанда мойын түзеді. Сыну алдында сумен салқындатылған аймақта тек серпімді деформация пайда болды. Стресс жоғалған сайын сумен салқындатылған ұшындағы кернеу жоғалып кетті. Нәтижесінде 2-кестедегі суды салқындату аймағындағы деформация мөлшері дерлік өзгермейді. Кешіктірілген өрт жылдамдығының соңында үлгі үзіледі, деформацияланған аймақ азаяды және соңғы қаттылық ең төмен болады, бұл өнімділік нәтижелерінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.
400 мм үлгінің соңындағы 100% кешіктірілген сөндіру аймағынан үлгілерді алыңыз. 6-суретте қаттылық қисығы көрсетілген. Параллель қиманың қаттылығы шамамен 83-84HB дейін төмендейді және салыстырмалы түрде тұрақты. Бірдей процеске байланысты өнімділік шамамен бірдей. Сынық күйінде айқын үлгі табылмайды. Қорытпаның өнімділігі сумен сөндірілген үлгіге қарағанда төмен.
Өнімділік пен сыну заңдылығын одан әрі зерттеу үшін созылу үлгісінің параллель бөлімі қаттылықтың ең төменгі нүктесіне (77HB) жақын таңдалды. 1-кестеден өнімділік айтарлықтай төмендегені анықталды, ал сыну нүктесі 2-суреттегі қаттылықтың ең төменгі нүктесінде пайда болды.
2.3 ANSYS талдау нәтижелері
7-суретте әртүрлі позициялардағы салқындату қисықтарының ANSYS модельдеуінің нәтижелері көрсетілген. Суды салқындату аймағындағы үлгі температурасының тез төмендегенін көруге болады. 5 секундтан кейін температура 100 ° C-тан төмен түсті, ал бөлу сызығынан 80 мм-де температура 90-да шамамен 210 ° C-қа дейін төмендеді. Температураның орташа төмендеуі 3,5°С/с құрайды. Терминалды ауаны салқындату аймағында 90 секундтан кейін температура шамамен 360°C-қа дейін төмендейді, орташа төмендеу жылдамдығы 1,9°C/с.
Өнімділікті талдау және модельдеу нәтижелері арқылы суды салқындату аймағының және кешіктірілген сөндіру аймағының өнімділігі алдымен төмендейтін, содан кейін аздап өсетін өзгеріс үлгісі екені анықталды. Бөлу сызығының жанында суды салқындату әсерінен жылу өткізгіштігі белгілі бір аймақтағы үлгінің суды салқындату жылдамдығынан (3,5°С/с) төмен салқындату жылдамдығына әкеледі. Нәтижесінде матрицаға қатып қалған Mg2Si осы аймақта көп мөлшерде тұнбаға түсіп, 90 секундтан кейін температура шамамен 210°С дейін төмендеді. Тұндырылған Mg2Si көп мөлшері 90 секундтан кейін суды салқындату әсерінің аз болуына әкелді. Қартаюды өңдеуден кейін тұндырылған Mg2Si күшейту фазасының мөлшері айтарлықтай азайды және үлгі өнімділігі кейін төмендеді. Дегенмен, бөлу сызығынан алыс орналасқан кешіктірілген сөндіру аймағы суды салқындату жылу өткізгіштігіне аз әсер етеді, ал қорытпа ауаны салқындату жағдайында салыстырмалы түрде баяу салқындайды (салқындату жылдамдығы 1,9°С/с). Mg2Si фазасының аз ғана бөлігі баяу тұнбаға түседі, 90-шы жылдардан кейін температура 360С болады. Суды салқындатқаннан кейін Mg2Si фазасының көп бөлігі әлі де матрицада болады және ол қартаюдан кейін таралады және тұнбаға түседі, бұл күшейту рөлін атқарады.
3. Қорытынды
Кешіктірілген сөндіру қалыпты және кешіктірілген сөндірудің қиылысындағы кешіктірілген сөндіру аймағының қаттылығының алдымен азаюына, содан кейін ол ақырында тұрақтанғанша сәл жоғарылауына әкелетіні эксперименттер арқылы анықталды.
6061 алюминий қорытпасы үшін 90 секунд ішінде қалыпты сөндіру және кешіктірілген сөндіруден кейінгі созылу беріктігі сәйкесінше 342МПа және 288МПа, ал шығымдылық шегі 315МПа және 252МПа, екеуі де үлгінің өнімділік стандарттарына сәйкес келеді.
Қалыпты сөндіруден кейін 95HB-ден 77HB-ге дейін төмендейтін ең төменгі қаттылық аймағы бар. Мұндағы өнімділік сонымен қатар ең төмен, созылу күші 271МПа және 220МПа аққыштық күші.
ANSYS талдауы арқылы 90-шы жылдардың кешіктірілген сөндіру аймағындағы ең төменгі өнімділік нүктесінде салқындату жылдамдығы секундына шамамен 3,5°C төмендегені анықталды, нәтижесінде Mg2Si күшейту фазасының қатты ерітіндісі жеткіліксіз болды. Осы бапқа сәйкес өнімділік қауіпті нүктесі қалыпты сөндіру мен кешіктірілген сөндірудің түйіскен жерінде кешіктірілген сөндіру аймағында пайда болатынын және экструзия құйрығын ақылға қонымды ұстау үшін маңызды бағыттаушы мәні бар түйіспеден алыс емес екенін көруге болады. соңғы процесс қалдықтары.
MAT алюминийінен Мэй Цзян өңдеген
Жіберу уақыты: 28 тамыз 2024 ж
