Stor väggtjocklek 6061T6 Aluminiumlegering måste släckas efter varm extrudering. På grund av begränsningen av diskontinuerlig extrudering kommer en del av profilen att komma in i vattenkylningszonen med en försening. När nästa korta göt fortsätter att extruderas kommer denna del av profilen att genomgå försenad kylning. Hur man hanterar det försenade släckningsområdet är en fråga som varje produktionsföretag måste överväga. När avfallet av extruderingssvans slut är kort, är prestandaprover som tagits ibland kvalificerade och ibland okvalificerade. När du omamplar från sidan är prestandan kvalificerad igen. Den här artikeln ger motsvarande förklaring genom experiment.
1. Testmaterial och metoder
Materialet som används i detta experiment är 6061 aluminiumlegering. Dess kemiska sammansättning mätt med spektralanalys är som följer: den uppfyller GB/T 3190-1996 International 6061 Aluminium Alloy Composition Standard.
I detta experiment togs en del av den extruderade profilen för fast lösningsbehandling. Den 400 mm långa profilen delades upp i två områden. Område 1 var direkt vattenkyld och släckt. Område 2 kyldes i luften i 90 sekunder och sedan vattenkyldes. Testdiagrammet visas i figur 1.
Den 6061 aluminiumlegeringsprofilen som användes i detta experiment extruderades av en 4000St extruder. Formtemperaturen är 500 ° C, gjutstångstemperaturen är 510 ° C, extruderingens utloppstemperatur är 525 ° C, extruderingshastigheten är 2,1 mm/s, högintensiv vattenkylning används under extruderingsprocessen och en 400 mm Längteststycket är taget från mitten av den extruderade färdiga profilen. Provbredden är 150 mm och höjden är 10,00 mm.
De tagna proverna delades upp och utsattes sedan för lösningsbehandling igen. Lösningstemperaturen var 530 ° C och lösningstiden var 4 timmar. Efter att ha tagit dem ut placerades proverna i en stor vattentank med ett vattendjup på 100 mm. Den större vattentanken kan säkerställa att vattentemperaturen i vattentanken förändras lite efter att provet i zon 1 är vattenkylt, vilket förhindrar att ökningen av vattentemperaturen påverkar vattenkylningsintensiteten. Under vattenkylningsprocessen, se till att vattentemperaturen ligger inom intervallet 20-25 ° C. De släckta proverna åldrades vid 165 ° C*8 timmar.
Ta en del av provet 400 mm lång 30 mm bred 10 mm tjock och utför ett Brinell -hårdhetstest. Gör 5 mätningar var 10 mm. Ta medelvärdet på de 5 brinellhårdheterna som Brinell -hårdhetsresultatet vid denna tidpunkt och observera hårdhetsförändringsmönstret.
De mekaniska egenskaperna för profilen testades, och dragparallella avsnitt 60mm kontrollerades vid olika positioner för 400 mm -provet för att observera dragegenskaperna och sprickplatsen.
Temperaturfältet för den vattenkylda släckningen av provet och släckningen efter en fördröjning av 90-talet simulerades genom ANSYS-programvaran, och kylningshastigheterna för profilerna vid olika positioner analyserades.
2. Experimentella resultat och analys
2.1 Hårdhetstestresultat
Figur 2 visar hårdhetsförändringskurvan för ett 400 mm långt prov mätt med en Brinell -hårdhetstestare (Abscissas enhetslängd representerar 10 mm, och 0 -skalan är skiljelinjen mellan normal släckning och försenad släckning). Det kan konstateras att hårdheten vid den vattenkylda änden är stabil vid cirka 95hb. Efter skiljelinjen mellan vattenkylning av släckning och försenad 90-talets vattenkylning av släckning börjar hårdheten att minska, men nedgångsgraden är långsam i det tidiga skedet. Efter 40 mm (89HB) sjunker hårdheten kraftigt och sjunker till det lägsta värdet (77HB) vid 80 mm. Efter 80 mm fortsatte hårdheten inte att minska utan ökade i viss utsträckning. Ökningen var relativt liten. Efter 130 mm förblev hårdheten oförändrad vid cirka 83HB. Det kan spekuleras att på grund av effekten av värmeledning förändrades kylningshastigheten för den försenade kylningsdelen.
2.2 Prestationstestresultat och analys
Tabell 2 visar resultaten från dragexperiment utförda på prover tagna från olika positioner i det parallella avsnittet. Det kan konstateras att draghållfastheten och avkastningsstyrkan nr 1 och nr 2 nästan ingen förändring. När andelen försenade släckningsslutar ökar, visar draghållfastheten och avkastningsstyrkan hos legeringen en betydande nedåtgående trend. Draghållfastheten vid varje provtagning är emellertid över standardstyrkan. Endast i området med den lägsta hårdheten är avkastningsstyrkan lägre än provstandarden är provprestanda okvalificerad.
Figur 4 visar dragegenskapernas resultat från prov nr. Det kan hittas från figur 4 att ju längre bort från skiljelinjen, desto lägre hårdheten i den försenade släckningsänden. Minskningen i hårdhet indikerar att provets prestanda reduceras, men hårdheten minskar långsamt, bara minskar från 95 hb till cirka 91 hb i slutet av parallella sektionen. Som framgår av prestandaresultaten i tabell 1 minskade draghållfastheten från 342MPa till 320MPa för vattenkylning. Samtidigt konstaterades att sprickpunkten för dragprovet också är i slutet av parallella sektionen med den lägsta hårdheten. Detta beror på att det är långt borta från vattenkylningen, legeringsprestanda reduceras och slutet når försthållningsgränsen först för att bilda en halsning. Slutligen, bryt från den lägsta prestandapunkten och brytpositionen överensstämmer med prestandatestresultaten.
Figur 5 visar hårdhetskurvan för den parallella avsnittet i prov nr 4 och sprickpositionen. Det kan konstateras att ju längre bort från vattenkylningslinjen, desto lägre hårdhet i den försenade släckningen. Samtidigt är sprickplatsen också i slutet där hårdheten är lägst, 86HB -frakturer. Från tabell 2 har det visat sig att det nästan inte finns någon plastisk deformation vid den vattenkylda änden. Från tabell 1 har det visat sig att provprestanda (draghållfasthet 298MPa, utbyte 266MPa) reduceras avsevärt. Draghållfastheten är endast 298MPa, som inte når utbytesstyrkan för den vattenkylda änden (315MPa). Slutet har bildat en halsning när den är lägre än 315MPA. Före fraktur inträffade endast elastisk deformation i det vattenkylda området. När stressen försvann försvann belastningen vid den vattenkylda änden. Som ett resultat har deformationsmängden i vattenkylningszonen i tabell 2 nästan ingen förändring. Provet bryts i slutet av den försenade hastighetsbranden, det deformerade området reduceras och sluthårdheten är den lägsta, vilket resulterar i en betydande minskning av resultatresultaten.
Ta prover från det 100% försenade släckningsområdet i slutet av 400 mm -provet. Figur 6 visar hårdhetskurvan. Hårdheten för det parallella avsnittet reduceras till cirka 83-84HB och är relativt stabil. På grund av samma process är prestandan ungefär densamma. Inget uppenbart mönster finns i sprickpositionen. Legeringsprestanda är lägre än det för det vattenkylda provet.
För att ytterligare utforska regelbundenheten i prestanda och sprickor valdes den parallella delen av dragprovet nära den lägsta hårdhetspunkten (77HB). Från tabell 1 konstaterades att prestandan minskades signifikant och sprickpunkten dök upp vid den lägsta hårdhetspunkten i figur 2.
2.3 Ansys analysresultat
Figur 7 visar resultaten av ANSYS -simulering av kylkurvor vid olika positioner. Det kan ses att provets temperatur i vattenkylningsområdet sjönk snabbt. Efter 5 -talet sjönk temperaturen till under 100 ° C, och vid 80 mm från skiljelinjen sjönk temperaturen till cirka 210 ° C vid 90 -talet. Medeltemperaturfallet är 3,5 ° C/s. Efter 90 sekunder i det terminala luftkylområdet sjunker temperaturen till cirka 360 ° C, med en genomsnittlig minskning av 1,9 ° C/s.
Genom prestationsanalys och simuleringsresultat har det visat sig att prestandan för vattenkylningsområdet och försenat kylningsområde är ett förändringsmönster som först minskar och sedan ökar något. Påverkad av vattenkylning nära skiljelinjen får värmeledningen provet i ett visst område att sjunka med en kylningshastighet mindre än för vattenkylning (3,5 ° C/s). Som ett resultat föll MG2SI, som stelnade in i matrisen, i stora mängder i detta område, och temperaturen sjönk till cirka 210 ° C efter 90 sekunder. Den stora mängden Mg2Si utfälld ledde till en mindre effekt av vattenkylning efter 90 s. Mängden MG2SI -förstärkningsfas utfälldes efter åldrande behandling minskades kraftigt och provprestanda minskades därefter. Emellertid påverkas den försenade kylningszonen långt bort från skiljelinjen mindre av vattenkylningsvärmeledningen, och legeringen kyls relativt långsamt under luftkylningsförhållanden (kylningshastighet 1,9 ° C/s). Endast en liten del av MG2SI -fasen fälls långsamt ut, och temperaturen är 360C efter 90 -talet. Efter vattenkylning är det mesta av MG2SI -fasen fortfarande i matrisen, och den sprider sig och fälls ut efter åldrande, vilket spelar en förstärkande roll.
3. Slutsats
Det hittades genom experiment att försenad kylning kommer att orsaka hårdheten i den försenade kylningszonen vid skärningspunkten mellan normal kylning och försenad kylning för att först minska och sedan öka något tills den slutligen stabiliseras.
För 6061 aluminiumlegering är draghållfastheten efter normal kylning och försenad kylning under 90 s 342MPa respektive 288MPa, och avkastningsstyrkorna är 315MPa och 252MPa, som båda uppfyller provprestandestandarderna.
Det finns en region med den lägsta hårdheten, som reduceras från 95HB till 77HB efter normal kylning. Prestandan här är också den lägsta, med en draghållfasthet på 271MPa och en avkastningsstyrka på 220MPA.
Genom ANSYS -analys konstaterades att kylningshastigheten vid den lägsta prestandapunkten i 90 -talet försenade kylningszonen minskade med cirka 3,5 ° C per sekund, vilket resulterade i otillräcklig fast lösning av den förstärkande fas Mg2SI -fasen. Enligt den här artikeln kan man se att prestandavarpunkten visas i det försenade kylningsområdet vid korsningen av normal kylning och försenad kylning, och inte är långt från korsningen, som har viktig vägledande betydelse för rimlig kvarhållning av extruderingssvans Slutprocessavfall.
Redigerad av May Jiang från Mat Aluminium
Inläggstid: aug-28-2024
