Stor väggtjocklek 6061T6 aluminiumlegering måste kylas efter het extrudering. På grund av begränsningen av diskontinuerlig extrudering kommer en del av profilen in i vattenkylningszonen med en fördröjning. När nästa korta göt fortsätter att extruderas kommer denna del av profilen att genomgå fördröjd härdning. Hur man hanterar det försenade härdningsområdet är en fråga som varje produktionsföretag måste överväga. När avfallet från extruderingsslutprocessen är kort, är de prestandaprover som tas ibland kvalificerade och ibland okvalificerade. Vid omsampling från sidan kvalificeras prestationen igen. Denna artikel ger motsvarande förklaring genom experiment.
1. Testa material och metoder
Materialet som används i detta experiment är 6061 aluminiumlegering. Dess kemiska sammansättning mätt med spektralanalys är som följer: Den överensstämmer med GB/T 3190-1996 internationella 6061 aluminiumlegeringssammansättningsstandard.
I detta experiment togs en del av den extruderade profilen för behandling av fast lösning. Den 400 mm långa profilen var uppdelad i två områden. Område 1 vattenkyldes direkt och släcktes. Område 2 kyldes i luften under 90 sekunder och vattenkyldes sedan. Testdiagrammet visas i figur 1.
6061 aluminiumlegeringsprofilen som användes i detta experiment extruderades av en 4000UST extruder. Formtemperaturen är 500°C, gjutstavens temperatur är 510°C, extruderingsutloppstemperaturen är 525°C, extruderingshastigheten är 2,1 mm/s, högintensiv vattenkylning används under extruderingsprocessen och en 400 mm längdprovstycket tas från mitten av den extruderade färdiga profilen. Provets bredd 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 ut dem placerades proverna i en stor vattentank med ett vattendjup på 100 mm. Den större vattentanken kan säkerställa att vattentemperaturen i vattentanken ändras lite efter att provet i zon 1 har vattenkylts, vilket förhindrar att ökningen av vattentemperaturen påverkar vattenkylningsintensiteten. Se till att vattentemperaturen ligger inom intervallet 20-25°C under vattenkylningsprocessen. De släckta proverna åldrades vid 165°C*8 timmar.
Ta en del av provet 400 mm långt 30 mm brett 10 mm tjockt, och utför ett Brinell-hårdhetstest. Gör 5 mätningar var 10:e mm. Ta medelvärdet för de 5 Brinell-hårdheterna som Brinell-hårdhetsresultatet vid denna punkt, och observera mönstret för hårdhetsförändringar.
De mekaniska egenskaperna hos profilen testades och den parallella dragsektionen 60 mm kontrollerades vid olika positioner av 400 mm provet för att observera dragegenskaperna och brottplatsen.
Temperaturfältet för den vattenkylda släckningen av provet och släckningen efter en fördröjning på 90s simulerades genom ANSYS mjukvara, 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 (enhetslängden för abskissan representerar 10 mm, och 0-skalan är skiljelinjen mellan normal härdning och fördröjd härdning). Det kan konstateras att hårdheten i den vattenkylda änden är stabil kring 95HB. Efter skiljelinjen mellan vattenkylningssläckning och fördröjd 90-talsvattenkylning, börjar hårdheten minska, men nedgångshastigheten 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 inte hårdheten att minska utan ökade till viss del. Ökningen var relativt liten. Efter 130 mm förblev hårdheten oförändrad kring 83HB. Det kan spekuleras i att på grund av effekten av värmeledning ändrades kylhastigheten för den fördröjda härdningsdelen.
2.2 Prestandatestresultat och analys
Tabell 2 visar resultaten av dragexperiment utförda på prover tagna från olika positioner av den parallella sektionen. Det kan konstateras att draghållfastheten och sträckgränsen för nr 1 och nr 2 nästan inte har någon förändring. När andelen fördröjda härdningsändar ökar, visar draghållfastheten och sträckgränsen för legeringen en signifikant nedåtgående trend. Draghållfastheten vid varje provtagningsplats är dock över standardhållfastheten. Endast i området med lägst hårdhet är sträckgränsen lägre än provstandarden, provets prestanda är okvalificerad.
Figur 4 visar dragegenskaperna för prov nr 3. Det kan ses från figur 4 att ju längre bort från skiljelinjen, desto lägre är hårdheten hos den fördröjda härdningsänden. Minskningen i hårdhet indikerar att provets prestanda minskar, men hårdheten minskar långsamt och minskar bara från 95HB till cirka 91HB i slutet av den parallella sektionen. Som framgår av prestandaresultaten i Tabell 1 minskade draghållfastheten från 342 MPa till 320 MPa för vattenkylning. Samtidigt fann man att brottpunkten för dragprovet också är i änden av den parallella sektionen med lägst hårdhet. Detta beror på att det är långt borta från vattenkylningen, legeringens prestanda reduceras och änden når draghållfasthetsgränsen först för att bilda en halsning. Slutligen, bryt från den lägsta prestationspunkten, och brytpositionen överensstämmer med prestationstestresultaten.
Figur 5 visar hårdhetskurvan för den parallella sektionen av prov nr 4 och brottpositionen. Det kan konstateras att ju längre bort från den vattenkylande skiljelinjen, desto lägre är hårdheten hos den fördröjda härdningsänden. Samtidigt är sprickplatsen också i den ände där hårdheten är som lägst, 86HB sprickor. Av tabell 2 finner man att det nästan inte finns någon plastisk deformation vid den vattenkylda änden. Från tabell 1 har det visat sig att provets prestanda (draghållfasthet 298 MPa, utbyte 266 MPa) är signifikant reducerad. Draghållfastheten är endast 298MPa, vilket inte når sträckgränsen för den vattenkylda änden (315MPa). Änden har bildat en nedskärning när den är lägre än 315MPa. Före brottet inträffade endast elastisk deformation i det vattenkylda området. När spänningen försvann försvann belastningen i den vattenkylda änden. Som ett resultat har deformationsmängden i vattenkylningszonen i Tabell 2 nästan ingen förändring. Provet går sönder i slutet av branden med fördröjd hastighet, den deformerade ytan reduceras och ändhårdheten är den lägsta, vilket resulterar i en signifikant minskning av prestandaresultaten.
Ta prover från området med 100 % fördröjd härdning i slutet av 400 mm provet. Figur 6 visar hårdhetskurvan. Hårdheten hos den parallella sektionen reduceras till ca 83-84HB och är relativt stabil. På grund av samma process är prestandan ungefär densamma. Inget tydligt mönster finns i frakturpositionen. Legeringsprestandan är lägre än den för det vattenkylda provet.
För att ytterligare utforska regelbundenhet av prestanda och brott, valdes den parallella sektionen av dragprovet nära den lägsta hårdhetspunkten (77HB). Från tabell 1 fann man att prestandan var signifikant reducerad och brottpunkten visade sig 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 temperaturen på provet i det vattenkylda området sjönk snabbt. Efter 5 s sjönk temperaturen till under 100°C och vid 80 mm från skiljelinjen sjönk temperaturen till ca 210°C vid 90 s. Medeltemperaturfallet är 3,5°C/s. Efter 90 sekunder i terminalluftkylningsområdet sjunker temperaturen till cirka 360°C, med en genomsnittlig fallhastighet på 1,9°C/s.
Genom prestandaanalys och simuleringsresultat finner man att prestandan för vattenkylningsområdet och fördröjd härdningsområdet är ett förändringsmönster som först minskar och sedan ökar något. Påverkad av vattenkylning nära skiljelinjen gör värmeledning att provet i ett visst område sjunker med en kylningshastighet som är mindre än vattenkylningshastigheten (3,5°C/s). Som ett resultat utfälldes Mg2Si, som stelnade i matrisen, i stora mängder i detta område, och temperaturen sjönk till ca 210°C efter 90 sekunder. Den stora mängden Mg2Si som fälldes ut ledde till en mindre effekt av vattenkylning efter 90 s. Mängden Mg2Si-förstärkningsfas som fälldes ut efter åldringsbehandling reducerades avsevärt, och provets prestanda reducerades därefter. Emellertid påverkas den fördröjda härdningszonen långt bort från skiljelinjen mindre av vattenkylningsvärmeledning, och legeringen kyls relativt långsamt under luftkylningsförhållanden (kylhastighet 1,9°C/s). Endast en liten del av Mg2Si-fasen fälls långsamt ut, och temperaturen är 360C efter 90s. Efter vattenkylning finns det mesta av Mg2Si-fasen fortfarande i matrisen, och den sprids och fälls ut efter åldrandet, vilket spelar en förstärkande roll.
3. Slutsats
Det visade sig genom experiment att fördröjd härdning kommer att göra att hårdheten i den fördröjda härdningszonen i skärningspunkten mellan normal härdning och fördröjd härdning först minskar och sedan ökar något tills den slutligen stabiliseras.
För 6061 aluminiumlegering är draghållfastheten efter normal härdning och fördröjd härdning i 90 s 342 MPa respektive 288 MPa, och sträckgränserna är 315 MPa och 252 MPa, som båda uppfyller provets prestandastandarder.
Det finns en region med lägst hårdhet, som reduceras från 95HB till 77HB efter normal härdning. Prestandan här är också den lägsta, med en draghållfasthet på 271MPa och en sträckgräns på 220MPa.
Genom ANSYS-analys fann man att kylningshastigheten vid den lägsta prestandapunkten i 90-talets fördröjda härdningszon minskade med cirka 3,5°C per sekund, vilket resulterade i otillräcklig fast lösning av förstärkningsfasen Mg2Si. Enligt denna artikel kan det ses att prestationsfarlighetspunkten uppträder i området för fördröjd härdning i korsningen mellan normal härdning och fördröjd härdning, och är inte långt från korsningen, vilket har viktig vägledande betydelse för rimligt bibehållande av extruderingssvans. slutprocessavfall.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: 2024-aug-28
