ความหนาของผนังขนาดใหญ่ 6061T6 อลูมิเนียมอัลลอยด์ต้องดับหลังจากการอัดขึ้นรูปร้อน เนื่องจากข้อ จำกัด ของการอัดขึ้นรูปไม่ต่อเนื่องส่วนหนึ่งของโปรไฟล์จะเข้าสู่โซนระบายความร้อนด้วยน้ำด้วยความล่าช้า เมื่อ Ingot สั้น ๆ ถัดไปยังคงถูกอัดขึ้นรูปส่วนนี้ของโปรไฟล์นี้จะได้รับการดับล่าช้า วิธีจัดการกับพื้นที่ดับที่ล่าช้าเป็นปัญหาที่ บริษัท ผู้ผลิตทุกแห่งต้องพิจารณา เมื่อกระบวนการของการอัดขึ้นระยะสุดท้ายของการอัดขึ้นรูปสั้น ๆ ตัวอย่างประสิทธิภาพที่ถ่ายนั้นบางครั้งมีคุณสมบัติและบางครั้งก็ไม่มีคุณสมบัติ เมื่อทำการสุ่มตัวอย่างจากด้านข้างการแสดงจะมีคุณสมบัติอีกครั้ง บทความนี้ให้คำอธิบายที่สอดคล้องกันผ่านการทดลอง
1. วัสดุทดสอบและวิธีการ
วัสดุที่ใช้ในการทดลองนี้คือโลหะผสมอลูมิเนียม 6061 องค์ประกอบทางเคมีของมันที่วัดโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมมีดังนี้: มันสอดคล้องกับ GB/T 3190-1996 International 6061 Aluminium Alloy Composition มาตรฐาน
ในการทดลองนี้ส่วนหนึ่งของโปรไฟล์ที่อัดแน่นถูกนำมาใช้สำหรับการรักษาที่เป็นของแข็ง โปรไฟล์ยาว 400 มม. แบ่งออกเป็นสองพื้นที่ พื้นที่ 1 ถูกระบายความร้อนด้วยน้ำโดยตรงและดับ พื้นที่ 2 ถูกทำให้เย็นลงในอากาศเป็นเวลา 90 วินาทีแล้วระบายความร้อนด้วยน้ำ แผนภาพการทดสอบแสดงในรูปที่ 1
โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061 ที่ใช้ในการทดลองนี้ถูกอัดโดยเครื่องอัดรีด 4000 อุณหภูมิของเชื้อราคือ 500 ° C อุณหภูมิแท่งหล่อคือ 510 ° C อุณหภูมิเต้าเสียบรีดคือ 525 ° C ความเร็วการอัดขึ้นรูปคือ 2.1 มม./วินาทีการระบายความร้อนด้วยน้ำที่มีความเข้มสูงในระหว่างกระบวนการอัดรีดและ 400 มม. ชิ้นส่วนทดสอบความยาวถูกนำมาจากกลางของโปรไฟล์ที่เสร็จสิ้นแล้ว ความกว้างตัวอย่างคือ 150 มม. และความสูงคือ 10.00 มม.
ตัวอย่างที่นำมาถูกแบ่งพาร์ติชันและจากนั้นจะได้รับการรักษาอีกครั้ง อุณหภูมิการแก้ปัญหาคือ 530 ° C และเวลาแก้ปัญหาคือ 4 ชั่วโมง หลังจากนำพวกเขาออกไปตัวอย่างถูกวางไว้ในถังเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่มีความลึกของน้ำ 100 มม. ถังเก็บน้ำขนาดใหญ่สามารถมั่นใจได้ว่าอุณหภูมิของน้ำในถังเก็บน้ำจะเปลี่ยนไปเล็กน้อยหลังจากตัวอย่างในโซน 1 เป็นน้ำระบายความร้อนด้วยน้ำป้องกันการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของน้ำจากการเพิ่มความเข้มของน้ำในการระบายความร้อนของน้ำ ในระหว่างกระบวนการระบายความร้อนด้วยน้ำตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของน้ำอยู่ในช่วง 20-25 ° C ตัวอย่างดับมีอายุที่ 165 ° C*8H
ใช้ส่วนหนึ่งของตัวอย่างหนาขนาดกว้าง 30 มม. ยาว 400 มม. กว้าง 10 มม. และทำการทดสอบความแข็งของ Brinell ทำการวัด 5 ครั้งทุก 10 มม. ใช้ค่าเฉลี่ยของ 5 Brinell Hardnesses เป็นผลความแข็งของ Brinell ณ จุดนี้และสังเกตรูปแบบการเปลี่ยนแปลงความแข็ง
คุณสมบัติเชิงกลของโปรไฟล์ได้รับการทดสอบและส่วนขนานที่ดึงแรงดึง 60 มม. ถูกควบคุมที่ตำแหน่งที่แตกต่างกันของตัวอย่าง 400 มม. เพื่อสังเกตคุณสมบัติแรงดึงและตำแหน่งการแตกหัก
เขตข้อมูลอุณหภูมิของการดับน้ำเย็นของตัวอย่างและการดับหลังจากความล่าช้าของ 90s ถูกจำลองผ่านซอฟต์แวร์ ANSYS และอัตราการระบายความร้อนของโปรไฟล์ที่ตำแหน่งต่าง ๆ ถูกวิเคราะห์
2. ผลการทดลองและการวิเคราะห์
2.1 ผลการทดสอบความแข็ง
รูปที่ 2 แสดงเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงความแข็งของตัวอย่างยาว 400 มม. ที่วัดโดยเครื่องทดสอบความแข็งของ Brinell (ความยาวของหน่วยของ abscissa หมายถึง 10 มม. และสเกล 0 เป็นเส้นแบ่งระหว่างการดับปกติและการดับล่าช้า) จะพบว่าความแข็งที่ปลายระบายความร้อนด้วยน้ำมีความเสถียรที่ประมาณ 95HB หลังจากการหารเส้นแบ่งระหว่างการดับน้ำและการดับลงใน 90s การดับน้ำความร้อนแรงเริ่มลดลง แต่อัตราการลดลงจะช้าในระยะแรก หลังจาก 40 มม. (89HB) ความแข็งลดลงอย่างรวดเร็วและลดลงถึงค่าต่ำสุด (77HB) ที่ 80 มม. หลังจาก 80 มม. ความแข็งไม่ได้ลดลงอย่างต่อเนื่อง แต่เพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง การเพิ่มขึ้นค่อนข้างเล็ก หลังจาก 130 มม. ความแข็งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงที่ประมาณ 83 ชั่วโมง มันสามารถคาดการณ์ได้ว่าเนื่องจากผลของการนำความร้อนอัตราการระบายความร้อนของส่วนดับที่ล่าช้าเปลี่ยนไป
2.2 ผลการทดสอบประสิทธิภาพและการวิเคราะห์
ตารางที่ 2 แสดงผลลัพธ์ของการทดลองแรงดึงที่ดำเนินการกับตัวอย่างที่นำมาจากตำแหน่งที่แตกต่างกันของส่วนขนาน จะพบได้ว่าความแข็งแรงแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตหมายเลข 1 และหมายเลข 2 แทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลย เมื่อสัดส่วนของการดับช้าลงจะเพิ่มขึ้นความแข็งแรงแรงดึงและความแข็งแรงของโลหะผสมของโลหะผสมแสดงแนวโน้มที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตามความต้านทานแรงดึงในแต่ละตำแหน่งการสุ่มตัวอย่างสูงกว่าความแข็งแรงมาตรฐาน เฉพาะในพื้นที่ที่มีความแข็งต่ำที่สุดความแข็งแรงของผลผลิตจะต่ำกว่ามาตรฐานตัวอย่างประสิทธิภาพตัวอย่างจะไม่มีเงื่อนไข
รูปที่ 4 แสดงผลลัพธ์คุณสมบัติแรงดึงของตัวอย่างหมายเลข 3 มันสามารถพบได้จากรูปที่ 4 ว่าไกลออกไปจากเส้นแบ่งส่วนที่ต่ำกว่าความแข็งของปลายดับที่ล่าช้า การลดลงของความแข็งบ่งชี้ว่าประสิทธิภาพของตัวอย่างลดลง แต่ความแข็งลดลงอย่างช้าๆลดลงจาก 95HB เป็นประมาณ 91HB ในตอนท้ายของส่วนขนาน ดังที่เห็นได้จากผลการปฏิบัติงานในตารางที่ 1 ความต้านทานแรงดึงลดลงจาก 342MPa เป็น 320MPA สำหรับการระบายความร้อนด้วยน้ำ ในเวลาเดียวกันพบว่าจุดแตกหักของตัวอย่างแรงดึงก็อยู่ที่ส่วนท้ายของส่วนขนานด้วยความแข็งต่ำที่สุด นี่เป็นเพราะมันอยู่ไกลจากการระบายความร้อนของน้ำการทำงานของโลหะผสมจะลดลงและจุดสิ้นสุดถึงขีด จำกัด แรงดึงก่อนเพื่อสร้างคอลง ในที่สุดพักจากจุดประสิทธิภาพต่ำสุดและตำแหน่งการแบ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบประสิทธิภาพ
รูปที่ 5 แสดงเส้นโค้งความแข็งของส่วนขนานของตัวอย่างหมายเลข 4 และตำแหน่งการแตกหัก จะพบได้ว่ายิ่งไกลออกไปจากเส้นแบ่งการระบายความร้อนด้วยน้ำเท่าใดความแข็งของปลายดับที่ล่าช้าก็จะลดลง ในเวลาเดียวกันตำแหน่งการแตกหักก็อยู่ที่จุดสิ้นสุดที่ความแข็งต่ำที่สุดการแตกหัก 86HB จากตารางที่ 2 พบว่าแทบจะไม่มีการเสียรูปพลาสติกที่ปลายระบายความร้อนด้วยน้ำ จากตารางที่ 1 พบว่าประสิทธิภาพตัวอย่าง (ความต้านทานแรงดึง 298MPA ผลผลิต 266MPa) จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ความต้านทานแรงดึงเป็นเพียง 298MPA ซึ่งไม่ถึงความแข็งแรงของผลผลิตของปลายระบายความร้อนด้วยน้ำ (315MPA) จุดสิ้นสุดได้ก่อตัวคอลงเมื่อต่ำกว่า 315mpa ก่อนการแตกหักมีเพียงการเสียรูปแบบยืดหยุ่นเท่านั้นที่เกิดขึ้นในพื้นที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ เมื่อความเครียดหายไปความเครียดที่ปลายระบายความร้อนด้วยน้ำก็หายไป เป็นผลให้ปริมาณการเสียรูปในเขตระบายความร้อนด้วยน้ำในตารางที่ 2 แทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง การแบ่งตัวอย่างในตอนท้ายของการยิงอัตราล่าช้าพื้นที่ที่ผิดรูปจะลดลงและความแข็งของปลายจะต่ำที่สุดส่งผลให้ผลการปฏิบัติงานลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
นำตัวอย่างจากพื้นที่ดับที่ล่าช้า 100% ในตอนท้ายของตัวอย่าง 400 มม. รูปที่ 6 แสดงเส้นโค้งความแข็ง ความแข็งของส่วนขนานลดลงเหลือประมาณ 83-84HB และค่อนข้างเสถียร เนื่องจากกระบวนการเดียวกันประสิทธิภาพจะเหมือนกัน ไม่พบรูปแบบที่ชัดเจนในตำแหน่งการแตกหัก ประสิทธิภาพของโลหะผสมนั้นต่ำกว่าตัวอย่างที่มีน้ำ
เพื่อที่จะสำรวจความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพและการแตกหักส่วนขนานของตัวอย่างแรงดึงได้รับการคัดเลือกใกล้กับจุดต่ำสุดของความแข็ง (77HB) จากตารางที่ 1 พบว่าประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญและจุดแตกหักจะปรากฏที่จุดต่ำสุดของความแข็งในรูปที่ 2
2.3 ผลการวิเคราะห์ ANSYS
รูปที่ 7 แสดงผลลัพธ์ของการจำลอง ANSYS ของเส้นโค้งการระบายความร้อนที่ตำแหน่งที่แตกต่างกัน จะเห็นได้ว่าอุณหภูมิของตัวอย่างในพื้นที่ระบายความร้อนด้วยน้ำลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจาก 5s อุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 100 ° C และที่ 80 มม. จากเส้นแบ่งอุณหภูมิลดลงเหลือประมาณ 210 ° C ที่ 90s อุณหภูมิเฉลี่ยลดลงคือ 3.5 ° C/s หลังจาก 90 วินาทีในพื้นที่ระบายความร้อนของอากาศเทอร์มินัลอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ 360 ° C โดยมีอัตราการลดลงเฉลี่ย 1.9 ° C/s
จากผลการวิเคราะห์ประสิทธิภาพและผลการจำลองพบว่าประสิทธิภาพของพื้นที่ระบายความร้อนด้วยน้ำและพื้นที่ดับที่ล่าช้าเป็นรูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่ลดลงก่อนและเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ได้รับผลกระทบจากการระบายความร้อนด้วยน้ำใกล้กับเส้นแบ่งการนำความร้อนทำให้ตัวอย่างในบางพื้นที่ลดลงในอัตราการระบายความร้อนน้อยกว่าการระบายความร้อนของน้ำ (3.5 ° C/s) เป็นผลให้ MG2SI ซึ่งแข็งตัวลงในเมทริกซ์ตกตะกอนในปริมาณมากในพื้นที่นี้และอุณหภูมิลดลงเหลือประมาณ 210 ° C หลังจาก 90 วินาที MG2SI จำนวนมากตกตะกอนนำไปสู่ผลกระทบที่น้อยลงของการระบายความร้อนด้วยน้ำหลังจาก 90 วินาที ปริมาณของระยะการเสริมสร้างความเข้มแข็ง MG2SI ที่ตกตะกอนหลังจากการรักษาอายุลดลงอย่างมากและประสิทธิภาพของตัวอย่างก็ลดลงในภายหลัง อย่างไรก็ตามโซนดับที่ล่าช้าที่อยู่ห่างจากเส้นแบ่งได้รับผลกระทบน้อยกว่าจากการนำความร้อนจากน้ำเย็นลงและโลหะผสมจะเย็นลงช้ากว่าสภาพอากาศเย็น (อัตราการระบายความร้อน 1.9 ° C/s) มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของเฟส MG2SI อย่างช้าๆจะตกตะกอนและอุณหภูมิคือ 360C หลังจาก 90s หลังจากการระบายความร้อนด้วยน้ำเฟส MG2SI ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในเมทริกซ์และมันกระจายและตกตะกอนหลังจากอายุซึ่งมีบทบาทเสริมสร้างความแข็งแกร่ง
3. บทสรุป
พบได้จากการทดลองที่การดับล่าช้าจะทำให้เกิดความแข็งของเขตดับที่ล่าช้าที่จุดตัดของการดับปกติและการดับล่าช้าเพื่อลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจนกระทั่งในที่สุด
สำหรับอัลลอยอลูมิเนียม 6061 ความต้านทานแรงดึงหลังจากการดับแบบปกติและการดับล่าช้าสำหรับ 90 วินาทีคือ 342MPa และ 288mpa ตามลำดับและความแข็งแรงของผลผลิตคือ 315MPa และ 252MPA ซึ่งทั้งสองอย่างตรงตามมาตรฐานประสิทธิภาพการทำงานตัวอย่าง
มีภูมิภาคที่มีความแข็งต่ำที่สุดซึ่งลดลงจาก 95HB เป็น 77HB หลังจากการดับปกติ ประสิทธิภาพที่นี่ยังต่ำที่สุดด้วยความต้านทานแรงดึง 271MPa และความแข็งแรงของผลผลิต 220MPA
จากการวิเคราะห์ ANSYS พบว่าอัตราการระบายความร้อนที่จุดประสิทธิภาพต่ำสุดในช่วง 90S ที่ล่าช้าในการดับลดลงประมาณ 3.5 ° C ต่อวินาทีทำให้เกิดการแก้ปัญหาที่เป็นของแข็งไม่เพียงพอของเฟส MG2SI ที่เสริมสร้างความเข้มแข็ง ตามบทความนี้จะเห็นได้ว่าจุดอันตรายประสิทธิภาพปรากฏในพื้นที่ดับที่ล่าช้าที่ทางแยกของการดับปกติและการดับล่าช้าและอยู่ไม่ไกลจากทางแยกซึ่งมีความสำคัญแนวทางที่สำคัญสำหรับการเก็บรักษาที่สมเหตุสมผลของหางอัดรีด กระบวนการสิ้นสุดของเสีย
แก้ไขโดย May Jiang จาก Mat Aluminium
เวลาโพสต์: สิงหาคม -28-2024
