Độ dày tường lớn 6061T6 Hợp kim nhôm cần được làm nguội sau khi đùn nóng. Do giới hạn của đùn không liên tục, một phần của hồ sơ sẽ vào vùng làm mát nước với độ trễ. Khi thỏi ngắn tiếp theo được tiếp tục được ép đùn, phần này của hồ sơ sẽ trải qua quá trình dập tắt bị trì hoãn. Làm thế nào để đối phó với khu vực dập tắt bị trì hoãn là một vấn đề mà mọi công ty sản xuất cần xem xét. Khi chất thải quá trình kết thúc đuôi đùn ngắn, các mẫu hiệu suất được lấy đôi khi có trình độ và đôi khi không đủ tiêu chuẩn. Khi lấy mẫu lại từ bên cạnh, hiệu suất là đủ điều kiện trở lại. Bài viết này đưa ra lời giải thích tương ứng thông qua các thí nghiệm.
1. Vật liệu và phương pháp kiểm tra
Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm này là hợp kim nhôm 6061. Thành phần hóa học của nó được đo bằng phân tích quang phổ như sau: Nó tuân thủ GB/T 3190-1996 Tiêu chuẩn thành phần hợp kim nhôm quốc tế 6061.
Trong thí nghiệm này, một phần của hồ sơ đùn đã được thực hiện để xử lý giải pháp rắn. Cấu hình dài 400mm được chia thành hai khu vực. Khu vực 1 được làm mát trực tiếp và làm mát bằng nước. Khu vực 2 được làm mát trong không khí trong 90 giây và sau đó làm mát bằng nước. Sơ đồ thử nghiệm được hiển thị trong Hình 1.
Cấu hình hợp kim nhôm 6061 được sử dụng trong thí nghiệm này đã bị đùn bởi máy đùn 4000UST. Nhiệt độ khuôn là 500 ° C, nhiệt độ que đúc là 510 ° C, nhiệt độ đầu ra đùn là 525 ° C, tốc độ đùn là 2,1mm/s, làm mát nước cường độ cao được sử dụng trong quá trình đùn và 400mm Chiều dài mảnh kiểm tra được lấy từ giữa hồ sơ hoàn thành đùn. Chiều rộng mẫu là 150mm và chiều cao là 10,00mm.
Các mẫu lấy được phân vùng và sau đó được xử lý giải pháp một lần nữa. Nhiệt độ dung dịch là 530 ° C và thời gian dung dịch là 4 giờ. Sau khi lấy chúng ra, các mẫu được đặt trong một bể nước lớn với độ sâu của nước là 100mm. Bể nước lớn hơn có thể đảm bảo rằng nhiệt độ nước trong bể nước thay đổi rất ít sau khi mẫu ở vùng 1 làm mát bằng nước, ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ nước ảnh hưởng đến cường độ làm mát nước. Trong quá trình làm mát nước, đảm bảo rằng nhiệt độ nước nằm trong phạm vi 20-25 ° C. Các mẫu được làm nguội ở độ tuổi 165 ° C*8h.
Lấy một phần của mẫu dài 30 mm dày 400 mm dày 10 mm và thực hiện thử nghiệm độ cứng của Brinell. Thực hiện 5 phép đo cứ sau 10 mm. Lấy giá trị trung bình của 5 độ cứng của Brinell là độ cứng của Brinell tại thời điểm này và quan sát mô hình thay đổi độ cứng.
Các tính chất cơ học của cấu hình đã được kiểm tra và phần kéo dài 60mm được kiểm soát ở các vị trí khác nhau của mẫu 400mm để quan sát các đặc tính kéo và vị trí gãy.
Trường nhiệt độ của việc làm mát làm mát bằng nước của mẫu và làm nguội sau khi độ trễ của thập niên 90 được mô phỏng thông qua phần mềm ANSYS và tốc độ làm mát của các cấu hình ở các vị trí khác nhau đã được phân tích.
2. Kết quả và phân tích thử nghiệm
2.1 Kết quả kiểm tra độ cứng
Hình 2 cho thấy đường cong thay đổi độ cứng của mẫu dài 400mm được đo bằng máy kiểm tra độ cứng của Brinell (chiều dài đơn vị của abscissa biểu thị 10 mm và thang đo 0 là đường phân chia giữa làm nguội bình thường và làm giảm độ trễ). Có thể thấy rằng độ cứng ở đầu làm mát bằng nước ổn định vào khoảng 95hb. Sau khi ranh giới phân chia giữa việc dập tắt nước làm mát và trì hoãn việc làm mát nước trong thập niên 90, độ cứng bắt đầu giảm, nhưng tốc độ suy giảm chậm ở giai đoạn đầu. Sau 40mm (89hb), độ cứng giảm mạnh và giảm xuống giá trị thấp nhất (77hb) ở mức 80mm. Sau 80mm, độ cứng không tiếp tục giảm, nhưng tăng lên một mức độ nhất định. Sự gia tăng tương đối nhỏ. Sau 130mm, độ cứng vẫn không thay đổi ở khoảng 83hb. Có thể suy đoán rằng do ảnh hưởng của dẫn truyền nhiệt, tốc độ làm mát của phần dập tắt bị trì hoãn đã thay đổi.
2.2 Kết quả và phân tích kiểm tra hiệu suất
Bảng 2 cho thấy kết quả của các thí nghiệm kéo dài được thực hiện trên các mẫu được lấy từ các vị trí khác nhau của phần song song. Có thể thấy rằng độ bền kéo và sức mạnh năng suất của số 1 và số 2 hầu như không có thay đổi. Khi tỷ lệ kết thúc dập tắt bị trì hoãn tăng lên, độ bền kéo và sức mạnh năng suất của hợp kim cho thấy một xu hướng giảm đáng kể. Tuy nhiên, độ bền kéo tại mỗi vị trí lấy mẫu cao hơn độ bền tiêu chuẩn. Chỉ trong khu vực có độ cứng thấp nhất, cường độ năng suất thấp hơn tiêu chuẩn mẫu, hiệu suất mẫu không đủ tiêu chuẩn.
Hình 4 cho thấy các thuộc tính độ bền kéo của mẫu số 3. Có thể tìm thấy từ Hình 4 rằng càng xa đường phân chia, độ cứng của đầu dập tắt bị trì hoãn. Sự giảm độ cứng cho thấy hiệu suất của mẫu bị giảm, nhưng độ cứng giảm chậm, chỉ giảm từ 95hb xuống còn khoảng 91hb ở cuối phần song song. Như có thể thấy từ kết quả hiệu suất trong Bảng 1, cường độ kéo giảm từ 342MPa xuống 320MPa để làm mát nước. Đồng thời, người ta thấy rằng điểm gãy của mẫu kéo cũng ở cuối phần song song với độ cứng thấp nhất. Điều này là do nó cách xa việc làm mát nước, hiệu suất hợp kim bị giảm và kết thúc đạt đến giới hạn cường độ kéo đầu tiên để tạo thành một cổ. Cuối cùng, phá vỡ điểm hiệu suất thấp nhất và vị trí ngắt phù hợp với kết quả kiểm tra hiệu suất.
Hình 5 cho thấy đường cong độ cứng của phần song song của mẫu số 4 và vị trí gãy. Có thể thấy rằng càng xa đường phân chia làm mát nước, độ cứng của đầu dập tắt bị trì hoãn càng thấp. Đồng thời, vị trí gãy xương cũng ở cuối độ cứng thấp nhất, gãy xương 86hb. Từ Bảng 2, người ta thấy rằng hầu như không có biến dạng dẻo ở đầu làm mát bằng nước. Từ Bảng 1, người ta thấy rằng hiệu suất mẫu (cường độ kéo 298MPa, năng suất 266MPa) đã giảm đáng kể. Độ bền kéo chỉ là 298MPa, không đạt đến cường độ năng suất của đầu làm mát bằng nước (315MPa). Kết thúc đã hình thành một chuỗi xuống khi nó thấp hơn 315MPa. Trước khi gãy, chỉ có biến dạng đàn hồi xảy ra ở khu vực làm mát bằng nước. Khi căng thẳng biến mất, chủng ở đầu làm mát nước biến mất. Do đó, lượng biến dạng trong vùng làm mát nước trong Bảng 2 hầu như không thay đổi. Mẫu phá vỡ ở cuối lửa tốc độ bị trì hoãn, khu vực bị biến dạng bị giảm và độ cứng cuối là thấp nhất, dẫn đến giảm đáng kể kết quả hiệu suất.
Lấy các mẫu từ khu vực dập tắt 100% ở cuối mẫu 400mm. Hình 6 cho thấy đường cong độ cứng. Độ cứng của phần song song giảm xuống còn khoảng 83-84HB và tương đối ổn định. Do cùng một quá trình, hiệu suất gần giống nhau. Không có mô hình rõ ràng được tìm thấy ở vị trí gãy xương. Hiệu suất hợp kim thấp hơn so với mẫu được xử lý nước.
Để khám phá thêm tính đều đặn của hiệu suất và gãy xương, phần song song của mẫu số kéo đã được chọn gần điểm cứng thấp nhất (77HB). Từ Bảng 1, người ta thấy rằng hiệu suất đã giảm đáng kể và điểm gãy xuất hiện ở điểm cứng thấp nhất trong Hình 2.
2.3 Kết quả phân tích ANSYS
Hình 7 cho thấy kết quả mô phỏng ANSYS của các đường cong làm mát ở các vị trí khác nhau. Có thể thấy rằng nhiệt độ của mẫu trong khu vực làm mát nước giảm nhanh. Sau 5S, nhiệt độ giảm xuống dưới 100 ° C và ở mức 80mm từ đường phân chia, nhiệt độ giảm xuống khoảng 210 ° C ở những năm 90. Nhiệt độ trung bình giảm là 3,5 ° C/s. Sau 90 giây trong khu vực làm mát không khí đầu cuối, nhiệt độ giảm xuống khoảng 360 ° C, với tốc độ giảm trung bình 1,9 ° C/s.
Thông qua kết quả phân tích và mô phỏng hiệu suất, người ta thấy rằng hiệu suất của khu vực làm mát nước và khu vực làm nguội bị trì hoãn là một mô hình thay đổi đầu tiên giảm và sau đó tăng nhẹ. Bị ảnh hưởng bởi việc làm mát nước gần đường phân chia, dẫn nhiệt làm cho mẫu ở một khu vực nhất định giảm với tốc độ làm mát nhỏ hơn so với làm mát nước (3,5 ° C/s). Kết quả là, MG2SI, đã củng cố vào ma trận, kết tủa với số lượng lớn trong khu vực này và nhiệt độ giảm xuống khoảng 210 ° C sau 90 giây. Một lượng lớn mg2si kết tủa dẫn đến tác dụng làm mát nước nhỏ hơn sau 90 giây. Lượng pha tăng cường MG2SI kết tủa sau khi điều trị lão hóa đã giảm đáng kể và hiệu suất mẫu sau đó đã giảm. Tuy nhiên, vùng dập tắt bị trì hoãn cách xa đường phân chia ít bị ảnh hưởng bởi dẫn nhiệt làm mát nước và hợp kim làm mát tương đối chậm trong điều kiện làm mát không khí (tốc độ làm mát 1,9 ° C/s). Chỉ một phần nhỏ của pha Mg2SI từ từ kết tủa và nhiệt độ là 360C sau những năm 90. Sau khi làm mát nước, hầu hết các pha MG2SI vẫn nằm trong ma trận, và nó phân tán và kết tủa sau khi lão hóa, đóng vai trò tăng cường.
3. Kết luận
Nó đã được tìm thấy thông qua các thí nghiệm làm giảm sự chậm trễ sẽ gây ra độ cứng của vùng dập tắt bị trì hoãn tại giao điểm của việc dập tắt bình thường và làm giảm độ trễ để giảm đầu tiên và sau đó tăng nhẹ cho đến khi cuối cùng nó ổn định.
Đối với hợp kim nhôm 6061, cường độ kéo sau khi làm nguội bình thường và làm giảm độ trễ trong 90 giây lần lượt là 342MPa và 288MPa, và cường độ năng suất là 315MPa và 252MPa, cả hai đều đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất mẫu.
Có một khu vực có độ cứng thấp nhất, giảm từ 95hb xuống 77hb sau khi làm dịu thông thường. Hiệu suất ở đây cũng là thấp nhất, với cường độ kéo là 271MPa và cường độ năng suất là 220MPa.
Thông qua phân tích ANSYS, người ta đã phát hiện ra rằng tốc độ làm mát ở điểm hiệu suất thấp nhất trong vùng làm giảm độ trễ của thập niên 90 giảm khoảng 3,5 ° C mỗi giây, dẫn đến không đủ dung dịch rắn của pha Mg2Si tăng cường. Theo bài viết này, có thể thấy rằng điểm nguy hiểm hiệu suất xuất hiện trong khu vực làm giảm chậm Chất thải quá trình kết thúc.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ Mat Aluminum
Thời gian đăng: tháng 8-28-2024
