L'aliatge d'alumini 6061T6 de gran gruix de paret ha de ser apagat després de l'extrusió en calent. A causa de la limitació de l'extrusió discontínua, una part del perfil entrarà a la zona de refrigeració per aigua amb un retard. Quan es continua extruint el següent lingot curt, aquesta part del perfil patirà un tret retardat. Com tractar l'àrea d'extinció retardada és un problema que totes les empreses productores han de tenir en compte. Quan els residus del procés final de la cua d'extrusió són curts, les mostres de rendiment preses de vegades són qualificades i de vegades no qualificades. Quan es torna a mostrejar des del costat, l'actuació es torna a qualificar. Aquest article dóna l'explicació corresponent mitjançant experiments.
1. Materials i mètodes d'assaig
El material utilitzat en aquest experiment és l'aliatge d'alumini 6061. La seva composició química mesurada per anàlisi espectral és la següent: Compleix amb la norma internacional de composició d'aliatge d'alumini GB/T 3190-1996 6061.
En aquest experiment, es va prendre una part del perfil extruït per al tractament amb solució sòlida. El perfil de 400 mm de llarg es va dividir en dues àrees. L'àrea 1 es va refredar i apagar directament amb aigua. L'àrea 2 es va refredar a l'aire durant 90 segons i després es va refredar amb aigua. El diagrama de prova es mostra a la figura 1.
El perfil d'aliatge d'alumini 6061 utilitzat en aquest experiment va ser extruït per una extrusora 4000UST. La temperatura del motlle és de 500 °C, la temperatura de la vareta de fosa és de 510 °C, la temperatura de sortida d'extrusió és de 525 °C, la velocitat d'extrusió és de 2,1 mm/s, s'utilitza refrigeració per aigua d'alta intensitat durant el procés d'extrusió i un 400 mm. La peça de prova de longitud es pren des del centre del perfil acabat extruït. L'amplada de la mostra és de 150 mm i l'alçada és de 10,00 mm.
Les mostres preses es van dividir i després es van sotmetre de nou a tractament amb solució. La temperatura de la solució va ser de 530 °C i el temps de solució va ser de 4 hores. Després de treure-les, les mostres es van col·locar en un gran dipòsit d'aigua amb una profunditat d'aigua de 100 mm. El dipòsit d'aigua més gran pot garantir que la temperatura de l'aigua al dipòsit d'aigua canvia poc després que la mostra de la zona 1 es refredi per aigua, evitant que l'augment de la temperatura de l'aigua afecti la intensitat de refrigeració de l'aigua. Durant el procés de refrigeració de l'aigua, assegureu-vos que la temperatura de l'aigua estigui dins del rang de 20-25 °C. Les mostres extingides es van envellir a 165 ° C * 8 h.
Agafeu una part de la mostra de 400 mm de llarg, 30 mm d'ample i 10 mm de gruix, i feu una prova de duresa Brinell. Feu 5 mesures cada 10 mm. Preneu el valor mitjà de les 5 dureses Brinell com a resultat de la duresa Brinell en aquest punt i observeu el patró de canvi de duresa.
Es van provar les propietats mecàniques del perfil i es va controlar la secció paral·lela de tracció de 60 mm a diferents posicions de la mostra de 400 mm per observar les propietats de tracció i la ubicació de la fractura.
El camp de temperatura de l'extinció refrigerada per aigua de la mostra i l'extinció després d'un retard de 90 segons es va simular mitjançant el programari ANSYS i es van analitzar les velocitats de refredament dels perfils a diferents posicions.
2. Resultats experimentals i anàlisi
2.1 Resultats de la prova de duresa
La figura 2 mostra la corba de canvi de duresa d'una mostra de 400 mm de llarg mesurada per un tester de duresa Brinell (la longitud de la unitat de l'abscissa representa 10 mm i l'escala 0 és la línia divisòria entre l'extinció normal i l'extinció retardada). Es pot trobar que la duresa a l'extrem refrigerat per aigua és estable al voltant de 95 HB. Després de la línia divisòria entre l'extinció de la refrigeració per aigua i l'extinció retardada de la refrigeració per aigua dels anys 90, la duresa comença a disminuir, però la velocitat de disminució és lenta en la fase inicial. Després de 40 mm (89HB), la duresa baixa bruscament i baixa al valor més baix (77HB) a 80 mm. Després de 80 mm, la duresa no va continuar disminuint, sinó que va augmentar fins a cert punt. L'augment va ser relativament petit. Després de 130 mm, la duresa es va mantenir sense canvis al voltant de 83HB. Es pot especular que, a causa de l'efecte de la conducció de calor, la velocitat de refredament de la part d'extinció retardada va canviar.
2.2 Resultats i anàlisi de les proves de rendiment
La taula 2 mostra els resultats dels experiments de tracció realitzats en mostres preses de diferents posicions de la secció paral·lela. Es pot trobar que la resistència a la tracció i el límit elàstic dels números 1 i 2 gairebé no tenen canvis. A mesura que augmenta la proporció d'extrems d'extinció retardada, la resistència a la tracció i el límit elàstic de l'aliatge mostren una tendència a la baixa significativa. Tanmateix, la resistència a la tracció a cada lloc de mostreig està per sobre de la resistència estàndard. Només a la zona amb la duresa més baixa, la resistència a la fluència és inferior a l'estàndard de la mostra, el rendiment de la mostra no està qualificat.
La figura 4 mostra els resultats de les propietats de tracció de la mostra núm. 3. A la figura 4 es pot trobar que com més allunyat de la línia divisòria, menor és la duresa de l'extrem d'extinció retardada. La disminució de la duresa indica que el rendiment de la mostra es redueix, però la duresa disminueix lentament, només disminuint de 95HB a uns 91HB al final de la secció paral·lela. Com es pot veure als resultats de rendiment a la taula 1, la resistència a la tracció va disminuir de 342 MPa a 320 MPa per a la refrigeració per aigua. Al mateix temps, es va trobar que el punt de fractura de la mostra de tracció també es troba al final de la secció paral·lela amb la duresa més baixa. Això es deu al fet que està lluny del refredament per aigua, el rendiment de l'aliatge es redueix i l'extrem arriba primer al límit de resistència a la tracció per formar un coll cap avall. Finalment, trenca des del punt de rendiment més baix i la posició de trencament és coherent amb els resultats de la prova de rendiment.
La figura 5 mostra la corba de duresa de la secció paral·lela de la mostra núm. 4 i la posició de fractura. Es pot trobar que com més allunyat de la línia divisòria de refrigeració per aigua, menor serà la duresa de l'extrem d'extinció retardada. Al mateix temps, la ubicació de la fractura també es troba a l'extrem on la duresa és més baixa, fractures 86HB. A la taula 2, es constata que gairebé no hi ha deformació plàstica a l'extrem refrigerat per aigua. A la taula 1, es constata que el rendiment de la mostra (resistència a la tracció 298MPa, rendiment 266MPa) es redueix significativament. La resistència a la tracció és només de 298MPa, que no arriba a la resistència a la fluència de l'extrem refrigerat per aigua (315MPa). L'extrem ha format un coll cap avall quan és inferior a 315 MPa. Abans de la fractura, només es va produir una deformació elàstica a la zona refrigerada per aigua. A mesura que l'estrès va desaparèixer, la tensió a l'extrem refrigerat per aigua va desaparèixer. Com a resultat, la quantitat de deformació a la zona de refrigeració per aigua de la taula 2 gairebé no té cap canvi. La mostra es trenca al final del foc retardat, l'àrea deformada es redueix i la duresa final és la més baixa, donant lloc a una reducció significativa dels resultats de rendiment.
Preneu mostres de l'àrea d'extinció retardada al 100% al final de la mostra de 400 mm. La figura 6 mostra la corba de duresa. La duresa de la secció paral·lela es redueix a uns 83-84HB i és relativament estable. A causa del mateix procés, el rendiment és aproximadament el mateix. No es troba cap patró evident en la posició de fractura. El rendiment de l'aliatge és inferior al de la mostra apagada amb aigua.
Per tal d'explorar més la regularitat del rendiment i la fractura, es va seleccionar la secció paral·lela de l'espècimen de tracció prop del punt més baix de duresa (77HB). A la taula 1, es va trobar que el rendiment es va reduir significativament i el punt de fractura va aparèixer al punt més baix de duresa de la figura 2.
2.3 Resultats de l'anàlisi ANSYS
La figura 7 mostra els resultats de la simulació ANSYS de corbes de refrigeració a diferents posicions. Es pot veure que la temperatura de la mostra a la zona de refrigeració d'aigua va baixar ràpidament. Després de 5 segons, la temperatura va baixar per sota dels 100 °C i, a 80 mm de la línia divisòria, la temperatura va baixar a uns 210 °C als 90 segons. La baixada mitjana de la temperatura és de 3,5 °C/s. Després de 90 segons a l'àrea de refrigeració d'aire terminal, la temperatura baixa a uns 360 °C, amb una taxa de caiguda mitjana d'1,9 °C/s.
Mitjançant l'anàlisi del rendiment i els resultats de la simulació, es troba que el rendiment de l'àrea de refrigeració per aigua i de l'àrea d'extinció retardada és un patró de canvi que primer disminueix i després augmenta lleugerament. Afectada pel refredament per aigua prop de la línia divisòria, la conducció de calor fa que la mostra en una zona determinada caigui a una velocitat de refredament inferior a la del refredament per aigua (3,5 °C/s). Com a resultat, el Mg2Si, que es va solidificar a la matriu, va precipitar en grans quantitats en aquesta zona i la temperatura va baixar a uns 210 °C després de 90 segons. La gran quantitat de Mg2Si precipitada va provocar un efecte menor de refredament per aigua després de 90 s. La quantitat de fase d'enfortiment de Mg2Si precipitada després del tractament d'envelliment es va reduir considerablement i, posteriorment, es va reduir el rendiment de la mostra. Tanmateix, la zona d'extinció retardada lluny de la línia divisòria es veu menys afectada per la conducció de calor de refrigeració per aigua, i l'aliatge es refreda relativament lentament en condicions de refrigeració per aire (velocitat de refredament 1,9 ° C/s). Només una petita part de la fase Mg2Si precipita lentament i la temperatura és de 360 °C després de 90 segons. Després del refredament per aigua, la major part de la fase Mg2Si encara es troba a la matriu i es dispersa i precipita després de l'envelliment, la qual cosa té un paper de reforç.
3. Conclusió
Mitjançant experiments es va trobar que l'extinció retardada farà que la duresa de la zona d'extinció retardada a la intersecció de l'extinció normal i l'extinció retardada disminueixi primer i després augmenti lleugerament fins que finalment s'estabilitzi.
Per a l'aliatge d'alumini 6061, les forces de tracció després de l'extinció normal i l'extinció retardada durant 90 s són de 342 MPa i 288 MPa respectivament, i els límits de rendiment són de 315 MPa i 252 MPa, tots dos compleixen els estàndards de rendiment de la mostra.
Hi ha una regió amb la duresa més baixa, que es redueix de 95HB a 77HB després de l'extinció normal. El rendiment aquí també és el més baix, amb una resistència a la tracció de 271 MPa i una resistència a la fluència de 220 MPa.
Mitjançant l'anàlisi ANSYS, es va trobar que la velocitat de refredament al punt de rendiment més baix de la zona d'extinció retardada dels anys 90 va disminuir aproximadament 3,5 ° C per segon, donant lloc a una solució sòlida insuficient de la fase d'enfortiment de la fase Mg2Si. Segons aquest article, es pot veure que el punt de perill de rendiment apareix a l'àrea d'extinció retardada a la unió de l'extinció normal i l'extinció retardada, i no està lluny de la unió, que té un significat rector important per a la retenció raonable de la cua d'extrusió. residus del procés final.
Editat per May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicació: 28-agost-2024
