A grande espessura da parede 6061T6 liga de alumínio precisa ser extinta após a extrusão quente. Devido à limitação da extrusão descontínua, uma parte do perfil entrará na zona de resfriamento a água com um atraso. Quando o próximo lingote curto for extrudado, essa parte do perfil sofrerá tardio tardio. Como lidar com a área de extinção atrasada é um problema que toda empresa de produção precisa considerar. Quando o desperdício do processo da extremidade da cauda de extrusão é curto, as amostras de desempenho obtidas às vezes são qualificadas e às vezes não qualificadas. Ao reamostragem do lado, o desempenho é qualificado novamente. Este artigo fornece a explicação correspondente por meio de experimentos.
1. Materiais de teste e métodos
O material usado neste experimento é de 6061 liga de alumínio. Sua composição química medida pela análise espectral é a seguinte: cumpre com GB/T 3190-1996 International 6061 Standard de composição de liga de alumínio.
Neste experimento, uma parte do perfil extrudado foi tomada para tratamento de solução sólida. O perfil de 400 mm de comprimento foi dividido em duas áreas. A área 1 foi diretamente refrigerada a água e extinta. A área 2 foi resfriada no ar por 90 segundos e depois refrigerada a água. O diagrama de teste é mostrado na Figura 1.
O perfil de liga de alumínio 6061 usado neste experimento foi extrudado por uma extrusora de 4000ust. A temperatura do molde é de 500 ° C, a temperatura da haste de fundição é de 510 ° C, a temperatura da saída de extrusão é de 525 ° C, a velocidade de extrusão é de 2,1 mm/s, o resfriamento de água de alta intensidade é usado durante o processo de extrusão e um 400 mm A peça de teste de comprimento é retirada do meio do perfil acabado extrudado. A largura da amostra é de 150 mm e a altura é de 10,00 mm.
As amostras tiradas foram particionadas e depois submetidas ao tratamento da solução novamente. A temperatura da solução foi de 530 ° C e o tempo da solução foi de 4 horas. Depois de retirá -los, as amostras foram colocadas em um grande tanque de água com uma profundidade de água de 100 mm. O tanque de água maior pode garantir que a temperatura da água no tanque de água mude pouco depois que a amostra na zona 1 é refrigerada a água, impedindo que o aumento da temperatura da água afete a intensidade do resfriamento da água. Durante o processo de resfriamento da água, verifique se a temperatura da água está dentro da faixa de 20 a 25 ° C. As amostras extintas foram envelhecidas a 165 ° C*8h.
Tome uma parte da amostra de 400 mm de comprimento de 30 mm de largura com 10 mm de espessura e faça um teste de dureza Brinell. Faça 5 medições a cada 10 mm. Pegue o valor médio das 5 dureza Brinell, à medida que a dureza Brinell resulta neste momento e observe o padrão de mudança de dureza.
As propriedades mecânicas do perfil foram testadas e a seção paralela de tração 60 mm foi controlada em diferentes posições da amostra de 400 mm para observar as propriedades de tração e a localização da fratura.
O campo de temperatura da têmpera refrigerada a água da amostra e a têmpera após um atraso dos 90s foram simulados através do software ANSYS, e as taxas de resfriamento dos perfis em diferentes posições foram analisadas.
2. Resultados e análises experimentais
2.1 Resultados do teste de dureza
A Figura 2 mostra a curva de mudança de dureza de uma amostra de 400 mm de comprimento medida por um testador de dureza Brinell (o comprimento da unidade da abcissa representa 10 mm, e a escala 0 é a linha divisória entre a extinção normal e a extinção tardia). Pode-se descobrir que a dureza na extremidade refrigerada a água é estável a cerca de 95HB. Após a linha divisória entre a extinção de resfriamento de água e o atraso na extinção da resfriamento da água dos anos 90, a dureza começa a diminuir, mas a taxa de declínio é lenta no estágio inicial. Após 40 mm (89HB), a dureza cai acentuadamente e cai para o valor mais baixo (77HB) a 80 mm. Após 80mm, a dureza não continuou a diminuir, mas aumentou até certo ponto. O aumento foi relativamente pequeno. Após 130 mm, a dureza permaneceu inalterada em cerca de 83HB. Pode -se especular que, devido ao efeito da condução de calor, a taxa de resfriamento da parte de têmpera atrasada foi alterada.
2.2 Resultados e análise dos testes de desempenho
A Tabela 2 mostra os resultados de experimentos de tração realizados em amostras colhidas de diferentes posições da seção paralela. Pode -se descobrir que a resistência à tração e a força de escoamento do número 1 e 2 quase não têm alteração. À medida que a proporção de extremidades de extinção atrasada aumenta, a resistência à tração e a força de escoamento da liga mostram uma tendência descendente significativa. No entanto, a resistência à tração em cada local de amostragem está acima da resistência padrão. Somente na área com a menor dureza, a força de escoamento é menor que o padrão da amostra, o desempenho da amostra não é qualificado.
A Figura 4 mostra os resultados das propriedades de tração da amostra nº 3. Pode ser encontrada na Figura 4 que quanto mais distante da linha divisória, menor a dureza da extremidade de extinção tardia. A diminuição da dureza indica que o desempenho da amostra é reduzido, mas a dureza diminui lentamente, diminuindo apenas de 95HB para cerca de 91HB no final da seção paralela. Como pode ser visto no desempenho resulta na Tabela 1, a resistência à tração diminuiu de 342MPa para 320MPa para resfriamento de água. Ao mesmo tempo, verificou -se que o ponto de fratura da amostra de tração também está no final da seção paralela com a dureza mais baixa. Isso ocorre porque está longe do resfriamento da água, o desempenho da liga é reduzido e o fim atinge o limite de força de tração primeiro para formar uma escalada. Finalmente, quebre do ponto de desempenho mais baixo e a posição de interrupção é consistente com os resultados dos testes de desempenho.
A Figura 5 mostra a curva de dureza da seção paralela da amostra nº 4 e a posição de fratura. Pode-se descobrir que quanto mais distante a linha divisória de resfriamento de água, menor a dureza da extremidade de extinção atrasada. Ao mesmo tempo, a localização da fratura também está no final, onde a dureza é mais baixa, fraturas de 86HB. Na Tabela 2, verifica-se que quase não há deformação plástica na extremidade refrigerada a água. Na Tabela 1, verificou -se que o desempenho da amostra (resistência à tração 298MPa, rendimento 266MPa) é significativamente reduzida. A resistência à tração é de apenas 298MPa, que não atinge a força de escoamento da extremidade refrigerada a água (315MPa). A extremidade formou uma escalada quando é inferior a 315MPa. Antes da fratura, apenas a deformação elástica ocorreu na área refrigerada a água. À medida que o estresse desapareceu, a tensão na extremidade refrigerada a água desapareceu. Como resultado, a quantidade de deformação na zona de resfriamento de água na Tabela 2 quase não tem alteração. A amostra quebra no final do atraso na taxa de incêndio, a área deformada é reduzida e a dureza final é a mais baixa, resultando em uma redução significativa nos resultados do desempenho.
Pegue amostras da área de extinção com 100% de atraso no final da amostra de 400 mm. A Figura 6 mostra a curva de dureza. A dureza da seção paralela é reduzida para cerca de 83-84HB e é relativamente estável. Devido ao mesmo processo, o desempenho é aproximadamente o mesmo. Nenhum padrão óbvio é encontrado na posição de fratura. O desempenho da liga é menor que o da amostra com problemas de água.
Para explorar ainda mais a regularidade do desempenho e da fratura, a seção paralela da amostra de tração foi selecionada perto do ponto mais baixo da dureza (77HB). Na Tabela 1, verificou -se que o desempenho foi significativamente reduzido e o ponto de fratura apareceu no ponto mais baixo da dureza na Figura 2.
2.3 Resultados da análise ANSYS
A Figura 7 mostra os resultados da simulação ANSYS de curvas de resfriamento em diferentes posições. Pode-se observar que a temperatura da amostra na área de resfriamento de água caiu rapidamente. Após 5s, a temperatura caiu abaixo de 100 ° C e a 80 mm da linha divisória, a temperatura caiu para cerca de 210 ° C aos 90s. A queda de temperatura média é de 3,5 ° C/s. Após 90 segundos na área de resfriamento do ar terminal, a temperatura cai para cerca de 360 ° C, com uma taxa média de queda de 1,9 ° C/s.
Através da análise de desempenho e dos resultados da simulação, verificou-se que o desempenho da área de resfriamento de água e a área de têmpera atrasada é um padrão de mudança que diminui primeiro e depois aumenta ligeiramente. Afetado pelo resfriamento da água próximo à linha divisória, a condução de calor faz com que a amostra em uma determinada área caia a uma taxa de resfriamento menor que a do resfriamento da água (3,5 ° C/S). Como resultado, o MG2SI, que solidificou na matriz, precipitou em grandes quantidades nessa área, e a temperatura caiu para cerca de 210 ° C após 90 segundos. A grande quantidade de mg2si precipitou levou a um efeito menor do resfriamento da água após 90 s. A quantidade de fase de fortalecimento de MG2SI precipitada após o tratamento com envelhecimento foi bastante reduzida e o desempenho da amostra foi subsequentemente reduzido. No entanto, a zona de têmpera atrasada, longe da linha divisória, é menos afetada pela condução de calor de resfriamento de água, e a liga esfria relativamente lentamente sob condições de resfriamento do ar (taxa de resfriamento 1,9 ° C/s). Apenas uma pequena parte da fase MG2SI precipita lentamente e a temperatura é 360C após os anos 90. Após o resfriamento da água, a maior parte da fase MG2SI ainda está na matriz e se dispersa e precipita após o envelhecimento, o que desempenha um papel fortalecedor.
3. Conclusão
Foi encontrado através de experimentos que a extinção tardia causará a dureza da zona de têmpera atrasada na interseção de extinção normal e tardar a extinção para primeiro diminuir e depois aumentar levemente até que finalmente estabilize.
Para a liga de alumínio 6061, os pontos fortes de tração após extinção normal e tardar de extinção por 90 s são 342MPa e 288MPa, respectivamente, e os pontos fortes de escoamento são 315MPa e 252MPa, os quais atendem aos padrões de desempenho da amostra.
Existe uma região com a dureza mais baixa, reduzida de 95HB para 77HB após extinção normal. O desempenho aqui também é o mais baixo, com uma resistência à tração de 271MPa e uma força de escoamento de 220MPa.
Através da análise do ANSYS, verificou -se que a taxa de resfriamento no ponto de desempenho mais baixo na zona de têmpera retardada dos anos 90 diminuiu em aproximadamente 3,5 ° C por segundo, resultando em uma solução sólida insuficiente da fase Mg2SI de fortalecimento. De acordo com este artigo, pode -se observar que o ponto de perigo de desempenho aparece na área de extinção atrasada na junção de extinção normal e tardia de extinção, e não está longe da junção, que tem importante significado orientador para a retenção razoável da cauda de extrusão desperdício de processo final.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Hora de postagem: 28-2024 de agosto
