Grandmurdika aluminio-alojo 6061T6 bezonas malvarmigon post varma eltrudado. Pro la limigoj de malkontinua eltrudado, parto de la profilo eniros la akvomalvarmigan zonon kun prokrasto. Kiam la sekva mallonga orbriko daŭre estas eltrudata, ĉi tiu parto de la profilo spertos malfruan malvarmigon. Kiel trakti la malfruan malvarmigan areon estas afero, kiun ĉiu produktadentrepreno devas konsideri. Kiam la rubo de la fina eltrudado estas mallonga, la specimenoj prenitaj estas foje kvalifikitaj kaj foje nekvalifikitaj. Kiam oni reprovas la rendimenton de la flanko, ĝi estas denove kvalifikita. Ĉi tiu artikolo donas la respondan klarigon per eksperimentoj.
1. Testmaterialoj kaj metodoj
La materialo uzita en ĉi tiu eksperimento estas aluminia alojo 6061. Ĝia kemia konsisto mezurita per spektra analizo estas jena: Ĝi konformas al la internacia normo GB/T 3190-1996 pri konsisto de aluminia alojo 6061.
En ĉi tiu eksperimento, parto de la elstarita profilo estis prenita por traktado per solida solvaĵo. La 400mm longa profilo estis dividita en du areojn. Areo 1 estis rekte akvomalvarmigita kaj malvarmigita. Areo 2 estis malvarmigita en aero dum 90 sekundoj kaj poste akvomalvarmigita. La testa diagramo estas montrita en Figuro 1.
La profilo el aluminio-alojo 6061 uzita en ĉi tiu eksperimento estis eltrudita per eltrudilo 4000UST. La muldiltemperaturo estas 500°C, la gisstanga temperaturo estas 510°C, la eltruda elireja temperaturo estas 525°C, la eltruda rapido estas 2.1mm/s, alt-intensa akva malvarmigo estas uzata dum la eltruda procezo, kaj 400mm longa testpeco estas prenita el la mezo de la eltrudita preta profilo. La specimena larĝo estas 150mm kaj la alto estas 10.00mm.
La prenitaj specimenoj estis dividitaj kaj poste denove submetitaj al solva traktado. La solva temperaturo estis 530 °C kaj la solva tempo estis 4 horoj. Post elpreno, la specimenoj estis metitaj en grandan akvocisternon kun akvoprofundo de 100 mm. La pli granda akvocisterno povas certigi, ke la akvotemperaturo en la akvocisterno malmulte ŝanĝiĝas post kiam la specimeno en zono 1 estas akvomalvarmigita, malhelpante ke la pliiĝo de akvotemperaturo influu la akvomalvarmigan intensecon. Dum la akvomalvarmiga procezo, certigu, ke la akvotemperaturo estas ene de la intervalo de 20-25 °C. La malvarmigitaj specimenoj estis maturigitaj je 165 °C x 8 horoj.
Prenu parton de la specimeno 400mm longan, 30mm larĝan kaj 10mm dikan, kaj faru Brinell-malmolecan teston. Faru 5 mezuradojn ĉiujn 10mm. Prenu la averaĝan valoron de la 5 Brinell-malmolecoj kiel la rezulton de Brinell-malmoleco je ĉi tiu punkto, kaj observu la ŝanĝobildon de la malmoleco.
La mekanikaj ecoj de la profilo estis testitaj, kaj la streĉa paralela sekcio de 60 mm estis kontrolita ĉe malsamaj pozicioj de la 400 mm specimeno por observi la streĉajn ecojn kaj la lokon de la frakturo.
La temperaturkampo de la akvomalvarmigita malvarmigo de la specimeno kaj la malvarmigo post prokrasto de 90-aj sekundoj estis simulita per ANSYS-programaro, kaj la malvarmiĝrapidecoj de la profiloj ĉe malsamaj pozicioj estis analizitaj.
2. Eksperimentaj rezultoj kaj analizo
2.1 Rezultoj de malmolecotesto
Figuro 2 montras la kurbon de ŝanĝo de malmoleco de 400mm longa specimeno mezurita per Brinell-malmoleco-testilo (la abscisa unuo-longo reprezentas 10mm, kaj la skalo 0 estas la dividlinio inter normala malvarmigo kaj malfrua malvarmigo). Oni povas trovi, ke la malmoleco ĉe la akvomalvarmigita fino estas stabila je ĉirkaŭ 95HB. Post la dividlinio inter akvomalvarmiga malvarmigo kaj malfrua 90-sekcia akvomalvarmiga malvarmigo, la malmoleco komencas malpliiĝi, sed la malpliiĝa rapideco estas malrapida en la frua stadio. Post 40mm (89HB), la malmoleco malaltiĝas akre, kaj falas al la plej malalta valoro (77HB) je 80mm. Post 80mm, la malmoleco ne daŭre malpliiĝis, sed pliiĝis ĝis ia grado. La pliiĝo estis relative malgranda. Post 130mm, la malmoleco restis senŝanĝa je ĉirkaŭ 83HB. Oni povas konjekti, ke pro la efiko de varmokonduktado, la malvarmiĝa rapideco de la malfrua malvarmiga parto ŝanĝiĝis.
2.2 Rezultoj kaj analizo de rendimentaj testoj
Tabelo 2 montras la rezultojn de streĉaj eksperimentoj faritaj sur specimenoj prenitaj de malsamaj pozicioj de la paralela sekcio. Oni povas trovi, ke la streĉa forto kaj limstreĉo de n-ro 1 kaj n-ro 2 preskaŭ ne ŝanĝiĝas. Dum la proporcio de malfruaj malvarmigaj finoj pliiĝas, la streĉa forto kaj limstreĉo de la alojo montras signifan malkreskan tendencon. Tamen, la streĉa forto ĉe ĉiu provaĵloko estas super la norma forto. Nur en la areo kun la plej malalta malmoleco, la limstreĉo estas pli malalta ol la provaĵa normo, la provaĵa rendimento estas nekvalifikita.
Figuro 4 montras la rezultojn pri la streĉaj proprecoj de specimeno n-ro 3. Oni povas trovi el Figuro 4, ke ju pli malproksime de la dividlinio, des pli malalta estas la malmoleco de la malfrua malvarmiga fino. La malpliiĝo de malmoleco indikas, ke la rendimento de la specimeno malpliiĝas, sed la malmoleco malpliiĝas malrapide, nur malpliiĝante de 95HB ĝis ĉirkaŭ 91HB ĉe la fino de la paralela sekcio. Kiel videblas el la rendimentaj rezultoj en Tabelo 1, la streĉa forto malpliiĝis de 342MPa ĝis 320MPa por akva malvarmigo. Samtempe, oni trovis, ke la rompopunkto de la streĉa specimeno ankaŭ troviĝas ĉe la fino de la paralela sekcio kun la plej malalta malmoleco. Ĉar ĝi estas malproksime de la akva malvarmigo, la aloja rendimento malpliiĝas, kaj la fino unue atingas la limon de streĉa forto por formi strion. Fine, kiam la rompo okazas de la plej malalta rendimenta punkto, la rompa pozicio kongruas kun la rezultoj de la rendimentaj testoj.
Figuro 5 montras la kurbon de malmoleco de la paralela sekcio de specimeno n-ro 4 kaj la pozicion de la frakturo. Oni povas trovi, ke ju pli malproksime de la akvomalvarmiga dividlinio, des pli malalta estas la malmoleco de la malfrua malvarmiga fino. Samtempe, la loko de la frakturo ankaŭ troviĝas ĉe la fino, kie la malmoleco estas plej malalta, 86HB-frakturoj. El Tabelo 2, oni trovas, ke preskaŭ ne estas plasta deformado ĉe la akvomalvarmigita fino. El Tabelo 1, oni trovas, ke la rendimento de la specimeno (streĉa forto 298MPa, limo 266MPa) estas signife reduktita. La streĉa forto estas nur 298MPa, kio ne atingas la limon de la akvomalvarmigita fino (315MPa). La fino formis strion kiam ĝi estas sub 315MPa. Antaŭ la frakturo, nur elasta deformado okazis en la akvomalvarmigita areo. Kiam la streĉo malaperis, la deformado ĉe la akvomalvarmigita fino malaperis. Rezulte, la kvanto de deformado en la akvomalvarmiga zono en Tabelo 2 preskaŭ ne ŝanĝiĝis. La provaĵo rompiĝas ĉe la fino de la malfrua rapidfajro, la misformita areo reduktiĝas, kaj la fina malmoleco estas la plej malalta, rezultante en signifa redukto de rendimentaj rezultoj.
Prenu specimenojn el la 100%-prokrastita malvarmiga areo ĉe la fino de la 400mm specimeno. Figuro 6 montras la kurbon de malmoleco. La malmoleco de la paralela sekcio estas reduktita al ĉirkaŭ 83-84HB kaj estas relative stabila. Pro la sama procezo, la rendimento estas proksimume la sama. Neniu evidenta padrono troviĝas en la frakturpozicio. La aloja rendimento estas pli malalta ol tiu de la akvo-malvarmigita specimeno.
Por plue esplori la regulecon de funkciado kaj frakturo, la paralela sekcio de la streĉa specimeno estis elektita proksime al la plej malalta punkto de malmoleco (77HB). El Tabelo 1, oni trovis, ke la funkciado estis signife reduktita, kaj la frakturpunkto aperis ĉe la plej malalta punkto de malmoleco en Figuro 2.
2.3 ANSYS-analizrezultoj
Figuro 7 montras la rezultojn de ANSYS-simulado de malvarmigaj kurboj ĉe malsamaj pozicioj. Videblas, ke la temperaturo de la specimeno en la akvomalvarmiga areo rapide malaltiĝis. Post 5 sekundoj, la temperaturo falis sub 100 °C, kaj je 80 mm de la dividlinio, la temperaturo falis al ĉirkaŭ 210 °C je 90 sekundoj. La averaĝa temperaturfalo estas 3,5 °C/s. Post 90 sekundoj en la fina aera malvarmiga areo, la temperaturo falas al ĉirkaŭ 360 °C, kun averaĝa falrapideco de 1,9 °C/s.
Per analizo de rendimento kaj simuladaj rezultoj, oni trovis, ke la rendimento de la akvomalvarmiga areo kaj la prokrastita malvarmiga areo estas ŝanĝpadrono, kiu unue malpliiĝas kaj poste iomete pliiĝas. Sub influo de akvomalvarmigo proksime al la dividlinio, varmokonduktado kaŭzas, ke la specimeno en certa areo malaltiĝas je malvarmiga rapido malpli ol tiu de akvomalvarmigo (3.5°C/s). Rezulte, Mg2Si, kiu solidiĝis en la matricon, precipitis en grandaj kvantoj en ĉi tiu areo, kaj la temperaturo falis al ĉirkaŭ 210°C post 90 sekundoj. La granda kvanto de precipitita Mg2Si kondukis al pli malgranda efiko de akvomalvarmigo post 90 sekundoj. La kvanto de Mg2Si-fortiga fazo precipitita post la maljuniĝa traktado estis multe reduktita, kaj la specimena rendimento poste estis reduktita. Tamen, la prokrastita malvarmiga zono malproksime de la dividlinio estas malpli influita de akvomalvarmiga varmokonduktado, kaj la alojo malvarmiĝas relative malrapide sub aermalvarmigaj kondiĉoj (malvarmiga rapido 1.9°C/s). Nur malgranda parto de la Mg2Si-fazo malrapide precipitas, kaj la temperaturo estas 360C post 90-aj sekundoj. Post akvomalvarmigo, plejparto de la Mg2Si-fazo ankoraŭ estas en la matrico, kaj ĝi disiĝas kaj precipitas post maljuniĝo, kio ludas fortigan rolon.
3. Konkludo
Per eksperimentoj oni trovis, ke malfrua malvarmigo kaŭzos, ke la malmoleco de la malfrua malvarmiga zono ĉe la intersekciĝo de normala malvarmigo kaj malfrua malvarmigo unue malpliiĝos kaj poste iomete pliiĝos ĝis ĝi fine stabiliĝos.
Por aluminia alojo 6061, la streĉfortoj post normala malvarmigo kaj malfrua malvarmigo dum 90 sekundoj estas 342MPa kaj 288MPa respektive, kaj la limfortoj estas 315MPa kaj 252MPa, ambaŭ plenumas la specimenajn rendimentajn normojn.
Ekzistas regiono kun la plej malalta malmoleco, kiu reduktiĝas de 95HB al 77HB post normala malvarmigo. La rendimento ĉi tie ankaŭ estas la plej malalta, kun streĉrezisto de 271MPa kaj streĉrezisto de 220MPa.
Per ANSYS-analizo, oni trovis, ke la malvarmiĝrapideco ĉe la plej malalta rendimenta punkto en la malfrua malvarmiga zono de la 90-aj jaroj malpliiĝis je proksimume 3.5 °C po sekundo, rezultante en nesufiĉa solida solvaĵo de la plifortiga fazo Mg2Si. Laŭ ĉi tiu artikolo, oni povas vidi, ke la rendimenta danĝera punkto aperas en la malfrua malvarmiga areo ĉe la kuniĝo de normala malvarmigo kaj malfrua malvarmigo, kaj ne estas malproksime de la kuniĝo, kio havas gravan gvidan signifon por la racia reteno de la fina eltruda procezrubo.
Redaktita de May Jiang de MAT Aluminum
Afiŝtempo: 28-a de aŭgusto 2024
