A aliaxe de aluminio 6061T6 de gran espesor de parede debe ser apagada despois da extrusión en quente. Debido á limitación da extrusión descontinua, unha parte do perfil entrará na zona de refrixeración por auga cun atraso. Cando se continúe extruíndo o seguinte lingote curto, esta parte do perfil sufrirá un enfriamento retardado. Como tratar a área de extinción atrasada é un problema que todas as produtoras deben ter en conta. Cando o residuo do proceso de cola de extrusión é curto, as mostras de rendemento tomadas ás veces son cualificadas e ás veces non cualificadas. Ao remuestrear desde o lado, a actuación volve cualificarse. Este artigo dá a explicación correspondente mediante experimentos.
1. Materiais e métodos de proba
O material utilizado neste experimento é a aliaxe de aluminio 6061. A súa composición química medida mediante análise espectral é a seguinte: Cumpre coa norma internacional de composición de aliaxe de aluminio GB/T 3190-1996 6061.
Neste experimento, tomouse unha parte do perfil extruído para o tratamento de solución sólida. O perfil de 400 mm de lonxitude dividiuse en dúas áreas. A área 1 foi directamente arrefriada por auga e apagada. A área 2 arrefriouse ao aire durante 90 segundos e despois arrefriouse con auga. O diagrama de proba móstrase na figura 1.
O perfil de aliaxe de aluminio 6061 utilizado neste experimento foi extruído cunha extrusora 4000UST. A temperatura do molde é de 500 °C, a temperatura da varilla de fundición é de 510 °C, a temperatura de saída de extrusión é de 525 °C, a velocidade de extrusión é de 2,1 mm/s, utilízase refrixeración por auga de alta intensidade durante o proceso de extrusión e 400 mm. A proba de lonxitude tómase desde o medio do perfil acabado extruido. O ancho da mostra é de 150 mm e a altura de 10,00 mm.
As mostras tomadas foron repartidas e despois sometidas de novo a tratamento con solución. A temperatura da solución foi de 530 °C e o tempo de solución foi de 4 horas. Despois de sacalas, as mostras colocáronse nun gran depósito de auga cunha profundidade de auga de 100 mm. O tanque de auga máis grande pode garantir que a temperatura da auga no tanque de auga cambie pouco despois de que a mostra da zona 1 se arrefríe por auga, evitando que o aumento da temperatura da auga afecte a intensidade de arrefriamento da auga. Durante o proceso de refrixeración da auga, asegúrese de que a temperatura da auga estea dentro do rango de 20-25 °C. As mostras envellecidas foron envellecidas a 165 ° C * 8 h.
Tome unha parte da mostra de 400 mm de longo, 30 mm de ancho e 10 mm de espesor e realice unha proba de dureza Brinell. Fai 5 medidas cada 10 mm. Tome o valor medio das 5 durezas Brinell como resultado da dureza Brinell neste punto e observe o patrón de cambio de dureza.
Probáronse as propiedades mecánicas do perfil e controlouse a sección paralela de tracción de 60 mm en diferentes posicións da mostra de 400 mm para observar as propiedades de tracción e a localización da fractura.
Simulouse o campo de temperatura do enfriamento refrixerado por auga da mostra e do quenching tras un atraso de 90 segundos mediante o software ANSYS, e analizáronse as taxas de arrefriamento dos perfís en diferentes posicións.
2. Resultados experimentais e análise
2.1 Resultados da proba de dureza
A Figura 2 amosa a curva de cambio de dureza dunha mostra de 400 mm de lonxitude medida por un comprobador de dureza Brinell (a lonxitude unitaria da abscisa representa 10 mm, e a escala 0 é a liña divisoria entre o enfriamento normal e o enfriamento retardado). Pódese comprobar que a dureza no extremo arrefriado por auga é estable ao redor de 95HB. Despois da liña divisoria entre a extinción de refrixeración por auga e a extinción de refrixeración por auga atrasada dos anos 90, a dureza comeza a diminuír, pero a taxa de descenso é lenta na fase inicial. Despois de 40 mm (89HB), a dureza cae bruscamente e baixa ao valor máis baixo (77HB) a 80 mm. Despois de 80 mm, a dureza non continuou diminuíndo, senón que aumentou ata certo punto. O aumento foi relativamente pequeno. Despois de 130 mm, a dureza mantívose sen cambios ao redor de 83 HB. Pódese especular que, debido ao efecto da condución da calor, a velocidade de arrefriamento da parte de extinción retardada cambiou.
2.2 Resultados e análise de rendemento
A táboa 2 mostra os resultados dos experimentos de tracción realizados en mostras tomadas de diferentes posicións da sección paralela. Pódese comprobar que a resistencia á tracción e á fluencia do número 1 e do número 2 case non teñen cambios. A medida que aumenta a proporción de extremos de extinción atrasados, a resistencia á tracción e o límite de fluencia da aliaxe mostran unha tendencia á baixa significativa. Non obstante, a resistencia á tracción en cada lugar de mostraxe é superior á resistencia estándar. Só na zona coa dureza máis baixa, o límite de fluencia é inferior ao estándar da mostra, o rendemento da mostra non está cualificado.
A figura 4 mostra os resultados das propiedades de tracción da mostra número 3. A partir da figura 4 pódese comprobar que canto máis lonxe da liña divisoria, menor será a dureza do extremo de extinción retardada. A diminución da dureza indica que o rendemento da mostra se reduce, pero a dureza diminúe lentamente, só diminuíndo de 95HB a preto de 91HB ao final da sección paralela. Como se pode ver nos resultados de rendemento da Táboa 1, a resistencia á tracción diminuíu de 342 MPa a 320 MPa para o arrefriamento por auga. Ao mesmo tempo, comprobouse que o punto de fractura da mostra de tracción tamén está ao final da sección paralela coa dureza máis baixa. Isto débese a que está lonxe do arrefriamento por auga, o rendemento da aliaxe redúcese e o extremo alcanza primeiro o límite de resistencia á tracción para formar un pescozo para abaixo. Finalmente, rompa desde o punto de rendemento máis baixo e a posición de descanso é consistente cos resultados da proba de rendemento.
A figura 5 mostra a curva de dureza da sección paralela da mostra no 4 e a posición de fractura. Pódese comprobar que canto máis lonxe da liña divisoria de refrixeración por auga, menor será a dureza do extremo de extinción atrasada. Ao mesmo tempo, a localización da fractura tamén está no extremo onde a dureza é máis baixa, fracturas 86HB. A partir da Táboa 2, compróbase que case non hai deformación plástica no extremo arrefriado por auga. A partir da táboa 1, atópase que o rendemento da mostra (resistencia á tracción 298MPa, rendemento 266MPa) redúcese significativamente. A resistencia á tracción é de só 298MPa, que non alcanza o límite de fluencia do extremo arrefriado por auga (315MPa). O extremo formou un pescozo para abaixo cando é inferior a 315 MPa. Antes da fractura, só se produciu a deformación elástica na zona arrefriada por auga. A medida que o estrés desapareceu, a tensión no extremo arrefriado por auga desapareceu. Como resultado, a cantidade de deformación na zona de refrixeración por auga da Táboa 2 case non cambia. A mostra rompe ao final do lume retardado, a área deformada redúcese e a dureza final é a máis baixa, o que resulta nunha redución significativa dos resultados de rendemento.
Tome mostras da área de extinción retardada ao 100 % ao final da mostra de 400 mm. A figura 6 mostra a curva de dureza. A dureza da sección paralela redúcese a uns 83-84HB e é relativamente estable. Debido ao mesmo proceso, o rendemento é aproximadamente o mesmo. Non se atopa ningún patrón obvio na posición de fractura. O rendemento da aliaxe é inferior ao da mostra enfriada con auga.
Co fin de explorar aínda máis a regularidade do rendemento e da fractura, seleccionouse a sección paralela da mostra de tracción preto do punto máis baixo de dureza (77HB). A partir da táboa 1, comprobouse que o rendemento reduciuse significativamente e o punto de fractura apareceu no punto máis baixo de dureza na figura 2.
2.3 Resultados da análise ANSYS
A figura 7 mostra os resultados da simulación ANSYS de curvas de arrefriamento en diferentes posicións. Pódese ver que a temperatura da mostra na zona de refrixeración por auga baixou rapidamente. Despois de 5 segundos, a temperatura caeu por debaixo dos 100 °C e, a 80 mm da liña divisoria, a temperatura baixou a uns 210 °C aos 90 segundos. A baixada de temperatura media é de 3,5 °C/s. Despois de 90 segundos na zona de arrefriamento do aire terminal, a temperatura cae a uns 360 °C, cunha taxa media de caída de 1,9 °C/s.
A través da análise de rendemento e dos resultados da simulación, descobre que o rendemento da área de refrixeración por auga e da área de extinción retardada é un patrón de cambio que primeiro diminúe e despois aumenta lixeiramente. Afectada polo arrefriamento por auga preto da liña divisoria, a condución da calor fai que a mostra nunha determinada área caia a unha velocidade de arrefriamento inferior á do arrefriamento por auga (3,5 °C/s). Como resultado, o Mg2Si, que se solidificou na matriz, precipitou en grandes cantidades nesta zona, e a temperatura baixou ata uns 210 °C despois de 90 segundos. A gran cantidade de Mg2Si precipitada levou a un menor efecto de arrefriamento da auga despois de 90 s. A cantidade de fase de reforzo de Mg2Si precipitada despois do tratamento de envellecemento reduciuse moito e, posteriormente, o rendemento da mostra reduciuse. Non obstante, a zona de extinción retardada lonxe da liña divisoria é menos afectada pola condución de calor de refrixeración por auga, e a aliaxe arrefríase relativamente lentamente en condicións de arrefriamento por aire (velocidade de arrefriamento 1,9 °C/s). Só unha pequena parte da fase Mg2Si precipita lentamente e a temperatura é de 360 °C despois de 90 segundos. Despois do arrefriamento por auga, a maior parte da fase Mg2Si aínda está na matriz, e dispersase e precipita despois do envellecemento, o que xoga un papel de fortalecemento.
3. Conclusión
A través de experimentos comprobouse que o enfriamento atrasado provocará que a dureza da zona de extinción retardada na intersección do enfriamento normal e do quenching retardado diminúa primeiro e despois aumente lixeiramente ata que finalmente se estabilice.
Para a aliaxe de aluminio 6061, as resistencias á tracción despois do enfriamento normal e do enfriamento retardado durante 90 s son de 342 MPa e 288 MPa respectivamente, e os límites de fluencia son de 315 MPa e 252 MPa, que cumpren os estándares de rendemento da mostra.
Hai unha rexión coa dureza máis baixa, que se reduce de 95HB a 77HB despois do enfriamento normal. O rendemento aquí tamén é o máis baixo, cunha resistencia á tracción de 271 MPa e un límite de fluencia de 220 MPa.
A través da análise ANSYS, descubriuse que a velocidade de arrefriamento no punto de rendemento máis baixo na zona de extinción retardada dos anos 90 diminuíu aproximadamente 3,5 ° C por segundo, o que resulta nunha solución sólida insuficiente da fase de fortalecemento da fase Mg2Si. Segundo este artigo, pódese ver que o punto de perigo de rendemento aparece na área de extinción atrasada na unión do enfriamento normal e o enfriamento retardado, e non está lonxe da unión, o que ten un importante significado orientador para a retención razoable da cola de extrusión. residuos do proceso final.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 28-ago-2024
