Mae angen diffodd aloi alwminiwm 6061T6 trwch wal fawr ar ôl allwthio poeth. Oherwydd cyfyngiad allwthio ysbeidiol, bydd rhan o'r proffil yn mynd i mewn i'r parth oeri dŵr gydag oedi. Pan fydd yr ingot byr nesaf yn parhau i gael ei allwthio, bydd y rhan hon o'r proffil yn cael ei diffodd yn hwyr. Mae sut i ddelio â'r ardal diffodd yn hwyr yn fater y mae angen i bob cwmni cynhyrchu ei ystyried. Pan fo gwastraff cynffon y broses allwthio yn fyr, mae'r samplau perfformiad a gymerir weithiau'n gymwys ac weithiau'n anghymwys. Wrth ail-samplu o'r ochr, mae'r perfformiad yn cael ei gymhwyso eto. Mae'r erthygl hon yn rhoi'r esboniad cyfatebol trwy arbrofion.
1. Profi deunyddiau a dulliau
Y deunydd a ddefnyddir yn yr arbrawf hwn yw aloi alwminiwm 6061. Dyma ei gyfansoddiad cemegol, a fesurwyd drwy ddadansoddiad sbectrol: Mae'n cydymffurfio â safon gyfansoddiad aloi alwminiwm 6061 rhyngwladol GB/T 3190-1996.
Yn yr arbrawf hwn, cymerwyd rhan o'r proffil allwthiol ar gyfer triniaeth hydoddiant solet. Rhannwyd y proffil 400mm o hyd yn ddwy ardal. Oerwyd Ardal 1 yn uniongyrchol â dŵr a'i diffodd. Oerwyd Ardal 2 yn yr awyr am 90 eiliad ac yna oerwyd â dŵr. Dangosir y diagram prawf yn Ffigur 1.
Cafodd y proffil aloi alwminiwm 6061 a ddefnyddiwyd yn yr arbrawf hwn ei allwthio gan allwthiwr 4000UST. Tymheredd y mowld yw 500°C, tymheredd y wialen gastio yw 510°C, tymheredd allfa'r allwthio yw 525°C, cyflymder yr allwthio yw 2.1mm/s, defnyddir oeri dŵr dwyster uchel yn ystod y broses allwthio, a chymerir darn prawf 400mm o hyd o ganol y proffil gorffenedig allwthio. Lled y sampl yw 150mm a'r uchder yw 10.00mm.
Rhannwyd y samplau a gymerwyd ac yna cawsant eu trin â thoddiant eto. Roedd tymheredd y toddiant yn 530°C ac roedd yr amser i'w gymryd i'w ddatrys yn 4 awr. Ar ôl eu tynnu allan, gosodwyd y samplau mewn tanc dŵr mawr gyda dyfnder dŵr o 100mm. Gall y tanc dŵr mwy sicrhau nad yw tymheredd y dŵr yn y tanc dŵr yn newid llawer ar ôl i'r sampl ym mharth 1 gael ei oeri â dŵr, gan atal y cynnydd yn nhymheredd y dŵr rhag effeithio ar ddwyster oeri'r dŵr. Yn ystod y broses oeri dŵr, gwnewch yn siŵr bod tymheredd y dŵr o fewn yr ystod o 20-25°C. Cafodd y samplau wedi'u diffodd eu heneiddio ar 165°C * 8 awr.
Cymerwch ran o'r sampl 400mm o hyd, 30mm o led a 10mm o drwch, a pherfformiwch brawf caledwch Brinell. Gwnewch 5 mesuriad bob 10mm. Cymerwch werth cyfartalog y 5 caledwch Brinell fel canlyniad caledwch Brinell ar y pwynt hwn, ac arsylwch y patrwm newid caledwch.
Profwyd priodweddau mecanyddol y proffil, a rheolwyd yr adran gyfochrog tynnol 60mm mewn gwahanol safleoedd o'r sampl 400mm i arsylwi'r priodweddau tynnol a lleoliad y toriad.
Efelychwyd maes tymheredd diffodd y sampl wedi'i oeri â dŵr a'r diffodd ar ôl oedi o 90au trwy feddalwedd ANSYS, a dadansoddwyd cyfraddau oeri'r proffiliau mewn gwahanol safleoedd.
2. Canlyniadau arbrofol a dadansoddiad
2.1 Canlyniadau profion caledwch
Mae Ffigur 2 yn dangos cromlin newid caledwch sampl 400mm o hyd a fesurwyd gan brofwr caledwch Brinell (hyd uned yr abscissa yn cynrychioli 10mm, a'r raddfa 0 yw'r llinell rannu rhwng diffodd arferol a diffodd oedi). Gellir canfod bod y caledwch ar y pen sy'n cael ei oeri â dŵr yn sefydlog tua 95HB. Ar ôl y llinell rannu rhwng diffodd oeri â dŵr a diffodd oeri â dŵr 90au oedi, mae'r caledwch yn dechrau gostwng, ond mae'r gyfradd gostyngiad yn araf yn y cyfnod cynnar. Ar ôl 40mm (89HB), mae'r caledwch yn gostwng yn sydyn, ac yn gostwng i'r gwerth isaf (77HB) ar 80mm. Ar ôl 80mm, ni pharhaodd y caledwch i ostwng, ond cynyddodd i ryw raddau. Roedd y cynnydd yn gymharol fach. Ar ôl 130mm, arhosodd y caledwch yr un fath tua 83HB. Gellir dyfalu, oherwydd effaith dargludiad gwres, fod cyfradd oeri'r rhan diffodd oedi wedi newid.
2.2 Canlyniadau a dadansoddiad profion perfformiad
Mae Tabl 2 yn dangos canlyniadau arbrofion tynnol a gynhaliwyd ar samplau a gymerwyd o wahanol safleoedd o'r adran gyfochrog. Gellir canfod nad oes fawr ddim newid yng nghryfder tynnol a chryfder cynnyrch Rhif 1 a Rhif 2. Wrth i gyfran y pennau diffodd oedi gynyddu, mae cryfder tynnol a chryfder cynnyrch yr aloi yn dangos tuedd sylweddol ar i lawr. Fodd bynnag, mae'r cryfder tynnol ym mhob lleoliad samplu yn uwch na'r cryfder safonol. Dim ond yn yr ardal gyda'r caledwch isaf, mae'r cryfder cynnyrch yn is na safon y sampl, mae perfformiad y sampl yn ddiamod.
Mae Ffigur 4 yn dangos canlyniadau priodweddau tynnol sampl Rhif 3. Gellir gweld o Ffigur 4 po bellaf o'r llinell rannu, yr isaf yw caledwch y pen diffodd oedi. Mae'r gostyngiad mewn caledwch yn dangos bod perfformiad y sampl yn cael ei leihau, ond mae'r caledwch yn lleihau'n araf, gan ostwng o 95HB i tua 91HB ar ddiwedd yr adran gyfochrog yn unig. Fel y gwelir o'r canlyniadau perfformiad yn Nhabl 1, gostyngodd y cryfder tynnol o 342MPa i 320MPa ar gyfer oeri dŵr. Ar yr un pryd, canfuwyd bod pwynt torri'r sampl tynnol hefyd ar ddiwedd yr adran gyfochrog gyda'r caledwch isaf. Mae hyn oherwydd ei fod ymhell o'r oeri dŵr, mae perfformiad yr aloi yn cael ei leihau, ac mae'r pen yn cyrraedd y terfyn cryfder tynnol yn gyntaf i ffurfio gwddf. Yn olaf, torrwch o'r pwynt perfformiad isaf, ac mae'r safle torri yn gyson â chanlyniadau'r prawf perfformiad.
Mae Ffigur 5 yn dangos cromlin caledwch adran gyfochrog sampl Rhif 4 a safle'r toriad. Gellir gweld po bellaf o'r llinell rannu oeri dŵr, yr isaf yw caledwch y pen diffodd oedi. Ar yr un pryd, mae lleoliad y toriad hefyd ar y pen lle mae'r caledwch ar ei isaf, toriadau 86HB. O Dabl 2, gwelir nad oes bron unrhyw anffurfiad plastig ar y pen sy'n cael ei oeri â dŵr. O Dabl 1, gwelir bod perfformiad y sampl (cryfder tynnol 298MPa, cynnyrch 266MPa) wedi'i leihau'n sylweddol. Dim ond 298MPa yw'r cryfder tynnol, nad yw'n cyrraedd cryfder cynnyrch y pen sy'n cael ei oeri â dŵr (315MPa). Mae'r pen wedi ffurfio gwddf pan fydd yn is na 315MPa. Cyn y toriad, dim ond anffurfiad elastig a ddigwyddodd yn yr ardal sy'n cael ei hoeri â dŵr. Wrth i'r straen ddiflannu, diflannodd y straen ar y pen sy'n cael ei oeri â dŵr. O ganlyniad, nid oes bron unrhyw newid yn swm yr anffurfiad yn y parth oeri dŵr yn Nhabl 2. Mae'r sampl yn torri ar ddiwedd y tân cyfradd oedi, mae'r ardal wedi'i dadffurfio yn cael ei lleihau, a'r caledwch diwedd yw'r isaf, gan arwain at ostyngiad sylweddol mewn canlyniadau perfformiad.
Cymerwch samplau o'r ardal diffodd 100% oedi ar ddiwedd y sbesimen 400mm. Mae Ffigur 6 yn dangos y gromlin caledwch. Mae caledwch yr adran gyfochrog wedi'i leihau i tua 83-84HB ac mae'n gymharol sefydlog. Oherwydd yr un broses, mae'r perfformiad fwy neu lai yr un fath. Ni chanfyddir unrhyw batrwm amlwg yn y safle torri. Mae perfformiad yr aloi yn is na pherfformiad y sampl wedi'i diffodd â dŵr.
Er mwyn archwilio rheoleidd-dra perfformiad a thorri ymhellach, dewiswyd adran gyfochrog y sbesimen tynnol ger y pwynt caledwch isaf (77HB). O Dabl 1, canfuwyd bod y perfformiad wedi'i leihau'n sylweddol, ac ymddangosodd y pwynt torri ar y pwynt caledwch isaf yn Ffigur 2.
2.3 Canlyniadau dadansoddi ANSYS
Mae Ffigur 7 yn dangos canlyniadau efelychiad ANSYS o gromliniau oeri mewn gwahanol safleoedd. Gellir gweld bod tymheredd y sampl yn yr ardal oeri dŵr wedi gostwng yn gyflym. Ar ôl 5 eiliad, gostyngodd y tymheredd i lai na 100°C, ac ar 80mm o'r llinell rannu, gostyngodd y tymheredd i tua 210°C ar 90au. Y gostyngiad tymheredd cyfartalog yw 3.5°C/e. Ar ôl 90 eiliad yn yr ardal oeri aer terfynol, mae'r tymheredd yn gostwng i tua 360°C, gyda chyfradd gostyngiad gyfartalog o 1.9°C/e.
Drwy ganlyniadau dadansoddi perfformiad ac efelychu, canfuwyd bod perfformiad yr ardal oeri dŵr a'r ardal diffodd oedi yn batrwm newid sy'n lleihau yn gyntaf ac yna'n cynyddu ychydig. Wedi'i effeithio gan oeri dŵr ger y llinell rannu, mae dargludiad gwres yn achosi i'r sampl mewn ardal benodol ostwng ar gyfradd oeri sy'n llai na chyfradd oeri dŵr (3.5°C/e). O ganlyniad, gwaddodi Mg2Si, a solidodd i'r matrics, mewn symiau mawr yn yr ardal hon, a gostyngodd y tymheredd i tua 210°C ar ôl 90 eiliad. Arweiniodd y swm mawr o Mg2Si a waddodwyd at effaith llai o oeri dŵr ar ôl 90 eiliad. Gostyngwyd faint o gyfnod cryfhau Mg2Si a waddodwyd ar ôl triniaeth heneiddio yn fawr, ac yna gostyngwyd perfformiad y sampl. Fodd bynnag, mae'r parth diffodd oedi ymhell i ffwrdd o'r llinell rannu yn cael ei effeithio llai gan ddargludiad gwres oeri dŵr, ac mae'r aloi yn oeri'n gymharol araf o dan amodau oeri aer (cyfradd oeri 1.9°C/e). Dim ond rhan fach o'r cyfnod Mg2Si sy'n gwaddodi'n araf, ac mae'r tymheredd yn 360C ar ôl 90au. Ar ôl oeri dŵr, mae'r rhan fwyaf o'r cyfnod Mg2Si yn dal i fod yn y matrics, ac mae'n gwasgaru ac yn gwaddodi ar ôl heneiddio, sy'n chwarae rhan gryfhau.
3. Casgliad
Canfuwyd trwy arbrofion y bydd diffodd oedi yn achosi i galedwch y parth diffodd oedi wrth groesffordd y diffodd arferol a'r diffodd oedi ostwng yn gyntaf ac yna cynyddu ychydig nes iddo sefydlogi o'r diwedd.
Ar gyfer aloi alwminiwm 6061, y cryfderau tynnol ar ôl diffodd arferol a diffodd oedi am 90 eiliad yw 342MPa a 288MPa yn y drefn honno, a'r cryfderau cynnyrch yw 315MPa a 252MPa, y ddau ohonynt yn bodloni safonau perfformiad y sampl.
Mae rhanbarth gyda'r caledwch isaf, sy'n cael ei ostwng o 95HB i 77HB ar ôl diffodd arferol. Y perfformiad yma hefyd yw'r isaf, gyda chryfder tynnol o 271MPa a chryfder cynnyrch o 220MPa.
Drwy ddadansoddiad ANSYS, canfuwyd bod y gyfradd oeri ar y pwynt perfformiad isaf yn y parth diffodd oedi 90au wedi gostwng tua 3.5°C yr eiliad, gan arwain at doddiant solet annigonol o gyfnod cryfhau Mg2Si. Yn ôl yr erthygl hon, gellir gweld bod y pwynt perygl perfformiad yn ymddangos yn yr ardal diffodd oedi wrth gyffordd y diffodd arferol a'r diffodd oedi, ac nid yw ymhell o'r gyffordd, sydd ag arwyddocâd arweiniol pwysig ar gyfer cadw gwastraff proses cynffon allwthio yn rhesymol.
Golygwyd gan May Jiang o MAT Aluminum
Amser postio: Awst-28-2024
