Mae angen diffodd aloi alwminiwm 6061T6 o drwch wal mawr ar ôl allwthio poeth. Oherwydd cyfyngiad allwthio amharhaol, 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'n rhaid i bob cwmni cynhyrchu ystyried sut i ddelio â'r ardal diffodd gohiriedig. Pan fo'r gwastraff proses diwedd cynffon allwthio yn fyr, mae'r samplau perfformiad a gymerir weithiau'n gymwys ac weithiau'n ddiamod. Wrth ailsamplu o'r ochr, mae'r perfformiad yn gymwys 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 6061 aloi alwminiwm. Mae ei gyfansoddiad cemegol a fesurir gan ddadansoddiad sbectrol fel a ganlyn: Mae'n cydymffurfio â safon cyfansoddiad aloi alwminiwm rhyngwladol GB/T 3190-1996 6061.
Yn yr arbrawf hwn, cymerwyd rhan o'r proffil allwthiol ar gyfer trin hydoddiant solet. Rhannwyd y proffil 400mm o hyd yn ddau faes. Roedd ardal 1 yn cael ei hoeri â dŵr yn uniongyrchol a'i diffodd. Cafodd Ardal 2 ei oeri yn yr aer am 90 eiliad ac yna ei oeri 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 llwydni yw 500 ° C, tymheredd y gwialen castio yw 510 ° C, tymheredd yr allfa allwthio yw 525 ° C, y cyflymder allwthio yw 2.1mm / s, defnyddir oeri dŵr dwysedd uchel yn ystod y broses allwthio, a 400mm darn prawf hyd yn cael ei gymryd o ganol y proffil gorffenedig allwthiol. Lled y sampl yw 150mm a'r uchder yw 10.00mm.
Rhannwyd y samplau a gymerwyd ac yna cawsant eu trin eto. Tymheredd yr hydoddiant oedd 530 ° C a'r amser toddiant oedd 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 fawr ddim ar ôl i'r sampl ym mharth 1 gael ei oeri â dŵr, gan atal y cynnydd yn nhymheredd y dŵr rhag effeithio ar ddwysedd oeri dŵr. Yn ystod y broses oeri dŵr, sicrhewch fod tymheredd y dŵr o fewn yr ystod 20-25 ° C. Roedd y samplau wedi'u diffodd yn 165°C*8h oed.
Cymerwch ran o'r sampl 400mm o hyd 30mm o led 10mm o drwch, a gwnewch brawf caledwch Brinell. Gwnewch 5 mesuriad bob 10mm. Cymerwch werth cyfartalog caledwch 5 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 ar y priodweddau tynnol a lleoliad yr hollt.
Efelychwyd maes tymheredd quenching y sampl wedi'i oeri â dŵr a'r diffoddiad ar ôl oedi o 90au trwy feddalwedd ANSYS, a dadansoddwyd cyfraddau oeri y 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 wedi'i fesur gan brofwr caledwch Brinell (mae hyd uned yr abscissa yn cynrychioli 10mm, a'r raddfa 0 yw'r llinell rannu rhwng diffodd arferol a diffodd gohiriedig). Gellir canfod bod y caledwch yn y pen sydd wedi'i oeri â dŵr yn sefydlog ar tua 95HB. Ar ôl y llinell rannu rhwng quenching dðr-oeri ac oedi 90au water-oeri quenching, y caledwch yn dechrau dirywio, ond mae'r gyfradd dirywiad yn araf yn y cyfnod cynnar. Ar ôl 40mm (89HB), mae'r caledwch yn disgyn yn sydyn, ac yn disgyn i'r gwerth isaf (77HB) ar 80mm. Ar ôl 80mm, nid oedd y caledwch yn parhau i ostwng, ond cynyddodd i raddau. Roedd y cynnydd yn gymharol fach. Ar ôl 130mm, arhosodd y caledwch yn ddigyfnewid ar tua 83HB. Gellir dyfalu, oherwydd effaith dargludiad gwres, bod cyfradd oeri y rhan diffodd oedi wedi newid.
2.2 Canlyniadau profion perfformiad a dadansoddiad
Mae Tabl 2 yn dangos canlyniadau arbrofion tynnol a gynhaliwyd ar samplau a gymerwyd o wahanol safleoedd yn yr adran baralel. Gellir canfod nad yw cryfder tynnol a chryfder cynnyrch Rhif 1 a Rhif 2 wedi newid bron. Wrth i gyfran y diffodd gohiriedig ddod i ben, mae cryfder tynnol a chryfder cynnyrch yr aloi yn dangos tueddiad sylweddol ar i lawr. Fodd bynnag, mae cryfder tynnol pob lleoliad samplu yn uwch na'r cryfder safonol. Dim ond yn yr ardal sydd â'r caledwch isaf, mae'r cryfder cynnyrch yn is na safon y sampl, mae perfformiad y sampl yn ddiamod.
Mae Ffigur 4 yn dangos priodweddau tynnol canlyniadau sampl Rhif 3. Gellir canfod o Ffigur 4 mai po bellaf oddi wrth y llinell rannu, yr isaf yw caledwch y diwedd diffodd oedi. Mae'r gostyngiad mewn caledwch yn dangos bod perfformiad y sampl yn cael ei leihau, ond mae'r caledwch yn gostwng yn araf, dim ond yn gostwng o 95HB i tua 91HB ar ddiwedd yr adran gyfochrog. 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 asgwrn y sampl tynnol hefyd ar ddiwedd yr adran gyfochrog â'r caledwch isaf. Mae hyn oherwydd ei fod ymhell i ffwrdd o'r oeri dŵr, mae'r perfformiad aloi yn cael ei leihau, ac mae'r diwedd yn cyrraedd y terfyn cryfder tynnol yn gyntaf i ffurfio gwddf i lawr. Yn olaf, egwyl o'r pwynt perfformiad isaf, ac mae'r sefyllfa egwyl yn gyson â chanlyniadau'r prawf perfformiad.
Mae Ffigur 5 yn dangos cromlin caledwch yr adran gyfochrog o sampl Rhif 4 a safle'r toriad. Gellir canfod mai po bellaf i ffwrdd oddi wrth y llinell rannu dŵr-oeri, yr isaf yw caledwch y diwedd diffodd oedi. Ar yr un pryd, mae lleoliad y toriad hefyd ar y diwedd lle mae'r caledwch ar ei isaf, toriadau 86HB. O Dabl 2, canfyddir nad oes bron unrhyw ddadffurfiad plastig ar y pen sydd wedi'i oeri â dŵr. O Dabl 1, canfyddir bod perfformiad y sampl (cryfder tynnol 298MPa, cynnyrch 266MPa) yn cael ei leihau'n sylweddol. Dim ond 298MPa yw'r cryfder tynnol, nad yw'n cyrraedd cryfder cynnyrch y pen sydd wedi'i oeri â dŵr (315MPa). Mae'r diwedd wedi ffurfio gwddf i lawr pan fydd yn is na 315MPa. Cyn torri asgwrn, dim ond anffurfiad elastig a ddigwyddodd yn yr ardal wedi'i oeri â dŵr. Wrth i'r straen ddiflannu, diflannodd y straen ar y pen wedi'i oeri â dŵr. O ganlyniad, nid oes bron unrhyw newid i'r swm anffurfiad yn y parth oeri dŵr yn Nhabl 2. Mae'r sampl yn torri ar ddiwedd y gyfradd oedi tân, mae'r ardal anffurfiedig yn cael ei leihau, a'r caledwch diwedd yw'r isaf, gan arwain at ostyngiad sylweddol mewn canlyniadau perfformiad.
Cymerwch samplau o'r ardal diffodd 100% gohiriedig ar ddiwedd y sbesimen 400mm. Mae Ffigur 6 yn dangos y gromlin caledwch. Mae caledwch yr adran gyfochrog yn cael ei leihau i tua 83-84HB ac mae'n gymharol sefydlog. Oherwydd yr un broses, mae'r perfformiad yn fras yr un peth. Nid oes patrwm amlwg i'w weld yn y safle torri asgwrn. Mae perfformiad yr aloi yn is na pherfformiad y sampl wedi'i ddiffodd â dŵr.
Er mwyn ymchwilio ymhellach i reoleidd-dra perfformiad a thorri asgwrn, dewiswyd rhan gyfochrog y sbesimen tynnol yn agos at y pwynt caledwch isaf (77HB). O Dabl 1, canfuwyd bod y perfformiad wedi'i ostwng yn sylweddol, ac roedd y pwynt torri asgwrn yn ymddangos ar y pwynt caledwch isaf yn Ffigur 2.
2.3 Canlyniadau dadansoddiad 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 5s, 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 / s. Ar ôl 90 eiliad yn ardal oeri aer y derfynell, mae'r tymheredd yn gostwng i tua 360 ° C, gyda chyfradd gostyngiad cyfartalog o 1.9 ° C / s.
Trwy ddadansoddiad perfformiad a chanlyniadau efelychu, canfyddir bod perfformiad yr ardal oeri dŵr a'r ardal quenching oedi yn batrwm newid sy'n gostwng 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 / s). O ganlyniad, fe wnaeth Mg2Si, a ymdoddodd i'r matrics, waddodi mewn symiau mawr yn yr ardal hon, a gostyngodd y tymheredd i tua 210 ° C ar ôl 90 eiliad. Arweiniodd y swm mawr o waddodi Mg2Si at effaith oeri dŵr llai ar ôl 90 s. Gostyngwyd yn fawr faint o gam cryfhau Mg2Si a waddodwyd ar ôl triniaeth heneiddio, a gostyngwyd perfformiad y sampl wedi hynny. Fodd bynnag, mae dargludiad gwres oeri dŵr yn effeithio llai ar y parth diffodd gohiriedig ymhell i ffwrdd o'r llinell rannu, ac mae'r aloi yn oeri'n gymharol araf o dan amodau oeri aer (cyfradd oeri 1.9 ° C / s). 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 oedi quenching yn achosi caledwch y parth quenching oedi ar y groesffordd o diffodd arferol ac oedi quenching i ostwng yn gyntaf ac yna cynyddu ychydig nes ei fod yn olaf sefydlogi.
Ar gyfer aloi alwminiwm 6061, y cryfderau tynnol ar ôl diffodd arferol ac oedi wrth ddiffodd am 90 s yw 342MPa a 288MPa yn y drefn honno, a chryfderau'r cynnyrch yw 315MPa a 252MPa, ac mae'r ddau ohonynt yn bodloni safonau perfformiad y sampl.
Mae yna ranbarth â'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.
Trwy ddadansoddiad ANSYS, canfuwyd bod y gyfradd oeri ar y pwynt perfformiad isaf yn y parth diffodd oedi yn y 90au wedi gostwng tua 3.5 ° C yr eiliad, gan arwain at ddatrysiad solet annigonol o'r cyfnod cryfhau cyfnod Mg2Si. Yn ôl yr erthygl hon, gellir gweld bod y pwynt perygl perfformiad yn ymddangos yn yr ardal diffodd oedi wrth gyffordd diffodd arferol ac oedi wrth ddiffodd, ac nid yw ymhell o'r gyffordd, sydd ag arwyddocâd arweiniol pwysig ar gyfer cadw cynffon allwthio yn rhesymol. diwedd gwastraff proses.
Golygwyd gan May Jiang o MAT Aluminium
Amser post: Awst-28-2024
