Մեծ պատի հաստությամբ 6061T6 ալյումինե համաձուլվածքը տաք արտամղումից հետո պետք է մարել: Անընդհատ արտամղման սահմանափակման պատճառով պրոֆիլի մի մասը ուշացումով կմտնի ջրային հովացման գոտի։ Երբ հաջորդ կարճ ձուլակտորը շարունակվի արտամղումը, պրոֆիլի այս հատվածը կենթարկվի հետաձգված մարման: Ինչպես վարվել հետաձգված մարման տարածքի հետ, այն խնդիրն է, որը պետք է հաշվի առնի յուրաքանչյուր արտադրական ընկերություն: Երբ արտամղման պոչի ավարտի գործընթացի թափոնները կարճ են, վերցված կատարողական նմուշները երբեմն որակավորված են, իսկ երբեմն՝ որակավորված: Կողքից նմուշառում կատարելիս կատարումը կրկին որակավորվում է: Այս հոդվածը տալիս է համապատասխան բացատրությունը փորձերի միջոցով։
1. Փորձարկման նյութեր և մեթոդներ
Այս փորձի մեջ օգտագործված նյութը 6061 ալյումինե խառնուրդ է: Սպեկտրային անալիզի միջոցով չափված նրա քիմիական բաղադրությունը հետևյալն է. Այն համապատասխանում է GB/T 3190-1996 միջազգային 6061 ալյումինի համաձուլվածքի բաղադրության ստանդարտին:
Այս փորձի ժամանակ արտամղված պրոֆիլի մի մասը վերցվել է պինդ լուծույթով մշակման համար։ 400 մմ երկարությամբ պրոֆիլը բաժանված էր երկու հատվածի. Տարածքը 1 ուղղակիորեն ջրով սառեցվել և մարվել է: 2-րդ տարածքը օդում սառեցվել է 90 վայրկյան, այնուհետև՝ ջրով: Փորձարկման դիագրամը ներկայացված է Նկար 1-ում:
6061 ալյումինե համաձուլվածքի պրոֆիլը, որն օգտագործվում էր այս փորձի մեջ, արտամղվել է 4000UST էքստրուդատորի միջոցով: Կաղապարի ջերմաստիճանը 500°C է, ձուլման ձողի ջերմաստիճանը՝ 510°C, արտամղման ելքի ջերմաստիճանը՝ 525°C, արտամղման արագությունը՝ 2,1մմ/վ, արտամղման գործընթացում օգտագործվում է բարձր ինտենսիվության ջրի սառեցում և 400 մմ երկարությամբ թեստը վերցված է էքստրուդացված պատրաստի պրոֆիլի կեսից: Նմուշի լայնությունը 150 մմ է, իսկ բարձրությունը՝ 10,00 մմ:
Վերցված նմուշները բաժանվել են, ապա կրկին ենթարկվել լուծույթով մշակման: Լուծման ջերմաստիճանը եղել է 530°C, իսկ լուծման ժամանակը` 4 ժամ: Դրանք հանելուց հետո նմուշները տեղադրվել են 100մմ ջրի խորությամբ մեծ ջրի բաքում։ Ավելի մեծ ջրի բաքը կարող է ապահովել, որ ջրի բաքում ջրի ջերմաստիճանը փոքր-ինչ փոխվի այն բանից հետո, երբ 1-ին գոտու նմուշը ջրով հովացվի, ինչը թույլ չի տալիս ջրի ջերմաստիճանի բարձրացումը ազդել ջրի հովացման ինտենսիվության վրա: Ջրի հովացման գործընթացում համոզվեք, որ ջրի ջերմաստիճանը լինի 20-25°C միջակայքում: Մարած նմուշները հնեցվել են 165°C*8ժ ջերմաստիճանում:
Վերցրեք նմուշի մի մասը 400 մմ երկարությամբ 30 մմ լայնությամբ 10 մմ հաստությամբ և կատարեք Բրինելի կարծրության թեստ: Կատարեք 5 չափումներ յուրաքանչյուր 10 մմ-ում: Վերցրեք 5 Բրինելի կարծրության միջին արժեքը, քանի որ Բրինելի կարծրությունը ստացվում է այս պահին և դիտեք կարծրության փոփոխության օրինաչափությունը:
Փորձարկվել են պրոֆիլի մեխանիկական հատկությունները, և 60 մմ ձգվող զուգահեռ հատվածը վերահսկվել է 400 մմ նմուշի տարբեր դիրքերում՝ դիտարկելու առաձգական հատկությունները և կոտրվածքի տեղը:
Նմուշի ջրով սառեցված մարման և 90-ականների ուշացումից հետո մարման ջերմաստիճանի դաշտը մոդելավորվել է ANSYS ծրագրաշարի միջոցով, և վերլուծվել են պրոֆիլների սառեցման արագությունները տարբեր դիրքերում:
2. Փորձարարական արդյունքներ և վերլուծություն
2.1 Կարծրության փորձարկման արդյունքներ
Նկար 2-ը ցույց է տալիս 400 մմ երկարությամբ նմուշի կարծրության փոփոխության կորը, որը չափվում է Brinell-ի կարծրության չափիչով (աբսցիսայի միավորի երկարությունը ներկայացնում է 10 մմ, իսկ 0 սանդղակը բաժանարար գիծ է սովորական մարման և հետաձգված մարման միջև): Կարելի է պարզել, որ ջրով հովացվող ծայրի կոշտությունը կայուն է մոտ 95 HB: Ջրային հովացման և 90-ականների ջրով հովացման հետաձգված մարման միջև բաժանարար գծից հետո կարծրությունը սկսում է նվազել, բայց անկման արագությունը վաղ փուլում դանդաղ է: 40 մմ (89 HB) հետո կարծրությունը կտրուկ իջնում է, իսկ 80 մմ-ում նվազում է մինչև ամենացածր արժեքը (77 HB): 80 մմ-ից հետո կարծրությունը չշարունակեց նվազել, այլ որոշ չափով ավելացավ: Աճը համեմատաբար փոքր է եղել։ 130 մմ-ից հետո կարծրությունը մնաց անփոփոխ՝ մոտ 83 HB: Կարելի է ենթադրել, որ ջերմային հաղորդման ազդեցության պատճառով ուշացած մարման մասի հովացման արագությունը փոխվել է։
2.2 Կատարողական թեստի արդյունքներ և վերլուծություն
Աղյուսակ 2-ում ներկայացված են զուգահեռ հատվածի տարբեր դիրքերից վերցված նմուշների վրա կատարված առաձգական փորձերի արդյունքները: Կարելի է պարզել, որ թիվ 1 և թիվ 2 առաձգական ուժը և զիջման ուժը գրեթե չեն փոխվում: Քանի որ ուշացած մարման ծայրերի մասնաբաժինը մեծանում է, համաձուլվածքի առաձգական ուժը և թողունակությունը ցույց են տալիս զգալի նվազման միտում: Այնուամենայնիվ, յուրաքանչյուր նմուշառման վայրում առաձգական ուժը գերազանցում է ստանդարտ ամրությունը: Միայն ամենացածր կարծրություն ունեցող տարածքում, ելքի ուժն ավելի ցածր է, քան նմուշի ստանդարտը, նմուշի կատարումը որակավորված չէ:
Նկար 4-ը ցույց է տալիս թիվ 3 նմուշի առաձգական հատկությունների արդյունքները: Նկար 4-ից կարելի է պարզել, որ որքան հեռու է բաժանարար գծից, այնքան ցածր է ուշացած մարման ծայրի կարծրությունը: Կարծրության նվազումը ցույց է տալիս, որ նմուշի կատարումը նվազում է, բայց կարծրությունը դանդաղ է նվազում՝ զուգահեռ հատվածի վերջում միայն 95ՀԲ-ից իջնելով մոտ 91ՀԲ-ի: Ինչպես երևում է Աղյուսակ 1-ի կատարողականի արդյունքներից, առաձգական ուժը ջրի հովացման համար նվազել է 342 ՄՊա-ից մինչև 320 ՄՊա: Միաժամանակ պարզվել է, որ ձգվող նմուշի կոտրվածքի կետը նույնպես գտնվում է նվազագույն կարծրությամբ զուգահեռ հատվածի վերջում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն հեռու է ջրային հովացումից, խառնուրդի կատարողականությունը նվազում է, և վերջը հասնում է առաձգական ուժի սահմանին առաջինը, որպեսզի ձևավորվի պարանոց: Վերջապես, անջատեք կատարողականի ամենացածր կետից, և ընդմիջման դիրքը համահունչ է կատարողականի թեստի արդյունքներին:
Նկար 5-ում ներկայացված է թիվ 4 նմուշի զուգահեռ հատվածի կարծրության կորը և կոտրվածքի դիրքը: Կարելի է պարզել, որ որքան հեռու է ջրային հովացման բաժանարար գծից, այնքան ցածր է ուշացած մարման ծայրի կարծրությունը: Միևնույն ժամանակ, կոտրվածքի տեղը նույնպես գտնվում է վերջում, որտեղ կարծրությունն ամենացածրն է՝ 86 HB կոտրվածքներ: Աղյուսակ 2-ից պարզվում է, որ ջրի հովացման ծայրում գրեթե չկա պլաստիկ դեֆորմացիա: Աղյուսակ 1-ից պարզվում է, որ նմուշի կատարողականը (առաձգական ուժը 298 ՄՊա, ելքը 266 ՄՊա) զգալիորեն նվազել է: Առաձգական ուժը կազմում է ընդամենը 298 ՄՊա, որը չի հասնում ջրով հովացվող ծայրի թողունակությանը (315 ՄՊա): Վերջը ձևավորել է պարանոց, երբ այն ցածր է 315 ՄՊա-ից: Մինչ կոտրվածքը ջրով հովացվող հատվածում առաջացել է միայն առաձգական դեֆորմացիա: Երբ սթրեսն անհետացավ, ջրով սառեցված ծայրի լարվածությունը անհետացավ: Արդյունքում, Աղյուսակ 2-ում ջրային հովացման գոտում դեֆորմացիայի քանակությունը գրեթե չի փոխվել: Նմուշը կոտրվում է հետաձգված արագության կրակի վերջում, դեֆորմացված տարածքը կրճատվում է, իսկ վերջի կարծրությունը ամենացածրն է, ինչը հանգեցնում է կատարողականի արդյունքների զգալի կրճատմանը:
Վերցրեք նմուշներ 400 մմ նմուշի վերջում 100% հետաձգված մարման տարածքից: Նկար 6-ը ցույց է տալիս կարծրության կորը: Զուգահեռ հատվածի կարծրությունը կրճատվել է մոտ 83-84HB և համեմատաբար կայուն է: Նույն գործընթացի շնորհիվ կատարումը մոտավորապես նույնն է։ Կոտրվածքի դիրքում ակնհայտ օրինաչափություն չի հայտնաբերվել: Համաձուլվածքի արդյունավետությունը ավելի ցածր է, քան ջրով հանգցված նմուշինը:
Կատարման և կոտրվածքի օրինաչափությունը հետագայում ուսումնասիրելու համար առաձգական նմուշի զուգահեռ հատվածն ընտրվել է կարծրության ամենացածր կետի մոտ (77HB): Աղյուսակ 1-ից պարզվեց, որ կատարողականը զգալիորեն կրճատվել է, և կոտրվածքի կետը հայտնվել է Նկար 2-ի կարծրության ամենացածր կետում:
2.3 ANSYS վերլուծության արդյունքները
Նկար 7-ում ներկայացված են տարբեր դիրքերում հովացման կորերի ANSYS մոդելավորման արդյունքները: Կարելի է տեսնել, որ նմուշի ջերմաստիճանը ջրի հովացման տարածքում արագորեն իջել է: 5 վրկ հետո ջերմաստիճանը իջել է 100°C-ից ցածր, իսկ բաժանարար գծից 80 մմ հեռավորության վրա ջերմաստիճանը 90-ականներին իջել է մինչև մոտ 210°C: Ջերմաստիճանի միջին անկումը 3,5°C/վ է։ Օդի սառեցման տերմինալային տարածքում 90 վայրկյան հետո ջերմաստիճանը իջնում է մինչև մոտ 360°C՝ 1,9°C/վ անկման միջին արագությամբ:
Կատարման վերլուծության և սիմուլյացիայի արդյունքների միջոցով պարզվել է, որ ջրային հովացման տարածքի և հետաձգված մարման տարածքի կատարումը փոփոխության օրինաչափություն է, որը սկզբում նվազում է, այնուհետև մի փոքր ավելանում: Ջրի սառեցման ազդեցության տակ բաժանարար գծի մոտ ջերմային հաղորդունակությունը հանգեցնում է նրան, որ նմուշը որոշակի տարածքում ընկնում է ջրի սառեցման արագությամբ (3,5°C/վ) ավելի ցածր սառեցման արագությամբ: Արդյունքում Mg2Si-ն, որը կարծրացավ մատրիցայի մեջ, մեծ քանակությամբ նստեց այս տարածքում, և ջերմաստիճանը 90 վայրկյան հետո իջավ մինչև մոտ 210°C։ Տեղացած Mg2Si-ի մեծ քանակությունը հանգեցրեց 90 վրկ հետո ջրի սառեցման ավելի փոքր ազդեցության: Ծերացման բուժումից հետո առաջացած Mg2Si-ի ամրապնդման փուլի քանակը զգալիորեն կրճատվել է, իսկ նմուշի կատարումը հետագայում նվազել է: Այնուամենայնիվ, բաժանարար գծից հեռու ուշացած մարման գոտին ավելի քիչ է ազդում ջրի հովացման ջերմության հաղորդման վրա, և համաձուլվածքը համեմատաբար դանդաղ է սառչում օդի հովացման պայմաններում (սառեցման արագությունը 1,9°C/վ): Mg2Si փուլի միայն մի փոքր մասն է դանդաղ նստում, և 90-ական թվականներից հետո ջերմաստիճանը կազմում է 360C: Ջրի սառեցումից հետո Mg2Si փուլի մեծ մասը դեռ մատրիցայում է, և ծերացումից հետո այն ցրվում և նստում է, ինչը ուժեղացնող դեր է խաղում:
3. Եզրակացություն
Փորձերի միջոցով պարզվել է, որ հետաձգված մարման արդյունքում նորմալ մարման և հետաձգված մարման խաչմերուկում հետաձգված մարման գոտու կարծրությունը սկզբում կնվազի, այնուհետև մի փոքր կբարձրանա, մինչև այն վերջնականապես կայունանա:
6061 ալյումինի համաձուլվածքի համար առաձգական ուժերը սովորական մարումից և հետաձգված մարումից հետո 90 վրկ են համապատասխանաբար 342 ՄՊա և 288 ՄՊա, իսկ թողունակությունը՝ 315 ՄՊա և 252 ՄՊա, որոնք երկուսն էլ համապատասխանում են նմուշի կատարողականի չափանիշներին:
Կա ամենացածր կարծրություն ունեցող շրջան, որը նորմալ մարելուց հետո 95HB-ից նվազում է մինչև 77HB: Այստեղ կատարողականը նաև ամենացածրն է՝ 271 ՄՊա առաձգական ուժով և 220 ՄՊա զիջման ուժով:
ANSYS-ի վերլուծության միջոցով պարզվել է, որ 90-ականների հետաձգված մարման գոտում հովացման արագությունը ցածր կատարողական կետում նվազել է մոտավորապես 3,5°C-ով վայրկյանում, ինչի հետևանքով ուժեղացման փուլի Mg2Si փուլի անբավարար պինդ լուծում է: Համաձայն այս հոդվածի, երևում է, որ կատարման վտանգի կետը հայտնվում է հետաձգվող մարման տարածքում՝ նորմալ մարման և հետաձգված մարման միացման վայրում և գտնվում է հանգույցից ոչ հեռու, ինչը կարևոր ուղղորդող նշանակություն ունի էքստրուզիայի պոչի ողջամիտ պահպանման համար։ վերջնական գործընթացի թափոններ.
Խմբագրվել է May Jiang-ի կողմից MAT Aluminium-ից
Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 28-2024
