Stór veggþykkt 6061T6 álblöndu þarf að slökkva eftir heita útpressun. Vegna takmarkana á ósamfelldri útpressun mun hluti sniðsins fara inn í vatnskælingarsvæðið með töf. Þegar haldið er áfram að pressa út næsta stutta hleif mun þessi hluti sniðsins gangast undir seinkun slökkva. Hvernig á að takast á við seinkað slökkvisvæði er mál sem hvert framleiðslufyrirtæki þarf að huga að. Þegar úrgangur úr útpressunarendaferlinu er stuttur eru frammistöðusýnin sem tekin eru stundum hæf og stundum óhæf. Þegar endursýni eru tekin frá hlið er frammistaðan aftur hæf. Þessi grein gefur samsvarandi skýringu með tilraunum.
1. Prófaðu efni og aðferðir
Efnið sem notað er í þessari tilraun er 6061 ál. Efnasamsetning þess, mæld með litrófsgreiningu, er sem hér segir: Hann er í samræmi við GB/T 3190-1996 alþjóðlegan 6061 álsamsetningarstaðal.
Í þessari tilraun var hluti af pressuðu sniðinu tekinn til meðhöndlunar í fastri lausn. 400 mm langa sniðinu var skipt í tvö svæði. Svæði 1 var beint vatnskælt og slökkt. Svæði 2 var kælt í loftinu í 90 sekúndur og síðan vatnskælt. Prófunarmyndin er sýnd á mynd 1.
6061 álprófíllinn sem notaður var í þessari tilraun var pressaður með 4000UST pressuvél. Hitastig mótsins er 500°C, hitastig steypustangarinnar er 510°C, úttakshitastig útblásturs er 525°C, útpressunarhraði er 2,1 mm/s, mikil vatnskæling er notuð í útpressunarferlinu og 400 mm lengd prófunarhlutur er tekinn úr miðju pressuðu fullbúnu sniðinu. Sýnisbreiddin er 150 mm og hæðin er 10,00 mm.
Tókum sýnum var skipt í sundur og síðan endurtekin lausnarmeðferð. Hitastig lausnarinnar var 530°C og lausnartíminn var 4 klst. Eftir að þau voru tekin út voru sýnin sett í stóran vatnstank með 100 mm vatnsdýpt. Stærri vatnsgeymirinn getur tryggt að hitastig vatnsins í vatnsgeyminum breytist lítið eftir að sýnið á svæði 1 er vatnskælt og kemur í veg fyrir að hækkun vatnshitastigsins hafi áhrif á vatnskælingarstyrkinn. Meðan á vatnskælingunni stendur skaltu ganga úr skugga um að hitastig vatnsins sé á bilinu 20-25°C. Slökktu sýnin voru gömul við 165°C*8 klst.
Taktu hluta af sýninu 400 mm langt 30 mm á breidd 10 mm þykkt, og gerðu Brinell hörkupróf. Gerðu 5 mælingar á 10 mm fresti. Taktu meðalgildi 5 Brinell hörku sem Brinell hörku niðurstöður á þessum tímapunkti, og fylgdu hörku breytingamynstrinu.
Vélrænni eiginleikar sniðsins voru prófaðir og togþolnum samhliða hlutanum 60 mm var stjórnað á mismunandi stöðum á 400 mm sýninu til að fylgjast með togeiginleikum og beinbrotastað.
Hitasvið vatnskældu slökkvunar sýnisins og slökkvunar eftir 90s seinkun var hermt í gegnum ANSYS hugbúnað og kælihraði sniðanna á mismunandi stöðum var greind.
2. Tilraunaniðurstöður og greining
2.1 Niðurstöður hörkuprófa
Mynd 2 sýnir hörkubreytingarferil 400 mm langt sýnis sem mælt er með Brinell hörkuprófara (lengd einingarinnar á abscissa táknar 10 mm, og 0 kvarðinn er skillínan á milli venjulegs slökkvibúnaðar og seinkaðs slökkvunar). Það má komast að því að hörku í vatnskælda endanum er stöðug í kringum 95HB. Eftir skilin á milli vatnskælingarslökkvunar og seinkaðrar vatnskælingarslökkvunar á 90. áratugnum, byrjar hörku að minnka, en hnignunarhraði er hægur á fyrstu stigum. Eftir 40 mm (89HB) lækkar hörkan verulega og fer niður í lægsta gildi (77HB) við 80 mm. Eftir 80 mm hélt hörkan ekki áfram að minnka heldur jókst hún að vissu marki. Aukningin var tiltölulega lítil. Eftir 130 mm hélst hörkan óbreytt í kringum 83HB. Það má geta sér til um að vegna áhrifa hitaleiðni hafi kælihraði seinkaðs slökkvihluta breyst.
2.2 Niðurstöður og greining árangursprófa
Tafla 2 sýnir niðurstöður togtilrauna sem gerðar voru á sýnum sem tekin voru frá mismunandi stöðum samhliða hlutans. Það má komast að því að togstyrkur og flæðistyrkur nr. 1 og nr. 2 hafa nánast enga breytingu. Þegar hlutfall seinkaðra slökkviloka eykst sýnir togstyrkur og ávöxtunarstyrkur málmblöndunnar verulega lækkun. Hins vegar er togstyrkur á hverjum sýnatökustað yfir venjulegum styrk. Aðeins á svæðinu með lægstu hörku er afrakstursstyrkurinn lægri en sýnisstaðalinn, frammistaða sýnisins er óhæf.
Mynd 4 sýnir niðurstöður togeiginleika sýnis nr. 3. Á mynd 4 má sjá að eftir því sem lengra er frá skillínunni, því minni er hörku seinka slökkviloksins. Minnkun á hörku gefur til kynna að afköst sýnisins minnki, en hörkan minnkar hægt og minnkar aðeins úr 95HB í um 91HB í lok samhliða hlutans. Eins og sjá má af frammistöðuniðurstöðum í töflu 1 minnkaði togstyrkurinn úr 342MPa í 320MPa fyrir vatnskælingu. Á sama tíma kom í ljós að brotpunktur togsýnis er einnig í lok samhliða hlutans með lægstu hörku. Þetta er vegna þess að það er langt í burtu frá vatnskælingunni, frammistaða málmblöndunnar minnkar og endinn nær togstyrksmörkum fyrst til að mynda hálsmál niður. Að lokum skaltu brjóta frá lægsta frammistöðupunkti og brotstaðan er í samræmi við niðurstöður frammistöðuprófsins.
Mynd 5 sýnir hörkuferil samhliða hluta sýnis nr. 4 og brotastöðu. Það er hægt að komast að því að því lengra sem er frá vatnskælandi skillínunni, því minni er hörku seinka slökkviloksins. Jafnframt er brotastaðurinn einnig í endanum þar sem hörkan er minnst, 86HB brot. Í töflu 2 kemur í ljós að nánast engin plastaflögun er í vatnskælda endanum. Í töflu 1 kemur í ljós að frammistaða sýnisins (togstyrkur 298MPa, afrakstur 266MPa) er verulega skertur. Togstyrkurinn er aðeins 298MPa, sem nær ekki uppskeruþol vatnskælda endans (315MPa). Endurinn hefur myndað háls niður þegar hann er lægri en 315MPa. Fyrir brot varð aðeins teygjanleg aflögun á vatnskælda svæðinu. Þegar streitan hvarf hvarf álagið á vatnskælda endanum. Þar af leiðandi hefur aflögunarmagnið á vatnskælingarsvæðinu í töflu 2 nánast engin breyting. Sýnið brýtur í lok seinkahraða brunans, vansköpuð svæði minnkar og endahörkan er lægst, sem leiðir til verulegrar lækkunar á árangri.
Taktu sýni úr 100% seinkuðu slökkvisvæðinu í lok 400 mm sýnisins. Mynd 6 sýnir hörkuferilinn. Hörku samhliða hlutans minnkar í um 83-84HB og er tiltölulega stöðug. Vegna sama ferlis er frammistaðan nokkurn veginn sú sama. Ekkert augljóst mynstur finnst í beinbrotastöðu. Afköst málmblöndunnar eru lægri en vatnsslökkva sýnisins.
Til að kanna frekar reglusemi frammistöðu og brota var samhliða hluti togsýnisins valinn nálægt lægsta hörkupunkti (77HB). Í töflu 1 kom í ljós að frammistaðan var verulega skert og brotpunkturinn kom fram á lægsta hörkupunktinum á mynd 2.
2.3 ANSYS greiningarniðurstöður
Mynd 7 sýnir niðurstöður ANSYS eftirlíkingar á kælikúrfum á mismunandi stöðum. Sjá má að hitastig sýnisins á vatnskælisvæðinu lækkaði hratt. Eftir 5 sekúndur fór hitastigið niður fyrir 100°C og 80 mm frá skillínunni fór hitinn niður í um 210°C á 90 sekúndum. Meðalhitafall er 3,5°C/s. Eftir 90 sekúndur á lokaloftkælisvæðinu fer hitinn niður í um 360°C, með meðalfallshraða 1,9°C/s.
Með frammistöðugreiningu og hermi niðurstöðum kemur í ljós að frammistaða vatnskælingarsvæðisins og seinkað slökkvisvæði er breytingamynstur sem fyrst minnkar og eykst síðan lítillega. Fyrir áhrifum af vatnskælingu nálægt skillínunni veldur hitaleiðni þess að sýnið á ákveðnu svæði lækkar með minni kælingarhraða en vatnskæling (3,5°C/s). Í kjölfarið féll Mg2Si, sem storknaði í fylkið, í miklu magni á þessu svæði og fór hitinn niður í um 210°C eftir 90 sekúndur. Mikið magn af útfellingu Mg2Si leiddi til minni áhrifa vatnskælingar eftir 90 sek. Magn Mg2Si styrkingarfasa sem fellur út eftir öldrunarmeðferð minnkaði verulega og árangur sýnisins minnkaði í kjölfarið. Hins vegar er seinkað slökkvisvæði langt í burtu frá skillínunni minna fyrir áhrifum af vatnskælingu hitaleiðni og málmblöndun kólnar tiltölulega hægt við loftkælingu (kælihraði 1,9°C/s). Aðeins lítill hluti Mg2Si fasans fellur hægt út og hitinn er 360C eftir 90s. Eftir vatnskælingu er megnið af Mg2Si fasanum enn í fylkinu og það dreifist og fellur út eftir öldrun, sem gegnir styrkjandi hlutverki.
3. Niðurstaða
Það kom í ljós með tilraunum að seinkun slökkva mun valda því að hörku seinka slökkvisvæðisins á mótum venjulegs slökkvibúnaðar og seinklökkunar minnkar fyrst og eykst síðan lítillega þar til hún nær loksins stöðugleika.
Fyrir 6061 álblöndu er togstyrkurinn eftir venjulega slökkvun og seinkun slökkvibúnaðar í 90 sekúndur 342MPa og 288MPa í sömu röð og afrakstursstyrkurinn er 315MPa og 252MPa, sem báðir uppfylla frammistöðustaðla sýna.
Það er svæði með minnstu hörku, sem minnkar úr 95HB í 77HB eftir venjulega slökkvun. Frammistaðan hér er líka sú lægsta, með togstyrk upp á 271MPa og 220MPa uppskeruþol.
Með ANSYS greiningu kom í ljós að kælihraði á lægsta afköstum á tíunda áratugnum minnkaði um það bil 3,5°C á sekúndu, sem leiddi til ófullnægjandi fastrar lausnar styrkingarfasans Mg2Si fasa. Samkvæmt þessari grein má sjá að frammistöðuhættupunkturinn birtist á seinkuðu slökkvisvæðinu á mótum venjulegs slökkvunar og seinkaðs slökkvistarfs, og er ekki langt frá mótunum, sem hefur mikilvæga leiðbeinandi þýðingu fyrir eðlilega varðveislu útpressunarhala. lokaúrgangur.
Ritstýrt af May Jiang frá MAT Aluminum
Birtingartími: 28. ágúst 2024
