დიდი კედლის სისქის 6061T6 ალუმინის შენადნობის ჩაქრობა საჭიროა ცხელი ექსტრუზიის შემდეგ. უწყვეტი ექსტრუზიის შეზღუდვის გამო პროფილის ნაწილი დაგვიანებით შევა წყლის გაგრილების ზონაში. როდესაც შემდეგი მოკლე ღვეზელი გაგრძელდება დაწნეხვა, პროფილის ეს ნაწილი დაგვიანებულ ჩაქრობას გაივლის. როგორ გავუმკლავდეთ დაგვიანებულ ჩაქრობის არეალს, არის საკითხი, რომელიც უნდა განიხილოს ყველა მწარმოებელმა კომპანიამ. როდესაც ექსტრუზიის კუდის პროცესის ნარჩენები მოკლეა, აღებული შესრულების ნიმუშები ზოგჯერ კვალიფიცირებულია და ზოგჯერ არაკვალიფიცირებული. გვერდიდან შერჩევისას, შესრულება კვლავ კვალიფიცირებულია. ამ სტატიაში მოცემულია შესაბამისი ახსნა ექსპერიმენტებით.
1. ტესტის მასალები და მეთოდები
ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული მასალა არის 6061 ალუმინის შენადნობი. სპექტრული ანალიზით გაზომილი მისი ქიმიური შემადგენლობა შემდეგია: იგი შეესაბამება GB/T 3190-1996 საერთაშორისო 6061 ალუმინის შენადნობის შემადგენლობის სტანდარტს.
ამ ექსპერიმენტში, წნეხილი პროფილის ნაწილი იქნა აღებული მყარი ხსნარის დასამუშავებლად. 400 მმ სიგრძის პროფილი ორ ზონად იყო დაყოფილი. არეალი 1 პირდაპირ გაცივდა წყლით და ჩაქრა. ზონა 2 გაცივდა ჰაერში 90 წამის განმავლობაში და შემდეგ გაცივდა წყლით. ტესტის დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე 1.
6061 ალუმინის შენადნობის პროფილი, რომელიც გამოიყენებოდა ამ ექსპერიმენტში, დაწნეხდა 4000UST ექსტრუდერის მიერ. ყალიბის ტემპერატურაა 500°C, ჩამოსხმის ღეროს ტემპერატურა 510°C, ექსტრუზიის გამოსასვლელი ტემპერატურა 525°C, ექსტრუზიის სიჩქარე 2.1 მმ/წმ, ექსტრუზიის პროცესში გამოიყენება მაღალი ინტენსივობის წყლის გაგრილება და 400 მმ. სიგრძის საცდელი ნაწილი აღებულია დასრულებული პროფილის შუა ნაწილიდან. ნიმუშის სიგანე არის 150 მმ და სიმაღლე 10.00 მმ.
აღებული ნიმუშები დაყოფილი იყო და შემდეგ კვლავ დაექვემდებარა ხსნარებით დამუშავებას. ხსნარის ტემპერატურა იყო 530°C, ხოლო ხსნარის დრო 4 საათი. მათი ამოღების შემდეგ, ნიმუშები მოთავსებული იქნა წყლის დიდ ავზში, რომლის სიღრმე იყო 100 მმ. უფრო დიდი წყლის ავზს შეუძლია უზრუნველყოს, რომ წყლის ავზში წყლის ტემპერატურა ოდნავ შეიცვლება მას შემდეგ, რაც 1 ზონაში ნიმუში წყლით გაცივდება, რაც ხელს უშლის წყლის ტემპერატურის მატებას წყლის გაგრილების ინტენსივობაზე ზემოქმედებისგან. წყლის გაგრილების პროცესში დარწმუნდით, რომ წყლის ტემპერატურა 20-25°C-ის ფარგლებშია. ჩამქრალი ნიმუშები დაძველდა 165°C*8სთ-ზე.
აიღეთ ნიმუშის ნაწილი 400მმ სიგრძით 30მმ სიგანით 10მმ სისქით და შეასრულეთ ბრინელის სიხისტის ტესტი. გააკეთეთ 5 გაზომვა ყოველ 10 მმ-ში. აიღეთ 5 ბრინელის სიხისტის საშუალო მნიშვნელობა, როგორც ამ ეტაპზე ბრინელის სიხისტის შედეგი და დააკვირდით სიხისტის ცვლილების სქემას.
შემოწმდა პროფილის მექანიკური თვისებები და დაჭიმვის პარალელური მონაკვეთი 60 მმ კონტროლირებადი იყო 400 მმ ნიმუშის სხვადასხვა პოზიციებზე, რათა დაკვირვებოდეს დაჭიმვის თვისებები და მოტეხილობის მდებარეობა.
ნიმუშის წყლის გაგრილების ჩაქრობის ტემპერატურული ველი და 90-იანი წლების დაგვიანების შემდეგ ჩაქრობა სიმულირებული იყო ANSYS პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით და გაანალიზდა პროფილების გაგრილების სიჩქარე სხვადასხვა პოზიციებზე.
2. ექსპერიმენტული შედეგები და ანალიზი
2.1 სიხისტე ტესტის შედეგები
სურათი 2 გვიჩვენებს 400 მმ სიგრძის ნიმუშის სიხისტის ცვლილების მრუდი, რომელიც იზომება ბრინელის სიხისტის შემმოწმებლის მიერ (აბსცისის ერთეული სიგრძე წარმოადგენს 10 მმ-ს, ხოლო 0 მასშტაბი არის გამყოფი ხაზი ნორმალურ ჩაქრობასა და დაგვიანებულ ჩაქრობას შორის). შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ სიმტკიცე წყლის გაცივებულ ბოლოში სტაბილურია დაახლოებით 95 HB. წყლის გაგრილების ჩაქრობასა და დაგვიანებულ 90-იანი წლების წყლის გაგრილების ჩაქრობას შორის გამყოფი ხაზის შემდეგ, სიმტკიცე იწყებს კლებას, მაგრამ კლების სიჩქარე ადრეულ ეტაპზე ნელია. 40 მმ (89 HB) შემდეგ, სიმტკიცე მკვეთრად ეცემა და მცირდება ყველაზე დაბალ მნიშვნელობამდე (77 HB) 80 მმ-ზე. 80 მმ-ის შემდეგ, სიხისტე არ აგრძელებდა შემცირებას, მაგრამ გარკვეულწილად გაიზარდა. ზრდა შედარებით მცირე იყო. 130 მმ-ის შემდეგ, სიხისტე უცვლელი დარჩა დაახლოებით 83 HB. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სითბოს გამტარობის ეფექტის გამო შეიცვალა დაგვიანებული ჩაქრობის ნაწილის გაგრილების სიჩქარე.
2.2 შესრულების ტესტის შედეგები და ანალიზი
ცხრილი 2 გვიჩვენებს პარალელური მონაკვეთის სხვადასხვა პოზიციიდან აღებულ ნიმუშებზე ჩატარებული დაჭიმვის ცდების შედეგებს. შეიძლება აღმოვაჩინოთ, რომ No1 და No2-ის ჭიმვის სიძლიერე და წევის სიმტკიცე თითქმის არ იცვლება. როდესაც იზრდება დაგვიანებული ჩაქრობის ბოლოების პროპორცია, შენადნობის დაჭიმვის სიძლიერე და გამძლეობა აჩვენებს მნიშვნელოვან დაღმავალ ტენდენციას. თუმცა, დაჭიმვის სიძლიერე სინჯის აღების თითოეულ ადგილას აღემატება სტანდარტულ სიმტკიცეს. მხოლოდ ყველაზე დაბალი სიხისტის უბანში, მოსავლიანობის სიძლიერე უფრო დაბალია, ვიდრე ნიმუშის სტანდარტი, ნიმუშის შესრულება არაკვალიფიცირებულია.
სურათი 4 გვიჩვენებს No3 ნიმუშის დაჭიმვის თვისებების შედეგებს. სურათი 4-დან ჩანს, რომ რაც უფრო შორს არის გამყოფი ხაზი, მით უფრო დაბალია დაყოვნებული ჩაქრობის ბოლოს სიმტკიცე. სიხისტის შემცირება მიუთითებს, რომ ნიმუშის შესრულება მცირდება, მაგრამ სიმტკიცე მცირდება ნელა, მხოლოდ მცირდება 95HB-დან დაახლოებით 91HB-მდე პარალელური მონაკვეთის ბოლოს. როგორც ჩანს მუშაობის შედეგებიდან ცხრილში 1, დაჭიმვის სიმტკიცე შემცირდა 342MPa-დან 320MPa-მდე წყლის გაგრილებისთვის. ამავე დროს, აღმოჩნდა, რომ დაჭიმვის ნიმუშის მოტეხილობის წერტილი ასევე არის ყველაზე დაბალი სიხისტის მქონე პარალელური მონაკვეთის ბოლოს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ის შორს არის წყლის გაგრილებისგან, შენადნობის შესრულება მცირდება და ბოლო აღწევს დაჭიმვის სიმტკიცის ზღვარს, რათა ჩამოყალიბდეს კისერი. და ბოლოს, შესვენება შესრულების ყველაზე დაბალი წერტილიდან და შესვენების პოზიცია შეესაბამება შესრულების ტესტის შედეგებს.
ნახაზი 5 გვიჩვენებს No4 ნიმუშის პარალელური მონაკვეთის სიხისტის მრუდი და მოტეხილობის პოზიცია. შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ რაც უფრო შორს არის წყლის გაგრილების გამყოფი ხაზი, მით უფრო დაბალია დაყოვნებული ჩაქრობის ბოლოს სიხისტე. ამავდროულად, მოტეხილობის ადგილი ასევე არის ბოლოში, სადაც სიმტკიცე ყველაზე დაბალია, 86 HB მოტეხილობები. ცხრილიდან 2, აღმოჩნდა, რომ თითქმის არ არის პლასტიკური დეფორმაცია წყლის გაგრილებულ ბოლოში. ცხრილიდან 1, აღმოჩნდა, რომ ნიმუშის შესრულება (დაჭიმვის სიძლიერე 298 MPa, გამოსავლიანობა 266 MPa) მნიშვნელოვნად შემცირდა. დაჭიმვის სიძლიერე არის მხოლოდ 298 MPa, რომელიც არ აღწევს წყლის გაგრილებული ბოლოს (315MPa) გამძლეობას. ბოლო ჩამოყალიბებულია ქვევით, როდესაც ის 315 მპა-ზე დაბალია. მოტეხილობამდე მხოლოდ ელასტიური დეფორმაცია ხდებოდა წყლის გაცივებულ ადგილას. როგორც სტრესი გაქრა, წყლის გაგრილების ბოლოში დაძაბულობა გაქრა. შედეგად, დეფორმაციის რაოდენობა მე-2 ცხრილში წყლის გაგრილების ზონაში თითქმის არ იცვლება. ნიმუში იშლება დაგვიანებული სიჩქარის ხანძრის ბოლოს, დეფორმირებული ფართობი მცირდება და ბოლო სიმტკიცე არის ყველაზე დაბალი, რაც იწვევს შესრულების შედეგების მნიშვნელოვან შემცირებას.
აიღეთ ნიმუშები 100%-ით დაგვიანებული ჩაქრობის ადგილიდან 400 მმ-იანი ნიმუშის ბოლოს. სურათი 6 გვიჩვენებს სიხისტის მრუდს. პარალელური მონაკვეთის სიმტკიცე მცირდება დაახლოებით 83-84HB-მდე და შედარებით სტაბილურია. იგივე პროცესის გამო, შესრულება დაახლოებით იგივეა. მოტეხილობის პოზიციაში აშკარა ნიმუში არ არის ნაპოვნი. შენადნობის შესრულება უფრო დაბალია, ვიდრე წყალში ჩამქრალი ნიმუშის.
შესრულებისა და მოტეხილობის კანონზომიერების შემდგომი შესწავლის მიზნით, დაჭიმვის ნიმუშის პარალელური მონაკვეთი შეირჩა სიხისტის ყველაზე დაბალ წერტილთან (77HB). ცხრილიდან 1, აღმოჩნდა, რომ შესრულება მნიშვნელოვნად შემცირდა და მოტეხილობის წერტილი გამოჩნდა სიხისტის ყველაზე დაბალ წერტილზე 2-ში.
2.3 ANSYS ანალიზის შედეგები
ნახაზი 7 გვიჩვენებს გაგრილების მრუდების ANSYS სიმულაციის შედეგებს სხვადასხვა პოზიციებზე. ჩანს, რომ ნიმუშის ტემპერატურა წყლის გაგრილების ზონაში სწრაფად დაეცა. 5 წამის შემდეგ ტემპერატურა დაეცა 100°C-მდე დაბლა, ხოლო გამყოფი ხაზიდან 80 მმ-ზე ტემპერატურა დაეცა დაახლოებით 210°C-მდე 90-იან წლებში. საშუალო ტემპერატურის ვარდნაა 3,5°C/წმ. ტერმინალის ჰაერის გაგრილების ზონაში 90 წამის შემდეგ ტემპერატურა ეცემა დაახლოებით 360°C-მდე, საშუალო ვარდნის სიჩქარით 1,9°C/წმ.
შესრულების ანალიზისა და სიმულაციის შედეგების საშუალებით აღმოჩნდა, რომ წყლის გაგრილების არეალის და დაგვიანებული ჩაქრობის არეალის მოქმედება არის ცვლილების ნიმუში, რომელიც ჯერ მცირდება და შემდეგ ოდნავ იზრდება. გამყოფი ხაზის მახლობლად წყლის გაგრილების ზეგავლენით, სითბოს გამტარობა იწვევს ნიმუშის გარკვეულ ზონაში ვარდნას წყლის გაგრილების სიჩქარით ნაკლები გაგრილების სიჩქარით (3,5°C/წმ). შედეგად, Mg2Si, რომელიც გამაგრდა მატრიცაში, დიდი რაოდენობით ილექება ამ არეში და ტემპერატურა დაახლოებით 210°C-მდე დაეცა 90 წამის შემდეგ. დალექილმა Mg2Si-ის დიდმა რაოდენობამ გამოიწვია წყლის გაგრილების უფრო მცირე ეფექტი 90 წამის შემდეგ. დაბერების მკურნალობის შემდეგ დალექილი Mg2Si გაძლიერების ფაზის რაოდენობა მნიშვნელოვნად შემცირდა და შემდგომში შემცირდა ნიმუშის შესრულება. თუმცა, დაყოვნებული ჩაქრობის ზონა გამყოფი ხაზიდან შორს ნაკლებად განიცდის წყლის გაგრილების სითბოს გამტარობას და შენადნობი შედარებით ნელა გაცივდება ჰაერის გაგრილების პირობებში (გაციების სიჩქარე 1,9°C/წმ). Mg2Si ფაზის მხოლოდ მცირე ნაწილი ნელ-ნელა ილექება და ტემპერატურა 90-იანი წლების შემდეგ 360C-ია. წყლის გაგრილების შემდეგ, Mg2Si ფაზის უმეტესი ნაწილი ჯერ კიდევ მატრიცაშია, და ის იშლება და გროვდება დაბერების შემდეგ, რაც გამაძლიერებელ როლს ასრულებს.
3. დასკვნა
ექსპერიმენტების შედეგად დადგინდა, რომ დაგვიანებული ჩაქრობა გამოიწვევს დაგვიანებული ჩაქრობის ზონის სიმტკიცეს ნორმალური ჩაქრობისა და დაგვიანებული ჩაქრობის კვეთაზე, ჯერ შემცირდება და შემდეგ ოდნავ გაიზრდება, სანამ საბოლოოდ დასტაბილურდება.
6061 ალუმინის შენადნობისთვის, დაჭიმვის სიძლიერე ნორმალური ჩაქრობის და დაგვიანებული ჩაქრობის შემდეგ 90 წამის განმავლობაში არის 342MPa და 288MPa შესაბამისად, და გამოსავლიანობის სიძლიერეა 315MPa და 252MPa, რომლებიც აკმაყოფილებს ნიმუშის შესრულების სტანდარტებს.
არის ყველაზე დაბალი სიხისტის რეგიონი, რომელიც ნორმალური ჩაქრობის შემდეგ მცირდება 95HB-დან 77HB-მდე. აქ შესრულება ასევე ყველაზე დაბალია, დაჭიმვის სიძლიერით 271 MPa და გამძლეობით 220 MPa.
ANSYS-ის ანალიზის შედეგად დადგინდა, რომ გაგრილების სიჩქარე ყველაზე დაბალ ეფექტურ წერტილში 90-იანების დაგვიანებული ჩაქრობის ზონაში შემცირდა დაახლოებით 3.5°C-ით წამში, რის შედეგადაც გამაგრების ფაზის Mg2Si ფაზის არასაკმარისი მყარი ხსნარი იყო. ამ სტატიის მიხედვით, ჩანს, რომ შესრულების საშიშროების წერტილი ჩნდება დაგვიანებული ჩაქრობის ზონაში ნორმალური ჩაქრობისა და დაგვიანებული ჩაქრობის შეერთების ადგილზე და არც ისე შორს არის შეერთებისგან, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვანი სახელმძღვანელო მნიშვნელობა ექსტრუზიის კუდის გონივრული შეკავებისთვის. დასრულების პროცესის ნარჩენები.
რედაქტირებულია May Jiang-ის მიერ MAT Aluminum-დან
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-28-2024
