मोठ्या भिंतीची जाडी 6061T6 ॲल्युमिनियम मिश्र धातु गरम एक्सट्रूझन नंतर शांत करणे आवश्यक आहे. विलंबित एक्सट्रूजनच्या मर्यादेमुळे, प्रोफाइलचा एक भाग विलंबाने वॉटर-कूलिंग झोनमध्ये प्रवेश करेल. जेव्हा पुढील लहान पिंड बाहेर काढणे चालू ठेवले जाते, तेव्हा प्रोफाइलचा हा भाग विलंबाने शमन होईल. विलंबित शमन क्षेत्राला कसे सामोरे जावे हा प्रत्येक उत्पादन कंपनीने विचार करणे आवश्यक आहे. जेव्हा एक्सट्रूजन टेल एंड प्रक्रिया कचरा लहान असतो, तेव्हा घेतलेले कार्यप्रदर्शन नमुने कधीकधी पात्र आणि कधीकधी अपात्र असतात. बाजूने पुन्हा नमुने घेताना, कामगिरी पुन्हा पात्र ठरते. हा लेख प्रयोगांद्वारे संबंधित स्पष्टीकरण देतो.
1. चाचणी साहित्य आणि पद्धती
या प्रयोगात ६०६१ ॲल्युमिनियम मिश्र धातु वापरण्यात आले आहे. वर्णक्रमीय विश्लेषणाद्वारे मोजलेली त्याची रासायनिक रचना खालीलप्रमाणे आहे: ती GB/T 3190-1996 आंतरराष्ट्रीय 6061 ॲल्युमिनियम मिश्र धातु रचना मानकांचे पालन करते.
या प्रयोगात, एक्सट्रूडेड प्रोफाइलचा एक भाग सॉलिड सोल्यूशन उपचारांसाठी घेण्यात आला. 400 मिमी लांब प्रोफाइल दोन भागात विभागले गेले. क्षेत्र 1 थेट पाण्याने थंड आणि शांत करण्यात आले. क्षेत्र 2 हवेत 90 सेकंदांसाठी थंड केले गेले आणि नंतर पाण्याने थंड केले. चाचणी आकृती आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे.
या प्रयोगात वापरलेले 6061 ॲल्युमिनियम मिश्र धातु प्रोफाइल 4000UST एक्सट्रूडरद्वारे बाहेर काढले गेले. मोल्डचे तापमान 500°C आहे, कास्टिंग रॉडचे तापमान 510°C आहे, एक्सट्रूजन आउटलेटचे तापमान 525°C आहे, एक्सट्रूझन गती 2.1mm/s आहे, एक्स्ट्रुजन प्रक्रियेदरम्यान उच्च-तीव्रतेचे वॉटर कूलिंग वापरले जाते आणि 400 मि.मी. लांबीच्या चाचणीचा तुकडा बाहेर काढलेल्या प्रोफाइलच्या मध्यभागी घेतला जातो. नमुना रुंदी 150 मिमी आणि उंची 10.00 मिमी आहे.
घेतलेल्या नमुन्यांचे विभाजन केले गेले आणि नंतर पुन्हा सोल्यूशन उपचार केले गेले. सोल्यूशनचे तापमान 530 डिग्री सेल्सियस होते आणि सोल्यूशनची वेळ 4 तास होती. त्यांना बाहेर काढल्यानंतर, नमुने 100 मिमी खोली असलेल्या मोठ्या पाण्याच्या टाकीमध्ये ठेवण्यात आले. मोठ्या पाण्याची टाकी खात्री करू शकते की झोन 1 मधील नमुना पाणी-कूल्ड केल्यानंतर पाण्याच्या टाकीमधील पाण्याचे तापमान थोडेसे बदलते, ज्यामुळे पाण्याच्या तापमानात वाढ होण्यापासून पाणी थंड होण्याच्या तीव्रतेवर परिणाम होतो. पाणी थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, पाण्याचे तापमान 20-25°C च्या आत असल्याची खात्री करा. विझवलेले नमुने 165°C*8h वरचे होते.
नमुना 400 मिमी लांब 30 मिमी रुंद 10 मिमी जाड घ्या आणि ब्रिनेल कडकपणा चाचणी करा. प्रत्येक 10 मिमी 5 मोजमाप करा. या टप्प्यावर ब्रिनेल कडकपणा परिणाम म्हणून 5 ब्रिनेल कडकपणाचे सरासरी मूल्य घ्या आणि कडकपणा बदल नमुना पहा.
प्रोफाइलच्या यांत्रिक गुणधर्मांची चाचणी घेण्यात आली आणि तन्य गुणधर्म आणि फ्रॅक्चर स्थानाचे निरीक्षण करण्यासाठी 400 मिमी नमुन्याच्या वेगवेगळ्या स्थानांवर तन्य समांतर विभाग 60 मिमी नियंत्रित केला गेला.
नमुन्याचे वॉटर-कूल्ड क्वेंचिंगचे तापमान फील्ड आणि 90 च्या विलंबानंतर शमन करणे ANSYS सॉफ्टवेअरद्वारे सिम्युलेट केले गेले आणि वेगवेगळ्या पोझिशन्सवरील प्रोफाइलच्या कूलिंग दरांचे विश्लेषण केले गेले.
2. प्रायोगिक परिणाम आणि विश्लेषण
2.1 कठोरता चाचणी परिणाम
आकृती 2 ब्रिनेल कडकपणा परीक्षकाने मोजलेल्या 400 मिमी लांबीच्या नमुन्याचा कडकपणा बदल वक्र दाखवते (ॲब्सिसाची एकक लांबी 10 मिमी दर्शवते, आणि 0 स्केल ही सामान्य शमन आणि विलंबित शमन यांच्यामधील विभाजन रेखा आहे). हे आढळू शकते की वॉटर-कूल्ड एंडवरील कडकपणा सुमारे 95HB वर स्थिर आहे. वॉटर-कूलिंग क्वेंचिंग आणि 90 च्या दशकात विलंबित वॉटर-कूलिंग क्वेंचिंग यामधील विभाजन रेषा संपल्यानंतर, कडकपणा कमी होऊ लागतो, परंतु सुरुवातीच्या टप्प्यात घट होण्याचा वेग कमी असतो. 40mm (89HB) नंतर, कडकपणा झपाट्याने कमी होतो आणि सर्वात कमी मूल्य (77HB) 80mm वर घसरतो. 80 मिमी नंतर, कडकपणा कमी होत राहिला नाही, परंतु काही प्रमाणात वाढला. वाढ तुलनेने कमी होती. 130 मिमी नंतर, कडकपणा सुमारे 83HB वर अपरिवर्तित राहिला. असे अनुमान केले जाऊ शकते की उष्णता वाहक प्रभावामुळे, विलंबित शमन भागाचा शीतलक दर बदलला.
2.2 कामगिरी चाचणी परिणाम आणि विश्लेषण
तक्ता 2 समांतर विभागाच्या वेगवेगळ्या स्थानांवरून घेतलेल्या नमुन्यांवर केलेल्या तन्य प्रयोगांचे परिणाम दर्शविते. हे आढळू शकते की 1 आणि क्रमांक 2 च्या तन्य शक्ती आणि उत्पन्न शक्तीमध्ये जवळजवळ कोणताही बदल झालेला नाही. विलंबित शमन समाप्तीचे प्रमाण जसजसे वाढत जाते, तसतसे मिश्रधातूची तन्य शक्ती आणि उत्पन्न शक्ती लक्षणीय खाली जाणारी प्रवृत्ती दर्शवते. तथापि, प्रत्येक सॅम्पलिंग स्थानावरील तन्य सामर्थ्य मानक शक्तीपेक्षा जास्त आहे. केवळ सर्वात कमी कडकपणा असलेल्या क्षेत्रामध्ये, उत्पादनाची ताकद नमुना मानकापेक्षा कमी आहे, नमुना कामगिरी अयोग्य आहे.
आकृती 4 नमुना क्र. 3 चे तन्य गुणधर्म परिणाम दर्शविते. आकृती 4 वरून असे आढळू शकते की विभाजक रेषेपासून जितके दूर असेल तितकी विलंबित शमन टोकाची कठोरता कमी असेल. कडकपणा कमी होणे सूचित करते की नमुन्याचे कार्यप्रदर्शन कमी झाले आहे, परंतु कडकपणा हळूहळू कमी होतो, केवळ समांतर विभागाच्या शेवटी 95HB वरून 91HB पर्यंत कमी होतो. तक्ता 1 मधील कामगिरीच्या परिणामांवरून पाहिल्याप्रमाणे, पाणी थंड होण्यासाठी तन्य शक्ती 342MPa वरून 320MPa पर्यंत कमी झाली आहे. त्याच वेळी, असे आढळून आले की तन्य नमुन्याचा फ्रॅक्चर बिंदू देखील सर्वात कमी कडकपणासह समांतर विभागाच्या शेवटी आहे. याचे कारण असे की ते पाणी थंड होण्यापासून खूप दूर आहे, मिश्रधातूची कार्यक्षमता कमी होते आणि शेवटचा भाग आधी तन्य शक्तीच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचतो आणि नेकिंग डाउन तयार होतो. शेवटी, सर्वात कमी कार्यप्रदर्शन बिंदूपासून ब्रेक करा आणि ब्रेकची स्थिती कामगिरी चाचणी परिणामांशी सुसंगत आहे.
आकृती 5 नमुना क्रमांक 4 च्या समांतर विभागाची कठोरता वक्र आणि फ्रॅक्चर स्थिती दर्शविते. असे आढळू शकते की वॉटर-कूलिंग डिव्हिडिंग लाइनपासून जितके दूर असेल तितके विलंबित शमन टोकाची कडकपणा कमी होईल. त्याच वेळी, फ्रॅक्चर स्थान देखील शेवटी आहे जेथे कडकपणा सर्वात कमी आहे, 86HB फ्रॅक्चर. तक्ता 2 वरून असे आढळून आले आहे की पाण्याच्या थंड झालेल्या टोकाला जवळजवळ कोणतीही प्लास्टिक विकृती नाही. तक्ता 1 वरून असे आढळून आले आहे की नमुना कामगिरी (तन्य शक्ती 298MPa, उत्पन्न 266MPa) लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे. तन्य शक्ती फक्त 298MPa आहे, जी वॉटर-कूल्ड एंड (315MPa) च्या उत्पन्न शक्तीपर्यंत पोहोचत नाही. जेव्हा ते 315MPa पेक्षा कमी असते तेव्हा शेवट खाली मान तयार करतो. फ्रॅक्चर होण्यापूर्वी, पाण्याने थंड झालेल्या भागात फक्त लवचिक विकृती होते. जसजसा ताण नाहीसा झाला तसतसा पाण्याच्या थंड झालेल्या टोकावरील ताण नाहीसा झाला. परिणामी, टेबल 2 मधील वॉटर-कूलिंग झोनमधील विकृतीचे प्रमाण जवळजवळ बदललेले नाही. विलंबित दर आगीच्या शेवटी नमुना तोडतो, विकृत क्षेत्र कमी होते आणि शेवटची कडकपणा सर्वात कमी असतो, परिणामी कार्यप्रदर्शन परिणामांमध्ये लक्षणीय घट होते.
400 मिमी नमुन्याच्या शेवटी 100% विलंबित शमन क्षेत्रातून नमुने घ्या. आकृती 6 कठोरता वक्र दाखवते. समांतर विभागाची कठोरता सुमारे 83-84HB पर्यंत कमी झाली आहे आणि तुलनेने स्थिर आहे. समान प्रक्रियेमुळे, कामगिरी अंदाजे समान आहे. फ्रॅक्चर स्थितीत कोणताही स्पष्ट नमुना आढळत नाही. मिश्रधातूची कार्यक्षमता पाणी-शमन केलेल्या नमुन्यापेक्षा कमी आहे.
कार्यप्रदर्शन आणि फ्रॅक्चरची नियमितता आणखी एक्सप्लोर करण्यासाठी, तन्य नमुन्याचा समांतर विभाग कठोरपणाच्या सर्वात कमी बिंदू (77HB) जवळ निवडला गेला. तक्ता 1 वरून, असे आढळून आले की कार्यप्रदर्शन लक्षणीयरीत्या कमी झाले आहे आणि फ्रॅक्चर बिंदू आकृती 2 मधील कडकपणाच्या सर्वात कमी बिंदूवर दिसून आला.
2.3 ANSYS विश्लेषण परिणाम
आकृती 7 वेगवेगळ्या पोझिशन्सवर कूलिंग वक्रांच्या ANSYS सिम्युलेशनचे परिणाम दर्शविते. पाणी-कूलिंग क्षेत्रातील नमुन्याचे तापमान झपाट्याने घसरल्याचे दिसून येते. 5s नंतर, तापमान 100°C च्या खाली घसरले आणि विभाजक रेषेपासून 80mm वर, 90s ला तापमान सुमारे 210°C पर्यंत घसरले. सरासरी तापमानात घट 3.5°C/s आहे. टर्मिनल एअर कूलिंग एरियामध्ये 90 सेकंदांनंतर, तापमान 1.9°C/s च्या सरासरी घसरणीसह, सुमारे 360°C पर्यंत घसरते.
कार्यप्रदर्शन विश्लेषण आणि सिम्युलेशन परिणामांद्वारे, असे आढळून आले आहे की पाणी-कूलिंग क्षेत्र आणि विलंबित शमन क्षेत्राची कार्यक्षमता ही बदलाची पद्धत आहे जी प्रथम कमी होते आणि नंतर थोडी वाढते. विभाजक रेषेजवळील पाण्याच्या थंडपणामुळे प्रभावित होऊन, उष्णतेच्या वाहकतेमुळे ठराविक क्षेत्रातील नमुना पाण्याच्या थंड होण्याच्या (3.5°C/s) पेक्षा कमी थंड दराने खाली येतो. परिणामी, Mg2Si, जे मॅट्रिक्समध्ये घट्ट झाले, या भागात मोठ्या प्रमाणात अवक्षेपित झाले आणि तापमान 90 सेकंदांनंतर सुमारे 210°C पर्यंत घसरले. Mg2Si च्या मोठ्या प्रमाणात अवक्षेपणामुळे 90 सेकंदांनंतर पाणी थंड होण्याचा एक छोटासा परिणाम झाला. वृद्धत्वाच्या उपचारानंतर वाढलेल्या Mg2Si बळकटीकरणाच्या टप्प्याचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात कमी झाले आणि नंतर नमुन्याची कार्यक्षमता कमी झाली. तथापि, विभाजक रेषेपासून दूर असलेल्या विलंबित शमन झोनवर पाण्याच्या कूलिंग उष्णतेच्या वहनाचा कमी परिणाम होतो आणि मिश्रधातू हवा थंड होण्याच्या स्थितीत (कूलिंग रेट 1.9°C/s) तुलनेने हळूहळू थंड होतो. Mg2Si अवस्थेतील फक्त एक छोटासा भाग हळूहळू अवक्षेपित होतो आणि 90 नंतर तापमान 360C असते. पाणी थंड झाल्यानंतर, बहुतेक Mg2Si फेज अजूनही मॅट्रिक्समध्ये आहे, आणि वृद्धत्वानंतर ते पसरते आणि अवक्षेपित होते, जे बळकटीची भूमिका बजावते.
3. निष्कर्ष
प्रयोगांद्वारे असे आढळून आले की विलंब शमन केल्याने सामान्य शमन आणि विलंबित शमन यांच्या छेदनबिंदूवर विलंबित शमन झोनची कठोरता प्रथम कमी होईल आणि नंतर ती स्थिर होईपर्यंत थोडीशी वाढेल.
6061 ॲल्युमिनियम मिश्र धातुसाठी, 90 s साठी सामान्य शमन आणि विलंबित क्वेंचिंग नंतरची तन्य शक्ती अनुक्रमे 342MPa आणि 288MPa आहेत आणि उत्पन्न शक्ती 315MPa आणि 252MPa आहेत, जे दोन्ही नमुना कामगिरी मानके पूर्ण करतात.
सर्वात कमी कडकपणा असलेला एक प्रदेश आहे, जो सामान्य शमनानंतर 95HB वरून 77HB पर्यंत कमी केला जातो. 271MPa ची तन्य शक्ती आणि 220MPa ची उत्पन्न सामर्थ्य असलेली, येथील कामगिरी देखील सर्वात कमी आहे.
ANSYS विश्लेषणाद्वारे, असे आढळून आले की 90 च्या दशकातील विलंबित क्वेंचिंग झोनमधील सर्वात कमी कार्यक्षमतेच्या बिंदूवर थंड होण्याचा दर सुमारे 3.5°C प्रति सेकंदाने कमी झाला, परिणामी Mg2Si टप्प्याला बळकट करण्यासाठी अपुरे ठोस समाधान मिळू शकले. या लेखानुसार, हे पाहिले जाऊ शकते की सामान्य क्वेंचिंग आणि विलंबित क्वेंचिंगच्या जंक्शनवर विलंबित शमन क्षेत्रामध्ये कार्यप्रदर्शन धोक्याचा बिंदू दिसून येतो आणि जंक्शनपासून फार दूर नाही, ज्याला एक्सट्रूजन टेल वाजवी ठेवण्यासाठी महत्त्वपूर्ण मार्गदर्शक महत्त्व आहे. प्रक्रिया कचरा समाप्त करा.
MAT ॲल्युमिनियम वरून मे जियांग यांनी संपादित केले
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-28-2024
