יש להרוות עובי קיר גדול 6061T6 סגסוגת אלומיניום לאחר שחול חם. בשל מגבלת שחול לא רצוף, חלק מהפרופיל ייכנס לאזור קירור המים בעיכוב. כאשר ממשיכים לחולל את המטילה הקצרה הבאה, חלק זה של הפרופיל יעבור מרווה מעוכב. כיצד להתמודד עם אזור המרווה המתעכב הוא נושא שכל חברת הפקה צריכה לקחת בחשבון. כאשר פסולת תהליך הקצה של זנב החליטה קצרה, דגימות הביצועים שנלקחו לעיתים מוסמכות ולעיתים אינן מוסמכות. בעת דגימה מחודשת מהצד, הביצועים מוסמכים שוב. מאמר זה נותן את ההסבר המתאים באמצעות ניסויים.
1. חומרי בדיקה ושיטות
החומר המשמש בניסוי זה הוא 6061 סגסוגת אלומיניום. ההרכב הכימי שלה שנמדד על ידי ניתוח ספקטרלי הוא כדלקמן: הוא עומד בתקן GB/T 3190-1996 בינלאומי 6061 תקן הרכב סגסוגת אלומיניום.
בניסוי זה נלקח חלק מהפרופיל המוחלט לטיפול בתמיסה מוצקה. הפרופיל הארוך 400 מ"מ חולק לשני אזורים. שטח 1 היה מקורר במים ישירות ומרווה. שטח 2 התקרר באוויר במשך 90 שניות ואז מקורר במים. תרשים הבדיקה מוצג באיור 1.
פרופיל סגסוגת האלומיניום 6061 ששימש בניסוי זה הוחלף על ידי מכבש 4000UST. טמפרטורת העובש היא 500 מעלות צלזיוס, טמפרטורת מוט היציקה היא 510 מעלות צלזיוס, טמפרטורת יציאת החליטה היא 525 מעלות צלזיוס, מהירות ההחלישה היא 2.1 מ"מ/שניות, קירור מים בעוצמה גבוהה משמש בתהליך שחול ו -400 מ"מ חתיכת מבחן אורך נלקחת מאמצע הפרופיל המוגמר המוחלט. רוחב הדגימה הוא 150 מ"מ והגובה הוא 10.00 מ"מ.
הדגימות שנלקחו חולקו ואז היו נתונים לטיפול בפתרונות שוב. טמפרטורת הפיתרון הייתה 530 מעלות צלזיוס וזמן הפתרון היה 4 שעות. לאחר הוצאתם החוצה, הדגימות הונחו במיכל מים גדול בעומק מים של 100 מ"מ. מיכל המים הגדול יותר יכול להבטיח כי טמפרטורת המים במיכל המים ישתנה מעט לאחר הדגימה באזור 1 מקוררת במים, ומונעת את העלייה בטמפרטורת המים מהשפעה על עוצמת קירור המים. בתהליך קירור המים, וודאו כי טמפרטורת המים נמצאת בטווח של 20-25 מעלות צלזיוס. הדגימות המרוות היו בגילאי 165 מעלות צלזיוס*8 שעות.
קח חלק מהדגימה בעובי של 400 מ"מ ברוחב 30 מ"מ 10 מ"מ, ובצע מבחן קשיות ברינל. בצע 5 מדידות כל 10 מ"מ. קח את הערך הממוצע של 5 קשיות ברינל כתוצאה מהקשיות של ברינל בנקודה זו, וצפה בתבנית שינוי הקשיות.
התכונות המכניות של הפרופיל נבדקו, והסעיף המקביל של מתיחה 60 מ"מ נשלט במיקומים שונים של מדגם 400 מ"מ כדי לצפות בתכונות מתיחה ובמיקום השבר.
שדה הטמפרטורה של המרווה מקורר במים של הדגימה והמרווה לאחר עיכוב של שנות ה -90 הדומה באמצעות תוכנת ANSYS, ושיעורי הקירור של הפרופילים במיקומים שונים נותחו.
2. תוצאות וניתוח ניסיוניות
2.1 תוצאות בדיקת קשיות
איור 2 מציג את עקומת שינוי הקשיות של מדגם באורך 400 מ"מ שנמדד על ידי בודק קשיות ברינל (אורך היחידה של האבסיסה מייצג 10 מ"מ, וסולם 0 הוא קו ההפרדה בין מרווה רגיל לרגיעה מעוכבת). ניתן למצוא כי הקשיות בקצה מקורר המים יציבה בסביבות 95HB. לאחר הקו המפריד בין מרווה קירור מים לעיכוב של קירור מים של שנות ה -90, הקשיות מתחילה לרדת, אך קצב הירידה איטי בשלב המוקדם. לאחר 40 מ"מ (89HB), הקשיות יורדת בחדות, ויורדת לערך הנמוך ביותר (77HB) בגובה 80 מ"מ. לאחר 80 מ"מ, הקשיות לא המשיכה לרדת, אלא גדלה במידה מסוימת. העלייה הייתה קטנה יחסית. לאחר 130 מ"מ, הקשיות נותרה ללא שינוי בסביבות 83HB. ניתן לשער כי בשל השפעת הולכת החום, קצב הקירור של החלק המרווה המתעכב השתנה.
2.2 תוצאות בדיקות ביצועים וניתוח
טבלה 2 מציגה את תוצאות ניסויי מתיחה שנערכו על דגימות שנלקחו ממיקומים שונים של החלק המקביל. ניתן למצוא כי לחוזק המתיחה וכוח התשואה של מספר 1 ומס '2 אין כמעט שינוי. ככל שחלקם של קצוות המרווה המתעכבים עולה, חוזק המתיחה וחוזק התשואה של הסגסוגת מראים מגמה משמעותית כלפי מטה. עם זאת, חוזק המתיחה בכל מיקום דגימה הוא מעל לחוזק הסטנדרטי. רק באזור עם הקשיות הנמוכה ביותר, חוזק התשואה נמוך מתקן המדגם, ביצועי המדגם אינם מוסמכים.
איור 4 מציג את תכונות תכונות המתיחה של מדגם מס '3. ניתן למצוא מאיור 4 כי ככל שהרחק מהקו המפריד, ככל שהקשיות של הקצה המרווה המתעכב. הירידה בקשיות מצביעה על כך שביצועי הדגימה מצטמצמים, אך הקשיות פוחתת לאט, ורק יורדת מ- 95HB לכ- 91HB בסוף החלק המקביל. כפי שניתן לראות מתוצאות הביצועים בטבלה 1, חוזק המתיחה ירד מ- 342MPA ל- 320MPA לקירור מים. במקביל, נמצא כי נקודת השבר של דגימת המתיחה נמצאת גם בסוף החלק המקביל עם הקשיות הנמוכה ביותר. הסיבה לכך היא שהיא רחוקה מקירור המים, ביצועי הסגסוגת מצטמצמים והסוף מגיע תחילה למגבלת חוזק המתיחה כדי ליצור צווארון. לבסוף, הפסקה מנקודת הביצועים הנמוכה ביותר, ומיקום ההפסקה עולה בקנה אחד עם תוצאות בדיקת הביצועים.
איור 5 מציג את עקומת הקשיות של החלק המקביל במדגם מס '4 ואת מיקום השבר. ניתן למצוא כי ככל שהרחק יותר מקו ההפרדה בקירור המים, ככל שהקשיות של הקצה המרווה המתעכב. במקביל, מיקום השבר נמצא גם בסוף בו הקשיות היא הנמוכה ביותר, שברים של 86 כ"ס. מלוח 2 נמצא כי כמעט אין עיוות פלסטי בקצה מקורר המים. מלוח 1 נמצא כי ביצועי המדגם (חוזק מתיחה 298MPA, תפוקה 266MPA) מצטמצמים משמעותית. חוזק המתיחה הוא רק 298MPA, שאינו מגיע לחוזק התשואה של הקצה מקורר המים (315MPa). הסוף יצר צוואר כאשר הוא נמוך מ- 315MPa. לפני שבר, רק עיוות אלסטי התרחש באזור מקורר המים. כאשר הלחץ נעלם, הזן בקצה מקורר המים נעלם. כתוצאה מכך, לכמות העיוות באזור קירור המים בטבלה 2 כמעט אין שינוי. הדגימה נשברת בסוף שריפת התעריף המעוכבת, האזור המעוות מצטמצם, וקשיות הסוף היא הנמוכה ביותר, וכתוצאה מכך ירידה משמעותית בתוצאות הביצועים.
קח דגימות מאזור המרווה המתעכב של 100% בסוף הדגימה של 400 מ"מ. איור 6 מציג את עקומת הקשיות. הקשיות של החלק המקביל מצטמצמת לכ- 83-84HB בערך ויציבה יחסית. בשל אותו תהליך, הביצועים זהים בערך. לא נמצא דפוס ברור במיקום השבר. ביצועי הסגסוגת נמוכים מזו של הדגימה מרוגשת המים.
על מנת לחקור עוד יותר את סדירות הביצועים והשבר, החלק המקביל של דגימת המתיחה נבחר בסמוך לנקודת הקשיות הנמוכה ביותר (77HB). מלוח 1 נמצא כי הביצועים הופחתו באופן משמעותי, ונקודת השבר הופיעה בנקודה הנמוכה ביותר של קשיות באיור 2.
2.3 תוצאות ניתוח ANSYS
איור 7 מציג את התוצאות של סימולציה של ANSYS של עקומות קירור במיקומים שונים. ניתן לראות כי הטמפרטורה של הדגימה באזור קירור המים ירדה במהירות. לאחר 5S הטמפרטורה ירדה מתחת ל 100 מעלות צלזיוס, וב- 80 מ"מ מקו ההפרדה, הטמפרטורה ירדה לכ- 210 מעלות צלזיוס בשנות ה -90. ירידת הטמפרטורה הממוצעת היא 3.5 מעלות צלזיוס/שניות. לאחר 90 שניות באזור קירור האוויר הטרמינלי, הטמפרטורה יורדת לכ- 360 מעלות צלזיוס, עם קצב ירידה ממוצע של 1.9 מעלות צלזיוס/ש '.
באמצעות ניתוח ביצועים וסימולציה, נמצא כי הביצועים של אזור קירור המים ואזור המרווה המתעכב הם דפוס שינוי שיורד תחילה ואז גדל מעט. הושפע מקירור מים בסמוך לקו ההפרדה, הולכת החום גורמת לדגימה באזור מסוים לרדת בקצב קירור פחות מזה של קירור מים (3.5 מעלות צלזיוס/שניות). כתוצאה מכך, MG2SI, שהתמצקה למטריצה, זרקה בכמויות גדולות באזור זה, והטמפרטורה ירדה לכ- 210 מעלות צלזיוס לאחר 90 שניות. הכמות הגדולה של MG2SI שזרה הובילה לאפקט קטן יותר של קירור מים לאחר 90 שניות. הכמות של שלב חיזוק MG2SI שהופחתה לאחר הטיפול בהזדקנות הופחתה מאוד, וביצועי המדגם הופחתו לאחר מכן. עם זאת, אזור המרווה המתעכב הרחק מקו ההפרדה מושפע פחות מהולכת חום קירור מים, והסגסוגת מתקררת יחסית בתנאי קירור אוויר (קצב קירור 1.9 מעלות צלזיוס/שניות). רק חלק קטן משלב ה- MG2SI נזרק לאט, והטמפרטורה היא 360C לאחר 90. לאחר קירור מים, מרבית שלב ה- MG2SI עדיין נמצא במטריקס, והוא מתפזר ומזרז לאחר הזדקנות, שממלא תפקיד מחזק.
3. מסקנה
נמצא באמצעות ניסויים כי הרגיעה מעוכבת תגרום לקשיותו של אזור המרווה המתעכב בצומת של מרווה רגיל והרווחת עיכוב לירידה תחילה ואז גדלה מעט עד שהיא מתייצבת סוף סוף.
עבור 6061 סגסוגת אלומיניום, חוזקות המתיחה לאחר מרווה רגיל ומרווחת מעוכבת במשך 90 שניות הן 342MPA ו- 288MPA בהתאמה, וחוזקות התשואה הן 315MPA ו- 252MPA, שתיהן עומדות בתקני ביצועי המדגם.
יש אזור עם הקשיות הנמוכה ביותר, המצטמצם מ- 95HB ל- 77HB לאחר מרווה רגיל. הביצועים כאן הם גם הנמוכים ביותר, עם חוזק מתיחה של 271MPA וחוזק תשואה של 220MPA.
באמצעות ניתוח ANSYS, נמצא כי קצב הקירור בנקודת הביצועים הנמוכה ביותר בשנות ה -90 של המאה העשרים ירד בכ- 3.5 מעלות צלזיוס לשנייה, וכתוצאה מכך תמיסה מוצקה לא מספקת של שלב ה- MG2SI של שלב החיזוק. על פי מאמר זה, ניתן לראות כי נקודת סכנת הביצועים מופיעה באזור המרווה המתעכב בצומת של מרווה רגיל ומרווה מעוכב, ואינו רחוק מהצומת, שיש לו משמעות מנחה חשובה לשמירה סבירה של זנב שחול פסולת תהליך סיום.
נערך על ידי מאי ג'יאנג ממאט אלומיניום
זמן הודעה: אוגוסט 28-2024
