גרויסע וואנט דיקקייט 6061T6 אַלומינום צומיש דאַרף ווערן געקילט נאָך הייסער עקסטרוזיע. צוליב די באגרענעצונג פון נישט-קאנטינעווירלעכער עקסטרוזיע, וועט אַ טייל פון דעם פּראָפיל אַרייַן אין דער וואַסער-קילונג זאָנע מיט אַ פאַרהאַלטונג. ווען דער ווייַטער קורצער שטאַנג ווערט ווייטער עקסטרודירט, וועט דער טייל פון דעם פּראָפיל דורכגיין אַ פאַרהאַלטענע קווענטשינג. ווי אַזוי צו האַנדלען מיט דער פאַרהאַלטענער קווענטשינג געגנט איז אַ פּראָבלעם וואָס יעדע פּראָדוקציע פירמע דאַרף באַטראַכטן. ווען דער עקסטרוזיע עק-ענד פּראָצעס אָפּפאַל איז קורץ, זענען די פאָרשטעלונג מוסטערן גענומען מאל קוואַליפיצירט און מאל נישט קוואַליפיצירט. ווען מען ריסאַמפּלט פון דער זייט, ווערט די פאָרשטעלונג ווידער קוואַליפיצירט. דער אַרטיקל גיט די קאָרעספּאָנדירנדיקע דערקלערונג דורך עקספּערימענטן.
1. טעסט מאַטעריאַלן און מעטאָדן
דער מאַטעריאַל געניצט אין דעם עקספּערימענט איז 6061 אַלומינום צומיש. זיין כעמישע קאָמפּאָזיציע געמאָסטן דורך ספּעקטראַל אַנאַליז איז ווי פאלגט: עס איז אין לויט מיט GB/T 3190-1996 אינטערנאַציאָנאַלן 6061 אַלומינום צומיש קאָמפּאָזיציע סטאַנדאַרט.
אין דעם עקספּערימענט, איז אַ טייל פֿון דעם אויסגעפּרעסטן פּראָפֿיל גענומען געוואָרן פֿאַר באַהאַנדלונג אין אַ פֿעסטער לייזונג. דער 400 מ״מ לאַנגער פּראָפֿיל איז צעטיילט געוואָרן אין צוויי געביטן. געגנט 1 איז גלייך געקילט און פֿאַרקוועטשט געוואָרן מיט וואַסער. געגנט 2 איז געקילט געוואָרן אין דער לופֿט פֿאַר 90 סעקונדעס און דערנאָך געקילט מיט וואַסער. די טעסט דיאַגראַמע ווערט געוויזן אין פֿיגור 1.
דער 6061 אַלומינום צומיש פּראָפיל געניצט אין דעם עקספּערימענט איז געווען עקסטרודירט דורך אַ 4000UST עקסטרודער. די פורעם טעמפּעראַטור איז 500°C, די גיס שטאַנג טעמפּעראַטור איז 510°C, די עקסטרוזשאַן אַרויסגאַנג טעמפּעראַטור איז 525°C, די עקסטרוזשאַן גיכקייט איז 2.1 מם/ס, הויך-אינטענסיטי וואַסער קילונג ווערט געניצט בעת דעם עקסטרוזשאַן פּראָצעס, און אַ 400 מם לענג טעסט שטיק איז גענומען פון דער מיטן פון דעם עקסטרודירטן פאַרטיקן פּראָפיל. די מוסטער ברייט איז 150 מם און די הייך איז 10.00 מם.
די גענומעןע מוסטערן זענען צעטיילט געוואָרן און דערנאָך ווידער אונטערגעוואָרפן געוואָרן צו לייזונג באַהאַנדלונג. די לייזונג טעמפּעראַטור איז געווען 530°C און די לייזונג צייט איז געווען 4 שעה. נאָך זיי אַרויסנעמען, זענען די מוסטערן געלייגט געוואָרן אין אַ גרויסן וואַסער טאַנק מיט אַ וואַסער טיפקייט פון 100 מם. דער גרעסערער וואַסער טאַנק קען זיכער מאַכן אַז די וואַסער טעמפּעראַטור אין דעם וואַסער טאַנק ענדערט זיך ווייניק נאָכדעם וואָס דער מוסטער אין זאָנע 1 ווערט וואַסער-געקילט, פאַרהיטנדיק אַז די העכערונג אין וואַסער טעמפּעראַטור זאָל נישט אַפעקטירן די וואַסער קיל אינטענסיטעט. בעת דעם וואַסער קיל פּראָצעס, זאָרגט אַז די וואַסער טעמפּעראַטור איז אין די קייט פון 20-25°C. די געקאָכטע מוסטערן זענען אַלט געוואָרן ביי 165°C*8 שעה.
נעמט א טייל פון דער מוסטער 400 מ״מ לאַנג, 30 מ״מ ברייט, 10 מ״מ דיק, און פירט אויס א ברינעל כאַרטקייט טעסט. מאַכט 5 מעסטונגען יעדע 10 מ״מ. נעמט דעם דורכשניטלעכן ווערט פון די 5 ברינעל כאַרטקייטן ווי די ברינעל כאַרטקייט רעזולטאַט אין דעם פונקט, און באַאָבאַכט דעם כאַרטקייט ענדערונג מוסטער.
די מעכאנישע אייגנשאפטן פון דעם פּראָפיל זענען געטעסט געוואָרן, און די צוג-פּאַראַלעל סעקציע 60 מם איז קאָנטראָלירט געוואָרן אין פֿאַרשידענע פּאָזיציעס פון דעם 400 מם מוסטער צו באַאָבאַכטן די צוג-אייגנשאפטן און בראָך-אָרט.
דאס טעמפּעראַטור פעלד פון די וואַסער-געקילטע קווענטשינג פון די מוסטער און די קווענטשינג נאָך אַ פאַרהאַלטונג פון 90 סעקונדעס איז סימולירט געוואָרן דורך ANSYS ווייכווארג, און די קיל-ראַטעס פון די פּראָפֿילן אין פֿאַרשידענע פּאָזיציעס זענען אַנאַליזירט געוואָרן.
2. עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן און אַנאַליז
2.1 כאַרטנאַס טעסט רעזולטאַטן
פיגור 2 ווייזט די כאַרטקייט ענדערונג קורווע פון אַ 400 מם לאַנג מוסטער געמאָסטן דורך אַ ברינעל כאַרטקייט טעסטער (די איינהייט לענג פון די אַבסציסאַ רעפּרעזענטירט 10 מם, און די 0 וואָג איז די טייל ליניע צווישן נאָרמאַל קווענטשינג און פאַרהאַלטן קווענטשינג). עס קען זיין געפֿונען אַז די כאַרטקייט בייַ די וואַסער-געקילטע סוף איז סטאַביל ביי אַרום 95HB. נאָך די טייל ליניע צווישן וואַסער-קילונג קווענטשינג און פאַרהאַלטן 90 ס וואַסער-קילונג קווענטשינג, די כאַרטקייט הייבט צו פאַלן, אָבער די אַראָפּגאַנג קורס איז פּאַמעלעך אין די פרי בינע. נאָך 40 מם (89HB), די כאַרטקייט פאַלט שאַרף, און פאלט צו די לאָואַסט ווערט (77HB) בייַ 80 מם. נאָך 80 מם, די כאַרטקייט האט נישט ווייטער פאַרקלענערט, אָבער געוואקסן צו אַ זיכער גראַד. די פאַרגרעסערונג איז געווען לעפיערעך קליין. נאָך 130 מם, די כאַרטקייט איז געבליבן אַנטשיינדזשד ביי אַרום 83HB. עס קען זיין ספּעקולירט אַז רעכט צו דער ווירקונג פון היץ קאַנדאַקשאַן, די קיל קורס פון די פאַרהאַלטן קווענטשינג טייל געביטן.
2.2 פאָרשטעלונג טעסט רעזולטאַטן און אַנאַליז
טאַבעלע 2 ווייזט די רעזולטאַטן פון די צוג-שטאַרקייט עקספּערימענטן וואָס זענען דורכגעפירט געוואָרן אויף מוסטערן גענומען פון פֿאַרשידענע פּאָזיציעס פון דעם פּאַראַלעלן אָפּטייל. מען קען געפֿינען אַז די צוג-שטאַרקייט און ייעלד-שטאַרקייט פון נומער 1 און נומער 2 האָבן זיך כּמעט נישט געביטן. ווי דער פּראָפּאָרציע פון פֿאַרשפּעטיקטע קווענטשינג ענדס וואַקסט, ווײַזן די צוג-שטאַרקייט און ייעלד-שטאַרקייט פון דער צומיש אַ באַדײַטנדיקע אַראָפּגאַנג. אָבער, די צוג-שטאַרקייט ביי יעדער מוסטער-אָרט איז העכער ווי דער סטאַנדאַרט-שטאַרקייט. נאָר אין דעם געגנט מיט דער נידעריגסטער כאַרטקייט, איז די ייעלד-שטאַרקייט נידעריקער ווי דער מוסטער-סטאַנדאַרט, די מוסטער-פאָרשטעלונג איז נישט קוואַליפֿיצירט.
פיגור 4 ווייזט די רעזולטאטן פון די צוגאנג אייגנשאפטן פון מוסטער נומער 3. מען קען זען פון פיגור 4 אז ווי ווייטער אוועק פון דער צעטיילונג ליניע, אלץ נידעריגער די הארטקייט פון דעם פארשפעטיקטן קווענטשינג עק. די פארקלענערונג אין הארטקייט ווייזט אז די פאָרשטעלונג פון דעם מוסטער איז רעדוצירט, אבער די הארטקייט פאלט שטייטליך, נאר פאלנדיג פון 95HB צו בערך 91HB ביים עק פון דעם פאראלעלן סעקציע. ווי מען קען זען פון די פאָרשטעלונג רעזולטאטן אין טאבעלע 1, איז די צוגאנג שטארקייט געפאלן פון 342MPa צו 320MPa פאר וואסער קילונג. אין דער זעלבער צייט, איז געפונען געווארן אז דער צוגאנג פונקט פון דעם צוגאנג מוסטער איז אויך ביים עק פון דעם פאראלעלן סעקציע מיט דער נידעריגסטער הארטקייט. דאס איז ווייל עס איז ווייט פון דעם וואסער קילונג, די צומיש פאָרשטעלונג איז רעדוצירט, און דער עק דערגרייכט דעם צוגאנג שטארקייט לימיט ערשט צו פארמירן א נעקינג דאון. צום סוף, צוגאנג פון דעם נידעריגסטן פאָרשטעלונג פונקט, און די צוגאנג פאזיציע איז קאנסיסטענט מיט די פאָרשטעלונג טעסט רעזולטאטן.
פיגור 5 ווייזט די האַרטקייט קורווע פון דעם פּאַראַלעלן אָפּטייל פון מוסטער נומער 4 און די בראָך פּאָזיציע. מען קען געפֿינען אַז ווי ווייטער אַוועק פון דער וואַסער-קילונג צעטיילונג ליניע, אַלץ נידעריקער די האַרטקייט פון דעם פֿאַרשפּעטיקטן קווענטשינג עק. אין דער זעלבער צייט, די בראָך אָרט איז אויך ביים עק וואו די האַרטקייט איז די נידעריגסטע, 86HB בראָכן. פון טאַבעלע 2, זעט מען אַז עס איז כּמעט קיין פּלאַסטישע דעפאָרמאַציע ביים וואַסער-געקילטן עק. פון טאַבעלע 1, זעט מען אַז די מוסטער פאָרשטעלונג (צוג שטאַרקייט 298MPa, ייעלד 266MPa) איז באַדייטנד רידוסט. די צוג שטאַרקייט איז בלויז 298MPa, וואָס דערגרייכט נישט די ייעלד שטאַרקייט פון דעם וואַסער-געקילטן עק (315MPa). דער עק האט געפֿאָרעמט אַ נעקינג דאַון ווען עס איז נידעריקער ווי 315MPa. פֿאַר דעם בראָך, איז בלויז עלאַסטישע דעפאָרמאַציע געשען אין דעם וואַסער-געקילטן געגנט. ווי די שפּאַנונג איז פֿאַרשוואונדן, איז די שפּאַנונג ביים וואַסער-געקילטן עק פֿאַרשוואונדן. ווי אַ רעזולטאַט, די דעפאָרמאַציע סומע אין דער וואַסער-קילונג זאָנע אין טאַבעלע 2 האט כּמעט קיין ענדערונג. די מוסטער ברעכט זיך ביים סוף פונעם פארשפעטיקטן פייער-ראטע, די דעפארמירטע שטח ווערט פארקלענערט, און די ענד-כאַרדנאַס איז די נידעריגסטע, וואס רעזולטירט אין א באדייטנדיקע רעדוקציע אין פאָרשטעלונג רעזולטאַטן.
נעמט מוסטערן פון דער 100% פארשפעטיקטער פארלעשער געגנט ביים סוף פון דער 400 מ"מ מוסטער. פיגור 6 ווייזט די האַרטקייט קורווע. די האַרטקייט פון דער פּאַראַלעלער סעקציע איז רעדוצירט צו בערך 83-84HB און איז רעלאַטיוו סטאַביל. צוליב דעם זעלבן פּראָצעס, איז די פאָרשטעלונג בערך די זעלבע. קיין קלאָרע מוסטער איז נישט געפֿונען אין דער בראָך פּאָזיציע. די צומיש פאָרשטעלונג איז נידעריקער ווי די פון דער וואַסער-געלעשער מוסטער.
כּדי ווייטער צו אויספאָרשן די רעגולערקייט פון פאָרשטעלונג און בראָך, איז דער פּאַראַלעלער אָפּשניט פון דעם טענסאַל ספּעסאַמאַן אויסגעקליבן געוואָרן לעבן דעם נידעריקסטן פונקט פון כאַרטקייט (77HB). פון טאַבעלע 1, איז געפונען געוואָרן אַז די פאָרשטעלונג איז באַדייטנד פאַרקלענערט געוואָרן, און דער בראָך פונקט איז דערשינען ביים נידעריקסטן פונקט פון כאַרטקייט אין פיגור 2.
2.3 ANSYS אנאליז רעזולטאטן
פיגור 7 ווייזט די רעזולטאטן פון ANSYS סימולאציע פון קיל-קורוועס ביי פארשידענע פאזיציעס. מען קען זען אז די טעמפעראטור פון דעם מוסטער אין דעם וואסער-קילונג געגנט איז שנעל געפאלן. נאך 5 סעקונדעס, איז די טעמפעראטור געפאלן צו אונטער 100°C, און ביי 80 מ"מ פון דער צעטיילונג ליניע, איז די טעמפעראטור געפאלן צו בערך 210°C ביי 90 סעקונדעס. דער דורכשניטלעכער טעמפעראטור פאל איז 3.5°C/s. נאך 90 סעקונדעס אין דעם טערמינאל לופט קילונג געגנט, פאלט די טעמפעראטור צו בערך 360°C, מיט א דורכשניטלעכער פאל ראטע פון 1.9°C/s.
דורך פאָרשטעלונג אַנאַליז און סימולאַציע רעזולטאַטן, ווערט געפונען אַז די פאָרשטעלונג פון די וואַסער-קילונג געגנט און די פאַרשפּעטיקטע קווענטשינג געגנט איז אַ ענדערונג מוסטער וואָס ערשט פאַרקלענערט זיך און דערנאָך וואַקסט אַ ביסל. באַאיינפלוסט דורך וואַסער קילונג לעבן דער צעטיילונג ליניע, היץ קאַנדאַקשאַן פאַראורזאַכט אַז די מוסטער אין אַ געוויסן געגנט זאָל פאַלן מיט אַ קילונג קורס ווייניקער ווי די פון וואַסער קילונג (3.5°C/s). ווי אַ רעזולטאַט, Mg2Si, וואָס איז געוואָרן פעסט אין דער מאַטריץ, האָט זיך אויסגעזעצט אין גרויסע קוואַנטיטעטן אין דעם געגנט, און די טעמפּעראַטור איז געפֿאַלן צו אַרום 210°C נאָך 90 סעקונדעס. די גרויסע סומע פון Mg2Si וואָס איז אויסגעזעצט געוואָרן האָט געפֿירט צו אַ קלענערער ווירקונג פון וואַסער קילונג נאָך 90 סעקונדעס. די סומע פון Mg2Si פֿאַרשטאַרקונג פאַסע וואָס איז אויסגעזעצט נאָך אַלטערינג באַהאַנדלונג איז שטאַרק פאַרקלענערט געוואָרן, און די מוסטער פאָרשטעלונג איז דערנאָך פאַרקלענערט געוואָרן. אָבער, די פאַרשפּעטיקטע קווענטשינג זאָנע ווייט אַוועק פון דער צעטיילונג ליניע איז ווייניקער באַאיינפלוסט דורך וואַסער קילונג היץ קאַנדאַקשאַן, און די צומיש קילט זיך לעפיערעך פּאַמעלעך אונטער לופט קילונג באדינגונגען (קילונג קורס 1.9°C/s). נאָר אַ קליין טייל פֿון דער Mg2Si פֿאַזע פּרעסיפּיטירט זיך לאַנגזאַם, און די טעמפּעראַטור איז 360C נאָך 90 סעקונדעס. נאָך וואַסער קילן, איז רובֿ פֿון דער Mg2Si פֿאַזע נאָך אין דער מאַטריץ, און זי פֿאַרשפּרייט זיך און פּרעסיפּיטירט נאָך אַלטערן, וואָס שפּילט אַ פֿאַרשטאַרקנדיקע ראָלע.
3. מסקנא
עס איז געפונען געוואָרן דורך עקספּערימענטן אַז פֿאַרשפּעטיקטע קווענטשינג וועט פֿאַראורזאַכן אַז די כאַרטקייט פֿון דער פֿאַרשפּעטיקטער קווענטשינג זאָנע בײַם קראָיצונג פֿון נאָרמאַלער קווענטשינג און פֿאַרשפּעטיקטער קווענטשינג זאָל ערשט פֿאַרמינערט ווערן און דערנאָך אַ ביסל פֿאַרגרעסערט ווערן ביז עס ענדלעך סטאַביליזירט זיך.
פֿאַר 6061 אַלומינום צומיש, די טענסאַל שטאַרקייט נאָך נאָרמאַל קווענטשינג און דילייד קווענטשינג פֿאַר 90 סעקונדעס זענען 342MPa און 288MPa ריספּעקטיוולי, און די ייעלד שטאַרקייט זענען 315MPa און 252MPa, ביידע פון וואָס טרעפן די מוסטער פאָרשטעלונג סטאַנדאַרדס.
עס איז דא א געגנט מיט דער נידריגסטער האַרטקייט, וואָס ווערט רעדוצירט פון 95HB צו 77HB נאָך נאָרמאַלער קווענטשינג. די פאָרשטעלונג דאָ איז אויך די נידריגסטע, מיט אַ ציענדיק שטאַרקייט פון 271MPa און אַ ייעלד שטאַרקייט פון 220MPa.
דורך ANSYS אנאליז, איז געפונען געווארן אז די קיל-ראטע ביים נידריגסטן פערפארמענס-פונקט אין דער 90ער פארשפעטיקטער קווענטשינג זאנע איז געפאלן מיט בערך 3.5°C פער סעקונדע, רעזולטירנדיג אין נישט גענוגיקע פעסטע לייזונג פון דער פארשטארקנדיקער פאזע Mg2Si פאזע. לויט דעם ארטיקל, קען מען זען אז דער פערפארמענס-געפאר-פונקט ערשיינט אין דער פארשפעטיקטער קווענטשינג געגנט ביים קנופפונקט פון נארמאלע קווענטשינג און פארשפעטיקטע קווענטשינג, און איז נישט ווייט פון דעם קנופפונקט, וואס האט א וויכטיגע פירנדיקע באדייטונג פאר דער גלייכבארע אויפהאלטונג פון עקסטרוזיע-עק-ענד פראצעס אפפאל.
רעדאַקטירט דורך מיי דזשיאַנג פֿון MAT אַלומינום
פּאָסט צייט: 28סטן אויגוסט, 2024
