Horma-lodiera handia 6061T6 aluminiozko aleazio beroa estrusioaren ondoren itzali behar da. Estrusio etenaren muga dela eta, profilaren zati bat ura hozteko zonan sartuko da atzerapen batekin. Hurrengo lingote laburra estruitzen jarraitzen denean, profilaren zati honek atzerapen atzeratua jasango du. Atzeratutako itzaltze-eremuari nola aurre egin ekoiztetxe guztiek kontuan hartu behar duten arazoa da. Estrusio-bukaerako prozesuaren hondakinak laburrak direnean, hartutako errendimendu-laginak batzuetan kalifikatuak eta beste batzuetan kalifikatuak izaten dira. Albotik birlaginak egitean, emanaldia berriro sailkatu egiten da. Artikulu honek dagokion azalpena ematen du esperimentuen bidez.
1. Proba materialak eta metodoak
Esperimentu honetan erabilitako materiala 6061 aluminiozko aleazioa da. Analisi espektralaren bidez neurtutako konposizio kimikoa honako hau da: GB/T 3190-1996 nazioarteko 6061 aluminio aleazioen konposizio estandarra betetzen du.
Esperimentu honetan, estrusiozko profilaren zati bat disoluzio solidoen tratamendurako hartu da. 400 mm luzeko profila bi eremutan banatu zen. 1. eremua zuzenean urarekin hoztu eta itzali zen. 2. eremua airean hoztu zen 90 segundoz eta gero urarekin hoztu zen. Proba-diagrama 1. irudian ageri da.
Esperimentu honetan erabilitako 6061 aluminio aleazioko profila 4000UST estrusore batek estruitu zuen. Moldearen tenperatura 500 °C da, galdaketa hagaxka tenperatura 510 °C, estrusioaren irteerako tenperatura 525 °C, estrusio-abiadura 2,1 mm / s, intentsitate handiko ur hozte estrusio prozesuan erabiltzen da eta 400 mm. luzera probeta estrusioa amaitutako profilaren erditik hartzen da. Laginaren zabalera 150 mm-koa da eta altuera 10,00 mm-koa.
Hartutako laginak zatitu egin ziren eta, ondoren, berriro disoluzio-tratamendua egin zuten. Disoluzioaren tenperatura 530 °C-koa zen eta disoluzio-denbora 4 ordukoa. Atera ondoren, laginak 100 mm-ko ur-sakonera zuen ur depositu handi batean sartu ziren. Ur depositu handiagoak bermatu dezake ur deposituko uraren tenperatura gutxi aldatzen dela 1. zonako lagina urez hoztu ondoren, uraren tenperaturaren igoerak ura hozteko intentsitatean eragina izan ez dezan. Ura hozteko prozesuan, ziurtatu uraren tenperatura 20-25 °C bitartekoa dela. Itzalitako laginak 165°C*8h-tan zahartu ziren.
Hartu laginaren zati bat 400 mm-ko luzera, 30 mm-ko zabalera eta 10 mm-ko lodiera, eta egin Brinell-en gogortasun-proba. Egin 5 neurketa 10 mm-ko bakoitzean. Hartu 5 Brinell-en gogortasunen batez besteko balioa puntu honetan Brinell-en gogortasunaren emaitza gisa, eta ikusi gogortasunaren aldaketa-eredua.
Profilaren propietate mekanikoak probatu ziren, eta 60 mm-ko trakzio-sekzio paraleloa 400 mm-ko laginaren posizio desberdinetan kontrolatu zen, trakzio-propietateak eta hausturaren kokapena behatzeko.
ANSYS softwarearen bidez laginaren urez hoztutako itzaltzearen eta 90 segundoko atzerapenaren ondoren itzaltzearen tenperatura-eremua simulatu zen, eta profilen hozte-abiadurak posizio ezberdinetan aztertu ziren.
2. Emaitza esperimentalak eta azterketa
2.1 Gogortasun-probaren emaitzak
2. Irudiak 400 mm-ko luzera duen lagin baten gogortasun-aldaketaren kurba erakusten du Brinell gogortasun-probagailu batek neurtuta (abzisaren luzera unitateak 10 mm adierazten ditu, eta 0 eskalak itzaltze normalaren eta itzaltze atzeratuaren arteko lerro banatzailea da). Urarekin hoztutako muturrean gogortasuna 95HB inguruan egonkorra dela aurki daiteke. Ur-hoztearen eta 90eko hamarkadako atzeratutako ura-hoztearen arteko zatiketa-lerroaren ondoren, gogortasuna jaisten hasten da, baina jaitsiera-tasa motela da hasierako fasean. 40mm (89HB) igaro ondoren, gogortasuna nabarmen jaisten da, eta balio baxuenera jaisten da (77HB) 80mm-tan. 80mm-ren ondoren, gogortasunak ez zuen jaisten jarraitu, neurri batean handitu baizik. Igoera nahiko txikia izan zen. 130mm-ren ondoren, gogortasuna aldatu gabe geratu zen 83HB inguruan. Espekulatu daiteke bero-eroapenaren efektuaren ondorioz, atzeratutako itzaltze-atalaren hozte-tasa aldatu zela.
2.2 Errendimendu-probaren emaitzak eta analisia
2. taulan sekzio paraleloko posizio ezberdinetatik hartutako laginekin egindako trakzio-esperimentuen emaitzak agertzen dira. 1. eta 2. zenbakiaren trakzio-erresistentziak eta etendura-erresistentziak ia aldaketarik ez duela aurki daiteke. Atzeratutako itzaltze-muturren proportzioa handitzen den heinean, aleazioaren trakzio-erresistentziak eta etekin-erresistentziak beheranzko joera nabarmena erakusten dute. Hala ere, trakzio-erresistentzia laginketa leku bakoitzean erresistentzia estandarraren gainetik dago. Gogortasun txikiena duen eremuan soilik, etekin-indarra laginaren estandarra baino txikiagoa da, laginaren errendimendua ez da kalifikatua.
4. irudiak 3. zenbakiko laginaren trakzio-propietateen emaitzak erakusten ditu. 4. irudian ikus daiteke lerro zatitzetik zenbat eta urrunago, orduan eta txikiagoa dela itzaltze atzeratuaren muturraren gogortasuna. Gogortasunaren jaitsierak laginaren errendimendua murrizten dela adierazten du, baina gogortasuna poliki-poliki jaisten da, sekzio paraleloaren amaieran 95HBtik 91HB ingurura bakarrik gutxituz. 1. taulako errendimendu-emaitzetatik ikus daitekeenez, trakzio-erresistentzia 342MPa-tik 320MPa-ra jaitsi zen ura hozteko. Aldi berean, trakzio-laginaren haustura-puntua gogortasun txikiena duen sekzio paraleloaren amaieran ere badagoela aurkitu zen. Hau da, ura hoztetik urrun dagoelako, aleazio-errendimendua murrizten da eta amaiera trakzio-erresistentzia mugara iristen da lehenik lepo bat osatzeko. Azkenik, hautsi errendimendu-puntu baxuenetik, eta eten-posizioa errendimendu-probaren emaitzekin bat dator.
5. irudiak 4. zenbakiko laginaren sekzio paraleloaren gogortasun-kurba eta haustura-posizioa erakusten ditu. Aurki daiteke ur-hoztearen zatitze-lerrotik zenbat eta urrunago, orduan eta txikiagoa izango dela atzeratutako itzaltze-muturraren gogortasuna. Aldi berean, hausturaren kokalekua ere gogortasuna baxuena den muturrean dago, 86HBko hausturak. 2. taulatik, urez hoztutako muturrean ia deformazio plastikorik ez dagoela ikusten da. 1. taulan, laginaren errendimendua (trakzio-ersistentzia 298MPa, etekina 266MPa) nabarmen murrizten da. Trakzio-erresistentzia 298MPa baino ez da, eta hori ez da ur hoztutako muturraren erresistentziara iristen (315MPa). Muturrak lepoa eratu du 315MPa baino txikiagoa denean. Haustura baino lehen, deformazio elastikoa bakarrik gertatu zen urez hoztutako eremuan. Estresa desagertu ahala, urez hoztutako muturrean tentsioa desagertu egin zen. Ondorioz, 2. taulako ura hozteko zonan deformazio kopuruak ez du ia aldaketarik. Lagina hausten da atzeratutako suaren amaieran, deformatutako eremua murrizten da eta amaierako gogortasuna baxuena da, eta ondorioz, errendimenduaren emaitzen murrizketa nabarmena da.
Hartu laginak % 100 atzeratutako itzaltze eremutik 400 mm-ko laginaren amaieran. 6. irudiak gogortasun-kurba erakusten du. Sekzio paraleloaren gogortasuna 83-84HB ingurura murrizten da eta nahiko egonkorra da. Prozesu bera dela eta, errendimendua gutxi gorabehera berdina da. Hausturaren posizioan ez da eredu nabaririk aurkitzen. Aleazio-errendimendua urarekin itzalitako laginarena baino txikiagoa da.
Errendimenduaren eta hausturaren erregulartasuna gehiago aztertzeko, trakzio-proiektuaren sekzio paraleloa hautatu zen gogortasun puntu baxuenetik gertu (77HB). 1. taulan, errendimendua nabarmen murriztu zela ikusi zen, eta haustura-puntua 2. Irudian gogortasun punturik baxuenean agertzen zen.
2.3 ANSYS analisiaren emaitzak
7. irudian hozte-kurben ANSYS simulazioaren emaitzak posizio ezberdinetan ikusten dira. Ura hozteko eremuan laginaren tenperatura azkar jaitsi zela ikus daiteke. 5 segundo igaro ondoren, tenperatura 100 °C-tik behera jaitsi zen, eta zatiketa-lerrotik 80 mm-ra, tenperatura 210 °C ingurura jaitsi zen 90 segundotan. Batez besteko tenperatura jaitsiera 3,5 °C/s-koa da. Airearen hozte-eremuan 90 segundo igaro ondoren, tenperatura 360 °C ingurura jaisten da, batez beste 1,9 °C/s-ko jaitsiera-tasa batekin.
Errendimenduaren analisiaren eta simulazioaren emaitzen bidez, ura hozteko eremuaren eta atzeratutako itzaltze eremuaren errendimendua lehen gutxitzen eta gero apur bat handitzen den aldaketa-eredua da. Zatiketa-lerrotik gertu dagoen ura hozteak eraginda, bero-eroaleak eremu jakin bateko lagina urak hozteko abiadura baino txikiagoan jaisten du (3,5 °C/s). Ondorioz, Mg2Si, matrizean solidotu zena, kantitate handietan hauspeatu zen eremu honetan, eta tenperatura 210 °C ingurura jaitsi zen 90 segundoren buruan. Hauspeatutako Mg2Si kantitate handiak 90 s-ren ondoren ura hoztearen efektu txikiagoa ekarri zuen. Zahartzearen tratamenduaren ondoren hauspeatutako Mg2Si indartze fasearen kantitatea asko murriztu zen eta, ondoren, laginaren errendimendua murriztu zen. Hala eta guztiz ere, zatitze-lerrotik urrun dagoen itzaltze-eremu atzeratuari ura hoztearen bero-eroapenaren eragina gutxiago dago, eta aleazioa nahiko poliki hozten da aire hozteko baldintzetan (hozte-tasa 1,9 °C/s). Mg2Si fasearen zati txiki bat bakarrik hauspeatzen da poliki-poliki, eta tenperatura 360C-koa da 90 segundo igaro ondoren. Ura hoztu ondoren, Mg2Si fasearen zatirik handiena matrizean dago oraindik, eta zahartzearen ondoren barreiatu eta hauspeatzen du, eta horrek indartze-eginkizuna betetzen du.
3. Ondorioa
Esperimentuen bidez aurkitu zen atzeratutako itzaltze-eremuaren gogortasuna itzaltze normalaren eta atzerapenaren arteko elkargunean lehenik txikitu eta gero pixka bat handitu egingo dela, azkenean egonkortu arte.
6061 aluminio-aleaziorako, 90 s-ko itzaltze normalaren eta atzeratutako itzalketaren ondoren trakzio-indarrak 342MPa eta 288MPa dira hurrenez hurren, eta etekin-indarrak 315MPa eta 252MPa dira, biak laginaren errendimendu estandarrak betetzen dituztenak.
Badago gogortasun baxuena duen eskualde bat, hau da, 95HBtik 77HBra murrizten dena itzaltze normalaren ondoren. Hemen ere errendimendua baxuena da, 271MPa-ko trakzio-erresistentzia eta 220MPa-ko ukipen-indarrarekin.
ANSYS analisiaren bidez, 90eko hamarkadako atzeratutako itzaltze eremuko errendimendu puntu baxueneko hozte-tasa segundoko 3,5 °C gutxi gorabehera gutxitu zela aurkitu zen, indartze fasearen Mg2Si fasearen soluzio solido nahikoa ez zela ondorioz. Artikulu honen arabera, ikus daiteke errendimendu-arrisku-puntua itzaltze atzeratuaren eremuan agertzen dela itzaltze normalaren eta atzerapenaren junturan, eta ez dagoela bidegurutzetik urrun, estrusio-buztanaren zentzuzko atxikipenerako gida-garrantzi handia duena. amaierako prozesuko hondakinak.
May Jiangek editatua MAT Aluminium-ekoa
Argitalpenaren ordua: 2024-ko abuztuaren 28a
