వేడి ఎక్స్‌ట్రూషన్ తర్వాత పెద్ద గోడ మందం 6061T6 అల్యూమినియం మిశ్రమలోహాన్ని చల్లార్చాలి. నిరంతర ఎక్స్‌ట్రూషన్ పరిమితి కారణంగా, ప్రొఫైల్‌లోని ఒక భాగం ఆలస్యంగా నీటి-శీతలీకరణ జోన్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. తదుపరి చిన్న ఇంగోట్‌ను వెలికితీయడం కొనసాగించినప్పుడు, ప్రొఫైల్‌లోని ఈ భాగం ఆలస్యంగా చల్లార్చడం జరుగుతుంది. ఆలస్యంగా చల్లార్చడం ప్రాంతాన్ని ఎలా ఎదుర్కోవాలో ప్రతి ఉత్పత్తి సంస్థ పరిగణించాల్సిన సమస్య. ఎక్స్‌ట్రూషన్ టెయిల్ ఎండ్ ప్రాసెస్ వ్యర్థాలు తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, తీసుకున్న పనితీరు నమూనాలు కొన్నిసార్లు అర్హత కలిగి ఉంటాయి మరియు కొన్నిసార్లు అర్హత పొందవు. వైపు నుండి తిరిగి నమూనా చేసినప్పుడు, పనితీరు మళ్లీ అర్హత పొందుతుంది. ఈ వ్యాసం ప్రయోగాల ద్వారా సంబంధిత వివరణను ఇస్తుంది.
1. పరీక్షా సామగ్రి మరియు పద్ధతులు
ఈ ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన పదార్థం 6061 అల్యూమినియం మిశ్రమం. స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణ ద్వారా కొలవబడిన దీని రసాయన కూర్పు క్రింది విధంగా ఉంది: ఇది GB/T 3190-1996 అంతర్జాతీయ 6061 అల్యూమినియం మిశ్రమం కూర్పు ప్రమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
ఈ ప్రయోగంలో, ఎక్స్‌ట్రూడెడ్ ప్రొఫైల్‌లోని ఒక భాగాన్ని ఘన ద్రావణ చికిత్స కోసం తీసుకున్నారు. 400mm పొడవైన ప్రొఫైల్‌ను రెండు ప్రాంతాలుగా విభజించారు. ఏరియా 1ని నేరుగా నీటితో చల్లబరిచి చల్లబరిచారు. ఏరియా 2ని 90 సెకన్ల పాటు గాలిలో చల్లబరిచి, ఆపై నీటితో చల్లబరిచారు. పరీక్ష రేఖాచిత్రం చిత్రం 1లో చూపబడింది.
ఈ ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన 6061 అల్యూమినియం అల్లాయ్ ప్రొఫైల్‌ను 4000UST ఎక్స్‌ట్రూడర్ ద్వారా ఎక్స్‌ట్రూడ్ చేశారు. అచ్చు ఉష్ణోగ్రత 500°C, కాస్టింగ్ రాడ్ ఉష్ణోగ్రత 510°C, ఎక్స్‌ట్రూషన్ అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత 525°C, ఎక్స్‌ట్రూషన్ వేగం 2.1mm/s, ఎక్స్‌ట్రూషన్ ప్రక్రియలో అధిక-తీవ్రత నీటి శీతలీకరణ ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఎక్స్‌ట్రూడెడ్ పూర్తయిన ప్రొఫైల్ మధ్య నుండి 400mm పొడవు గల పరీక్ష భాగాన్ని తీసుకుంటారు. నమూనా వెడల్పు 150mm మరియు ఎత్తు 10.00mm.
తీసిన నమూనాలను విభజించి, మళ్ళీ ద్రావణ చికిత్సకు గురి చేశారు. ద్రావణ ఉష్ణోగ్రత 530°C మరియు ద్రావణ సమయం 4 గంటలు. వాటిని తీసిన తర్వాత, నమూనాలను 100mm నీటి లోతు కలిగిన పెద్ద నీటి ట్యాంక్‌లో ఉంచారు. జోన్ 1లోని నమూనాను నీటితో చల్లబరిచిన తర్వాత పెద్ద నీటి ట్యాంక్ నీటి ట్యాంక్‌లోని నీటి ఉష్ణోగ్రత కొద్దిగా మారుతుందని నిర్ధారించగలదు, నీటి ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల నీటి శీతలీకరణ తీవ్రతను ప్రభావితం చేయకుండా నిరోధిస్తుంది. నీటి శీతలీకరణ ప్రక్రియలో, నీటి ఉష్ణోగ్రత 20-25°C పరిధిలో ఉండేలా చూసుకోండి. చల్లబడిన నమూనాలను 165°C*8h వద్ద పాతవిగా చేశారు.
400mm పొడవు, 30mm వెడల్పు, 10mm మందం కలిగిన నమూనాలో ఒక భాగాన్ని తీసుకొని, బ్రినెల్ కాఠిన్యం పరీక్షను నిర్వహించండి. ప్రతి 10mmకి 5 కొలతలు చేయండి. ఈ సమయంలో బ్రినెల్ కాఠిన్యం ఫలితంగా 5 బ్రినెల్ కాఠిన్యాల సగటు విలువను తీసుకోండి మరియు కాఠిన్యం మార్పు నమూనాను గమనించండి.
ప్రొఫైల్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను పరీక్షించారు మరియు తన్యత లక్షణాలు మరియు పగులు స్థానాన్ని గమనించడానికి 400mm నమూనా యొక్క వివిధ స్థానాల్లో 60mm తన్యత సమాంతర విభాగం నియంత్రించబడింది.
ANSYS సాఫ్ట్‌వేర్ ద్వారా నమూనా యొక్క నీటితో చల్లబడిన క్వెన్చింగ్ మరియు 90 సెకన్ల ఆలస్యం తర్వాత క్వెన్చింగ్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రాన్ని అనుకరించారు మరియు వివిధ స్థానాల్లోని ప్రొఫైల్‌ల శీతలీకరణ రేట్లను విశ్లేషించారు.
2. ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు విశ్లేషణ
2.1 కాఠిన్యం పరీక్ష ఫలితాలు
బ్రినెల్ కాఠిన్యం టెస్టర్ ద్వారా కొలవబడిన 400mm పొడవైన నమూనా యొక్క కాఠిన్యం మార్పు వక్రరేఖను చిత్రం 2 చూపిస్తుంది (అబ్సిస్సా యొక్క యూనిట్ పొడవు 10mmని సూచిస్తుంది మరియు 0 స్కేల్ అనేది సాధారణ క్వెన్చింగ్ మరియు ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ మధ్య విభజన రేఖ). నీటి-చల్లబడిన చివరలో కాఠిన్యం దాదాపు 95HB వద్ద స్థిరంగా ఉందని కనుగొనవచ్చు. నీటి-చల్లబడిన క్వెన్చింగ్ మరియు ఆలస్యమైన 90ల నీటి-చల్లబడిన క్వెన్చింగ్ మధ్య విభజన రేఖ తర్వాత, కాఠిన్యం తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది, కానీ ప్రారంభ దశలో క్షీణత రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. 40mm (89HB) తర్వాత, కాఠిన్యం తీవ్రంగా పడిపోతుంది మరియు 80mm వద్ద అత్యల్ప విలువకు (77HB) పడిపోతుంది. 80mm తర్వాత, కాఠిన్యం తగ్గుతూనే లేదు, కానీ కొంతవరకు పెరిగింది. పెరుగుదల సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంది. 130mm తర్వాత, కాఠిన్యం దాదాపు 83HB వద్ద మారలేదు. ఉష్ణ వాహకత ప్రభావం కారణంగా, ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ భాగం యొక్క శీతలీకరణ రేటు మారిందని ఊహించవచ్చు.
2.2 పనితీరు పరీక్ష ఫలితాలు మరియు విశ్లేషణ
సమాంతర విభాగం యొక్క వివిధ స్థానాల నుండి తీసిన నమూనాలపై నిర్వహించిన తన్యత ప్రయోగాల ఫలితాలను పట్టిక 2 చూపిస్తుంది. నం. 1 మరియు నం. 2 యొక్క తన్యత బలం మరియు దిగుబడి బలం దాదాపుగా మారలేదని కనుగొనవచ్చు. ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ చివరల నిష్పత్తి పెరిగేకొద్దీ, మిశ్రమం యొక్క తన్యత బలం మరియు దిగుబడి బలం గణనీయమైన తగ్గుదల ధోరణిని చూపుతాయి. అయితే, ప్రతి నమూనా స్థానంలో తన్యత బలం ప్రామాణిక బలం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అత్యల్ప కాఠిన్యం ఉన్న ప్రాంతంలో మాత్రమే, దిగుబడి బలం నమూనా ప్రమాణం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, నమూనా పనితీరు అర్హత లేనిది.
నమూనా సంఖ్య 3 యొక్క తన్యత లక్షణాల ఫలితాలను చిత్రం 4 చూపిస్తుంది. విభజన రేఖ నుండి దూరంగా, ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ ముగింపు యొక్క కాఠిన్యం తక్కువగా ఉంటుందని చిత్రం 4 నుండి కనుగొనవచ్చు. కాఠిన్యం తగ్గడం నమూనా యొక్క పనితీరు తగ్గిందని సూచిస్తుంది, కానీ కాఠిన్యం నెమ్మదిగా తగ్గుతుంది, సమాంతర విభాగం చివరిలో 95HB నుండి దాదాపు 91HBకి మాత్రమే తగ్గుతుంది. టేబుల్ 1లోని పనితీరు ఫలితాల నుండి చూడగలిగినట్లుగా, నీటి శీతలీకరణ కోసం తన్యత బలం 342MPa నుండి 320MPaకి తగ్గింది. అదే సమయంలో, తన్యత నమూనా యొక్క ఫ్రాక్చర్ పాయింట్ సమాంతర విభాగం చివరిలో అత్యల్ప కాఠిన్యంతో ఉందని కనుగొనబడింది. ఎందుకంటే ఇది నీటి శీతలీకరణకు దూరంగా ఉండటం, మిశ్రమం పనితీరు తగ్గుతుంది మరియు ముగింపు మొదట తన్యత బలం పరిమితిని చేరుకుని నెక్కింగ్ డౌన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. చివరగా, అత్యల్ప పనితీరు పాయింట్ నుండి విచ్ఛిన్నం, మరియు బ్రేక్ పొజిషన్ పనితీరు పరీక్ష ఫలితాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.
Figure 5 నమూనా సంఖ్య 4 యొక్క సమాంతర విభాగం యొక్క కాఠిన్యం వక్రతను మరియు పగులు స్థానాన్ని చూపిస్తుంది. నీటి-శీతలీకరణ విభజన రేఖ నుండి దూరంగా, ఆలస్యంగా చల్లబరిచే ముగింపు యొక్క కాఠిన్యం తక్కువగా ఉంటుందని కనుగొనవచ్చు. అదే సమయంలో, పగులు స్థానం కూడా కాఠిన్యం అత్యల్పంగా ఉన్న చివరలో ఉంటుంది, 86HB పగుళ్లు. టేబుల్ 2 నుండి, నీటి-చల్లబడిన చివరలో దాదాపు ప్లాస్టిక్ వైకల్యం లేదని కనుగొనబడింది. టేబుల్ 1 నుండి, నమూనా పనితీరు (తన్యత బలం 298MPa, దిగుబడి 266MPa) గణనీయంగా తగ్గిందని కనుగొనబడింది. తన్యత బలం 298MPa మాత్రమే, ఇది నీటి-చల్లబడిన ముగింపు (315MPa) యొక్క దిగుబడి బలాన్ని చేరుకోదు. ముగింపు 315MPa కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు నెక్కింగ్ డౌన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. పగులుకు ముందు, నీటి-చల్లబడిన ప్రాంతంలో సాగే వైకల్యం మాత్రమే సంభవించింది. ఒత్తిడి అదృశ్యమైనందున, నీటి-చల్లబడిన చివర వద్ద స్ట్రెయిన్ అదృశ్యమైంది. ఫలితంగా, టేబుల్ 2 లోని నీటి-శీతలీకరణ జోన్‌లో వైకల్య పరిమాణం దాదాపుగా మారలేదు. ఆలస్యమైన రేటు అగ్ని చివరిలో నమూనా విరిగిపోతుంది, వైకల్య ప్రాంతం తగ్గుతుంది మరియు ముగింపు కాఠిన్యం అత్యల్పంగా ఉంటుంది, ఫలితంగా పనితీరు ఫలితాల్లో గణనీయమైన తగ్గుదల ఏర్పడుతుంది.
400mm నమూనా చివరిలో 100% ఆలస్యమైన చల్లార్చే ప్రాంతం నుండి నమూనాలను తీసుకోండి. చిత్రం 6 కాఠిన్యం వక్రతను చూపుతుంది. సమాంతర విభాగం యొక్క కాఠిన్యం దాదాపు 83-84HBకి తగ్గించబడింది మరియు సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. అదే ప్రక్రియ కారణంగా, పనితీరు దాదాపు ఒకే విధంగా ఉంటుంది. పగులు స్థానంలో స్పష్టమైన నమూనా కనుగొనబడలేదు. మిశ్రమం పనితీరు నీటితో చల్లార్చిన నమూనా కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
పనితీరు మరియు పగులు యొక్క క్రమబద్ధతను మరింత అన్వేషించడానికి, తన్యత నమూనా యొక్క సమాంతర విభాగాన్ని అత్యల్ప కాఠిన్యం బిందువు (77HB) దగ్గర ఎంపిక చేశారు. టేబుల్ 1 నుండి, పనితీరు గణనీయంగా తగ్గిందని మరియు పగులు బిందువు చిత్రం 2లో అత్యల్ప కాఠిన్యం బిందువు వద్ద కనిపించిందని కనుగొనబడింది.
2.3 ANSYS విశ్లేషణ ఫలితాలు
వివిధ స్థానాల్లో శీతలీకరణ వక్రతలను ANSYS అనుకరణ చేసిన ఫలితాలను చిత్రం 7 చూపిస్తుంది. నీటి-శీతలీకరణ ప్రాంతంలో నమూనా యొక్క ఉష్ణోగ్రత వేగంగా పడిపోయిందని చూడవచ్చు. 5 సెకన్ల తర్వాత, ఉష్ణోగ్రత 100°C కంటే తక్కువకు పడిపోయింది మరియు విభజన రేఖ నుండి 80mm వద్ద, ఉష్ణోగ్రత 90 సెకన్ల వద్ద దాదాపు 210°Cకి పడిపోయింది. సగటు ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల 3.5°C/s. టెర్మినల్ ఎయిర్ కూలింగ్ ప్రాంతంలో 90 సెకన్ల తర్వాత, ఉష్ణోగ్రత దాదాపు 360°Cకి పడిపోతుంది, సగటు డ్రాప్ రేటు 1.9°C/s.
పనితీరు విశ్లేషణ మరియు అనుకరణ ఫలితాల ద్వారా, నీటి-శీతలీకరణ ప్రాంతం మరియు ఆలస్యమైన చల్లబరిచే ప్రాంతం యొక్క పనితీరు మొదట తగ్గి, తరువాత కొద్దిగా పెరిగే మార్పు నమూనా అని కనుగొనబడింది. విభజన రేఖ దగ్గర నీటి శీతలీకరణ ద్వారా ప్రభావితమైన ఉష్ణ వాహకత ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతంలోని నమూనా నీటి శీతలీకరణ (3.5°C/s) కంటే తక్కువ శీతలీకరణ రేటుతో పడిపోతుంది. ఫలితంగా, మాతృకలోకి ఘనీభవించిన Mg2Si, ఈ ప్రాంతంలో పెద్ద పరిమాణంలో అవక్షేపించబడింది మరియు ఉష్ణోగ్రత 90 సెకన్ల తర్వాత దాదాపు 210°Cకి పడిపోయింది. Mg2Si అవక్షేపణ యొక్క పెద్ద మొత్తం 90 సెకన్ల తర్వాత నీటి శీతలీకరణ యొక్క చిన్న ప్రభావానికి దారితీసింది. వృద్ధాప్య చికిత్స తర్వాత అవక్షేపించబడిన Mg2Si బలపరిచే దశ మొత్తం బాగా తగ్గింది మరియు నమూనా పనితీరు తరువాత తగ్గింది. అయితే, విభజన రేఖకు దూరంగా ఉన్న ఆలస్యమైన చల్లబరిచే జోన్ నీటి శీతలీకరణ ఉష్ణ వాహకత ద్వారా తక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది మరియు మిశ్రమం గాలి శీతలీకరణ పరిస్థితులలో (శీతలీకరణ రేటు 1.9°C/s) సాపేక్షంగా నెమ్మదిగా చల్లబరుస్తుంది. Mg2Si దశలో కొద్ది భాగం మాత్రమే నెమ్మదిగా అవక్షేపించబడుతుంది మరియు 90ల తర్వాత ఉష్ణోగ్రత 360C ఉంటుంది. నీటిని చల్లబరిచిన తర్వాత, చాలా Mg2Si దశ ఇప్పటికీ మాతృకలోనే ఉంటుంది మరియు అది చెల్లాచెదురుగా ఉంటుంది మరియు వృద్ధాప్యం తర్వాత అవక్షేపించబడుతుంది, ఇది బలపరిచే పాత్ర పోషిస్తుంది.
3. ముగింపు
ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ సాధారణ క్వెన్చింగ్ మరియు ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ ఖండన వద్ద ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ జోన్ యొక్క కాఠిన్యం మొదట తగ్గి, చివరికి స్థిరీకరించే వరకు కొద్దిగా పెరుగుతుందని ప్రయోగాల ద్వారా కనుగొనబడింది.
6061 అల్యూమినియం మిశ్రమం కోసం, 90 సెకన్ల పాటు సాధారణ క్వెన్చింగ్ మరియు ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ తర్వాత తన్యత బలాలు వరుసగా 342MPa మరియు 288MPa, మరియు దిగుబడి బలాలు 315MPa మరియు 252MPa, రెండూ నమూనా పనితీరు ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి.
సాధారణ క్వెన్చింగ్ తర్వాత 95HB నుండి 77HBకి తగ్గించబడిన అత్యల్ప కాఠిన్యం ఉన్న ప్రాంతం ఉంది. ఇక్కడ పనితీరు కూడా అత్యల్పంగా ఉంది, తన్యత బలం 271MPa మరియు దిగుబడి బలం 220MPa.
ANSYS విశ్లేషణ ద్వారా, 90ల ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ జోన్‌లో అత్యల్ప పనితీరు పాయింట్ వద్ద శీతలీకరణ రేటు సెకనుకు దాదాపు 3.5°C తగ్గిందని, దీని ఫలితంగా బలపరిచే దశ Mg2Si దశ యొక్క తగినంత ఘన ద్రావణం లేదని కనుగొనబడింది. ఈ వ్యాసం ప్రకారం, సాధారణ క్వెన్చింగ్ మరియు ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ జంక్షన్ వద్ద ఆలస్యమైన క్వెన్చింగ్ ప్రాంతంలో పనితీరు ప్రమాద స్థానం కనిపిస్తుందని మరియు ఎక్స్‌ట్రూషన్ టెయిల్ ఎండ్ ప్రాసెస్ వ్యర్థాలను సహేతుకంగా నిలుపుకోవడానికి ముఖ్యమైన మార్గదర్శక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉన్న జంక్షన్ నుండి చాలా దూరంలో లేదని చూడవచ్చు.
MAT అల్యూమినియం నుండి మే జియాంగ్ ద్వారా సవరించబడింది.
పోస్ట్ సమయం: ఆగస్టు-28-2024
