Caithfear cóimhiotal alúmanaim 6061T6 le tiús balla mór a mhúchadh tar éis easbhrúite te. Mar gheall ar theorainn an easbhrúite neamhleanúnaigh, rachaidh cuid den phróifíl isteach sa chrios fuaraithe uisce le moill. Nuair a leantar den chéad chéad ingot gearr eile a easbhrú, déanfar múchadh moillithe ar an gcuid seo den phróifíl. Is saincheist í an chaoi le déileáil leis an limistéar múchta moillithe a chaithfidh gach cuideachta táirgthe a mheas. Nuair a bhíonn dramhaíl an phróisis easbhrúite gearr, bíonn na samplaí feidhmíochta a tógadh cáilithe uaireanta agus neamhcháilithe uaireanta. Agus athshampláil á déanamh ón taobh, déantar an fheidhmíocht a cháiliú arís. Tugann an t-alt seo an míniú comhfhreagrach trí thurgnaimh.
1. Ábhair agus modhanna tástála
Is é cóimhiotal alúmanaim 6061 an t-ábhar a úsáideadh sa turgnamh seo. Seo a leanas a chomhdhéanamh ceimiceach, arna thomhas trí anailís speictreach: Comhlíonann sé caighdeán idirnáisiúnta GB/T 3190-1996 maidir le comhdhéanamh cóimhiotal alúmanaim 6061.
Sa turgnamh seo, tógadh cuid den phróifíl easbhrúite le haghaidh cóireála i dtuaslagán soladaigh. Roinneadh an phróifíl 400mm ar fhad ina dhá limistéar. Fuaraíodh Limistéar 1 go díreach le huisce agus múchadh é. Fuaraíodh Limistéar 2 san aer ar feadh 90 soicind agus ansin fuaraíodh le huisce é. Taispeántar an léaráid tástála i bhFíor 1.
Rinneadh an phróifíl chóimhiotal alúmanaim 6061 a úsáideadh sa turgnamh seo a easbhrú le heasbhrúiteoir 4000UST. Is é 500°C teocht an mhúnla, is é 510°C teocht an tslat réitigh, is é 525°C teocht asraon an easbhrúite, is é 2.1mm/s luas an easbhrúite, úsáidtear fuarú uisce ard-déine le linn an phróisis easbhrúite, agus tógtar píosa tástála 400mm ar fhad ó lár na próifíle críochnaithe easbhrúite. Is é 150mm leithead an tsampla agus is é 10.00mm an airde.
Roinneadh na samplaí a tógadh agus rinneadh cóireáil orthu arís sa tuaslagán. Ba é 530°C teocht an tuaslagáin agus ba é 4 uair an chloig an t-am tuaslagáin. Tar éis iad a bhaint amach, cuireadh na samplaí i n-umar uisce mór le doimhneacht uisce 100mm. Is féidir leis an umar uisce níos mó a chinntiú nach n-athraíonn teocht an uisce san umar uisce mórán tar éis an sampla i gcrios 1 a fhuarú le huisce, rud a chuireann cosc ar an méadú ar theocht an uisce dul i bhfeidhm ar dhéine an fhuaraithe uisce. Le linn an phróisis fuaraithe uisce, cinntigh go bhfuil teocht an uisce laistigh den raon 20-25°C. Rinneadh na samplaí múchta a aosú ag 165°C * 8 uair an chloig.
Glac cuid den sampla 400mm ar fhad, 30mm ar leithead agus 10mm ar tiús, agus déan tástáil cruas Brinell. Déan 5 thomhas gach 10mm. Glac meánluach na 5 chruas Brinell mar thoradh cruas Brinell ag an bpointe seo, agus breathnaigh ar an patrún athraithe cruas.
Rinneadh tástáil ar airíonna meicniúla an phróifíle, agus rialaíodh an chuid chomhthreomhar teanntachta 60mm ag suíomhanna éagsúla den sampla 400mm chun na hairíonna teanntachta agus suíomh na briste a bhreathnú.
Rinneadh insamhladh ar réimse teochta mhúchadh uisce-fhuaraithe an tsampla agus an mhúchadh tar éis moill 90s trí bhogearraí ANSYS, agus rinneadh anailís ar rátaí fuaraithe na bpróifílí ag suíomhanna éagsúla.
2. Torthaí turgnamhacha agus anailís
2.1 Torthaí tástála cruas
Taispeánann Fíor 2 cuar athraithe cruas sampla 400mm ar fhad arna thomhas ag tástálaí cruas Brinell (is ionann fad aonaid an abscisa agus 10mm, agus is é an scála 0 an líne dheighilte idir múchadh gnáth agus múchadh moillithe). Is féidir a fháil amach go bhfuil an cruas ag an taobh uisce-fhuaraithe cobhsaí ag thart ar 95HB. Tar éis na líne deighilte idir múchadh uisce-fhuaraithe agus múchadh uisce-fhuaraithe moillithe 90id, tosaíonn an cruas ag meath, ach tá an ráta meathlaithe mall go luath. Tar éis 40mm (89HB), titeann an cruas go géar, agus titeann sé go dtí an luach is ísle (77HB) ag 80mm. Tar éis 80mm, níor lean an cruas ag laghdú, ach mhéadaigh sé go pointe áirithe. Bhí an méadú sách beag. Tar éis 130mm, d'fhan an cruas gan athrú ag thart ar 83HB. Is féidir a thomhas gur athraigh ráta fuaraithe na coda múchta moillithe mar gheall ar éifeacht an tseoltachta teasa.
2.2 Torthaí agus anailís tástála feidhmíochta
Taispeánann Tábla 2 torthaí na dturgnaimh teanntachta a rinneadh ar shamplaí a tógadh ó shuímh éagsúla den chuid chomhthreomhar. Is féidir a fháil amach nach bhfuil mórán athraithe tagtha ar neart teanntachta agus neart toraidh Uimh. 1 agus Uimh. 2. De réir mar a mhéadaíonn cion na gcríoch múchta moillithe, taispeánann neart teanntachta agus neart toraidh an chóimhiotail treocht shuntasach anuas. Mar sin féin, tá an neart teanntachta ag gach suíomh samplála os cionn an neart chaighdeánaigh. Sa limistéar leis an gcruas is ísle amháin, tá an neart toraidh níos ísle ná an caighdeán samplach, agus níl feidhmíocht an tsampla cáilithe.
Taispeánann Fíor 4 torthaí airíonna teanntachta shampla Uimh. 3. Is féidir a fháil ó Fhíor 4, dá faide ón líne dheighilte, is ea is ísle cruas an fhoirceann múchta moillithe. Léiríonn an laghdú ar an gcruas go laghdaítear feidhmíocht an tsampla, ach laghdaíonn an cruas go mall, ag laghdú ó 95HB go dtí thart ar 91HB ag deireadh an chuid chomhthreomhar amháin. Mar is léir ó na torthaí feidhmíochta i dTábla 1, laghdaigh an neart teanntachta ó 342MPa go 320MPa le haghaidh fuaraithe uisce. Ag an am céanna, fuarthas amach go bhfuil pointe briste an tsampla teanntachta ag deireadh an chuid chomhthreomhar leis an gcruas is ísle freisin. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil sé i bhfad ón bhfuarú uisce, laghdaítear feidhmíocht an chóimhiotail, agus sroicheann an foirceann teorainn an neart teanntachta ar dtús chun muineál a dhéanamh. Ar deireadh, bristear ón bpointe feidhmíochta is ísle, agus tá an suíomh briste comhsheasmhach le torthaí na tástála feidhmíochta.
Taispeánann Fíor 5 cuar cruas na coda comhthreomhar de shampla Uimh. 4 agus suíomh an bhriste. Is féidir a fháil amach, dá faide ón líne dheighilte fuaraithe uisce, is ea is ísle cruas an fhoirceann múchta moillithe. Ag an am céanna, tá suíomh an bhriste ag an bhfoirceann ina bhfuil an cruas is ísle, scoilteanna 86HB. Ó Thábla 2, feictear nach bhfuil beagnach aon dífhoirmiú plaisteach ag an bhfoirceann fuaraithe uisce. Ó Thábla 1, feictear go laghdaítear feidhmíocht an tsampla (neart teanntachta 298MPa, toradh 266MPa) go suntasach. Níl an neart teanntachta ach 298MPa, nach sroicheann neart toradh an fhoirceann fuaraithe uisce (315MPa). Tá muineál déanta ag an bhfoirceann nuair a bhíonn sé níos ísle ná 315MPa. Roimh an mbriseadh, níor tharla ach dífhoirmiú leaisteach sa limistéar fuaraithe uisce. De réir mar a d’imigh an strus, d’imigh an brú ag an bhfoirceann fuaraithe uisce. Mar thoradh air sin, níl mórán athraithe ar mhéid an dífhoirmithe sa chrios fuaraithe uisce i dTábla 2. Briseann an sampla ag deireadh an tine ráta moillithe, laghdaítear an limistéar dífhoirmithe, agus is é an cruas deiridh an ceann is ísle, rud a fhágann laghdú suntasach ar thorthaí feidhmíochta.
Tóg samplaí ón limistéar múchta moillithe 100% ag deireadh an eiseamail 400mm. Taispeánann Fíor 6 an cuar cruas. Laghdaítear cruas an chuid chomhthreomhar go dtí thart ar 83-84HB agus tá sé réasúnta cobhsaí. Mar gheall ar an bpróiseas céanna, tá an fheidhmíocht beagnach mar a chéile. Níl aon phatrún soiléir le fáil sa suíomh briste. Tá feidhmíocht an chóimhiotail níos ísle ná feidhmíocht an tsampla múchta le huisce.
Chun rialtacht na feidhmíochta agus an bhriste a iniúchadh tuilleadh, roghnaíodh an chuid chomhthreomhar den eiseamal teanntachta gar don phointe cruas is ísle (77HB). Ó Thábla 1, fuarthas amach go raibh an fheidhmíocht laghdaithe go suntasach, agus bhí an pointe briste le feiceáil ag an bpointe cruas is ísle i bhFíor 2.
2.3 Torthaí anailíse ANSYS
Taispeánann Fíor 7 torthaí insamhalta ANSYS ar chuair fhuaraithe ag suíomhanna éagsúla. Is léir gur thit teocht an tsampla sa limistéar fuaraithe uisce go tapa. Tar éis 5 soicind, thit an teocht go dtí faoi bhun 100°C, agus ag 80mm ón líne dheighilte, thit an teocht go dtí thart ar 210°C ag 90 soicind. Is é 3.5°C/s an meántitim teochta. Tar éis 90 soicind sa limistéar fuaraithe aeir críochfoirt, titeann an teocht go dtí thart ar 360°C, le meánráta titime de 1.9°C/s.
Trí anailís feidhmíochta agus torthaí insamhalta, fuarthas amach gur patrún athraithe é feidhmíocht an limistéir fuaraithe uisce agus an limistéir múchta moillithe a laghdaíonn ar dtús agus a mhéadaíonn beagán ina dhiaidh sin. De bharr tionchar fuaraithe uisce gar don líne dheighilte, bíonn tionchar ag seoladh teasa ar an sampla i limistéar áirithe ag ráta fuaraithe níos lú ná ráta fuaraithe uisce (3.5°C/s). Mar thoradh air sin, rinneadh deascadh mór ar Mg2Si, a sholadaigh isteach sa mhaitrís, sa limistéar seo, agus thit an teocht go dtí thart ar 210°C tar éis 90 soicind. Mar thoradh ar an méid mór Mg2Si a rinneadh deascadh, bhí éifeacht níos lú ag an bhfuarú uisce tar éis 90 soicind. Laghdaíodh go mór méid na céime neartaithe Mg2Si a rinneadh tar éis na cóireála aosaithe, agus laghdaíodh feidhmíocht an tsampla ina dhiaidh sin. Mar sin féin, ní bhíonn an oiread céanna tionchar ag seoladh teasa fuaraithe uisce ar an gcrios múchta moillithe atá i bhfad ón líne dheighilte, agus fuaraíonn an cóimhiotal go mall faoi choinníollacha fuaraithe aeir (ráta fuaraithe 1.9°C/s). Ní dhéanann ach cuid bheag den chéim Mg2Si deascadh go mall, agus tá an teocht 360C tar éis 90idí. Tar éis fuaraithe uisce, tá an chuid is mó den chéim Mg2Si fós sa mhaitrís, agus scaipeann agus deascaíonn sé tar éis aosaithe, rud a imríonn ról neartaithe.
3. Conclúid
Fuarthas amach trí thurgnaimh go gcuirfidh múchadh moillithe faoi deara go laghdóidh cruas na crios múchta moillithe ag crosbhealach an ghnáthmhúchta agus an mhúchta moillithe ar dtús agus go méadóidh sé beagán ansin go dtí go gcobhsaíonn sé sa deireadh.
I gcás cóimhiotal alúmanaim 6061, is iad na neart teanntachta tar éis múchadh gnáth agus múchadh moillithe ar feadh 90 s ná 342MPa agus 288MPa faoi seach, agus is iad na neart toraidh ná 315MPa agus 252MPa, agus comhlíonann an dá cheann acu na caighdeáin feidhmíochta samplach.
Tá réigiún ann leis an gcruas is ísle, a laghdaítear ó 95HB go 77HB tar éis múchadh gnáth. Is í an fheidhmíocht anseo an ceann is ísle freisin, le neart teanntachta de 271MPa agus neart toraidh de 220MPa.
Trí anailís ANSYS, fuarthas amach gur laghdaigh an ráta fuaraithe ag an bpointe feidhmíochta is ísle sa chrios múchta moillithe 90idí faoi thart ar 3.5°C in aghaidh an tsoicind, rud a d’fhág nach raibh dóthain tuaslagáin sholadaigh den chéim neartaithe Mg2Si ann. De réir an ailt seo, is léir go bhfuil an pointe contúirte feidhmíochta le feiceáil sa limistéar múchta moillithe ag acomhal an mhúchta ghnáthaigh agus an mhúchta moillithe, agus nach bhfuil sé i bhfad ón acomhal, rud a bhfuil tábhacht threorach thábhachtach aige maidir le coinneáil réasúnta dramhaíola próisis eireaball easbhrúite.
Eagarthóireacht déanta ag May Jiang ó MAT Aluminum
Am an phoist: 28 Lúnasa 2024
