बड़ी दीवार मोटाई 6061T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को गर्म एक्सट्रूज़न के बाद बुझाने की आवश्यकता होती है। असंतत एक्सट्रूज़न की सीमा के कारण, प्रोफ़ाइल का एक हिस्सा देरी से जल-शीतलन क्षेत्र में प्रवेश करेगा। जब अगले छोटे पिंड को बाहर निकालना जारी रखा जाता है, तो प्रोफ़ाइल का यह हिस्सा विलंबित शमन से गुज़रेगा। विलंबित शमन क्षेत्र से कैसे निपटें यह एक ऐसा मुद्दा है जिस पर हर उत्पादन कंपनी को विचार करने की आवश्यकता है। जब एक्सट्रूज़न टेल एंड प्रक्रिया अपशिष्ट छोटा होता है, तो लिए गए प्रदर्शन नमूने कभी-कभी योग्य और कभी-कभी अयोग्य होते हैं। जब साइड से फिर से नमूना लिया जाता है, तो प्रदर्शन फिर से योग्य होता है। यह लेख प्रयोगों के माध्यम से संबंधित स्पष्टीकरण देता है।
1. परीक्षण सामग्री और विधियाँ
इस प्रयोग में प्रयुक्त सामग्री 6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातु है। वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा मापी गई इसकी रासायनिक संरचना इस प्रकार है: यह GB/T 3190-1996 अंतर्राष्ट्रीय 6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातु संरचना मानक का अनुपालन करती है।
इस प्रयोग में, निकाले गए प्रोफाइल का एक हिस्सा ठोस घोल उपचार के लिए लिया गया था। 400 मिमी लंबी प्रोफ़ाइल को दो क्षेत्रों में विभाजित किया गया था। क्षेत्र 1 को सीधे पानी से ठंडा किया गया और बुझाया गया। क्षेत्र 2 को 90 सेकंड के लिए हवा में ठंडा किया गया और फिर पानी से ठंडा किया गया। परीक्षण आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।
इस प्रयोग में इस्तेमाल की गई 6061 एल्युमिनियम मिश्र धातु प्रोफ़ाइल को 4000UST एक्सट्रूडर द्वारा एक्सट्रूड किया गया था। मोल्ड का तापमान 500°C है, कास्टिंग रॉड का तापमान 510°C है, एक्सट्रूज़न आउटलेट का तापमान 525°C है, एक्सट्रूज़न की गति 2.1mm/s है, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान उच्च-तीव्रता वाले पानी के कूलिंग का उपयोग किया जाता है, और एक्सट्रूडेड फ़िनिश्ड प्रोफ़ाइल के बीच से 400mm लंबाई का परीक्षण टुकड़ा लिया जाता है। नमूने की चौड़ाई 150mm और ऊँचाई 10.00mm है।
लिए गए नमूनों को विभाजित किया गया और फिर से घोल उपचार के अधीन किया गया। घोल का तापमान 530 डिग्री सेल्सियस था और घोल का समय 4 घंटे था। उन्हें बाहर निकालने के बाद, नमूनों को 100 मिमी की पानी की गहराई वाले एक बड़े पानी के टैंक में रखा गया। बड़ा पानी का टैंक यह सुनिश्चित कर सकता है कि ज़ोन 1 में नमूने के पानी से ठंडा होने के बाद पानी के टैंक में पानी का तापमान थोड़ा बदल जाता है, जिससे पानी के तापमान में वृद्धि से पानी के ठंडा होने की तीव्रता प्रभावित नहीं होती है। पानी ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, सुनिश्चित करें कि पानी का तापमान 20-25 डिग्री सेल्सियस की सीमा के भीतर है। बुझे हुए नमूनों को 165 डिग्री सेल्सियस*8 घंटे पर रखा गया था।
नमूने का 400 मिमी लंबा, 30 मिमी चौड़ा और 10 मिमी मोटा हिस्सा लें और ब्रिनेल कठोरता परीक्षण करें। हर 10 मिमी पर 5 माप लें। इस बिंदु पर ब्रिनेल कठोरता परिणाम के रूप में 5 ब्रिनेल कठोरता का औसत मान लें और कठोरता परिवर्तन पैटर्न का निरीक्षण करें।
प्रोफ़ाइल के यांत्रिक गुणों का परीक्षण किया गया, तथा तन्य गुणों और फ्रैक्चर स्थान का निरीक्षण करने के लिए 400 मिमी नमूने के विभिन्न स्थानों पर तन्य समानांतर खंड 60 मिमी को नियंत्रित किया गया।
नमूने के जल-शीतित शमन और 90s की देरी के बाद शमन के तापमान क्षेत्र को ANSYS सॉफ्टवेयर के माध्यम से अनुकरण किया गया, और विभिन्न स्थितियों पर प्रोफाइल की शीतलन दरों का विश्लेषण किया गया।
2. प्रयोगात्मक परिणाम और विश्लेषण
2.1 कठोरता परीक्षण के परिणाम
चित्र 2 एक 400 मिमी लंबे नमूने की कठोरता परिवर्तन वक्र को दर्शाता है जिसे ब्रिनेल कठोरता परीक्षक द्वारा मापा जाता है (एब्सिस्सा की इकाई लंबाई 10 मिमी का प्रतिनिधित्व करती है, और 0 स्केल सामान्य शमन और विलंबित शमन के बीच विभाजन रेखा है)। यह पाया जा सकता है कि जल-शीतलित छोर पर कठोरता लगभग 95HB पर स्थिर है। जल-शीतलन शमन और विलंबित 90 के दशक के जल-शीतलन शमन के बीच विभाजन रेखा के बाद, कठोरता में गिरावट शुरू होती है, लेकिन प्रारंभिक चरण में गिरावट की दर धीमी होती है। 40 मिमी (89HB) के बाद, कठोरता तेजी से गिरती है, और 80 मिमी पर सबसे कम मूल्य (77HB) तक गिर जाती है। 80 मिमी के बाद, कठोरता में कमी जारी नहीं रही यह अनुमान लगाया जा सकता है कि ऊष्मा चालन के प्रभाव के कारण विलंबित शमन भाग की शीतलन दर में परिवर्तन हुआ।
2.2 प्रदर्शन परीक्षण के परिणाम और विश्लेषण
तालिका 2 समानांतर खंड के विभिन्न स्थानों से लिए गए नमूनों पर किए गए तन्यता प्रयोगों के परिणाम दिखाती है। यह पाया जा सकता है कि नंबर 1 और नंबर 2 की तन्यता शक्ति और उपज शक्ति में लगभग कोई बदलाव नहीं है। जैसे-जैसे विलंबित शमन सिरों का अनुपात बढ़ता है, मिश्र धातु की तन्यता शक्ति और उपज शक्ति में उल्लेखनीय गिरावट देखी जाती है। हालांकि, प्रत्येक नमूना स्थान पर तन्यता शक्ति मानक शक्ति से ऊपर है। केवल सबसे कम कठोरता वाले क्षेत्र में, उपज शक्ति नमूना मानक से कम है, नमूना प्रदर्शन अयोग्य है।
चित्रा 4 नमूना संख्या 3 के तन्यता गुण परिणामों को दर्शाता है। यह चित्रा 4 से पाया जा सकता है कि विभाजन रेखा से दूर, विलंबित शमन अंत की कठोरता उतनी ही कम होती है। कठोरता में कमी यह दर्शाती है कि नमूने का प्रदर्शन कम हो गया है, लेकिन कठोरता धीरे-धीरे कम हो जाती है, केवल समानांतर खंड के अंत में 95HB से लगभग 91HB तक घट जाती है। जैसा कि तालिका 1 में प्रदर्शन परिणामों से देखा जा सकता है, जल शीतलन के लिए तन्य शक्ति 342MPa से घटकर 320MPa हो गई। इसी समय, यह पाया गया कि तन्य नमूने का फ्रैक्चर बिंदु भी सबसे कम कठोरता वाले समानांतर खंड के अंत में है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह जल शीतलन से बहुत दूर है, मिश्र धातु का प्रदर्शन कम हो जाता है, और अंत एक नेकिंग डाउन बनाने के लिए पहले तन्य शक्ति सीमा तक पहुंच जाता है
चित्रा 5 नमूना संख्या 4 के समानांतर खंड की कठोरता वक्र और फ्रैक्चर स्थिति को दर्शाता है। यह पाया जा सकता है कि जल-शीतलन विभाजन रेखा से जितनी दूर, विलंबित शमन छोर की कठोरता उतनी ही कम होती है। इसी समय, फ्रैक्चर का स्थान भी उस छोर पर होता है जहां कठोरता सबसे कम होती है, 86HB फ्रैक्चर। तालिका 2 से, यह पाया गया है कि जल-शीतलन छोर पर लगभग कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं है। तालिका 1 से, यह पाया गया है कि नमूना प्रदर्शन (तन्य शक्ति 298MPa, उपज 266MPa) काफी कम हो गई है। तन्य शक्ति केवल 298MPa है, जो जल-शीतलन छोर (315MPa) की उपज शक्ति तक नहीं पहुंचती है। परिणामस्वरूप, तालिका 2 में जल-शीतलन क्षेत्र में विरूपण राशि में लगभग कोई परिवर्तन नहीं होता है। विलंबित दर आग के अंत में नमूना टूट जाता है, विकृत क्षेत्र कम हो जाता है, और अंत कठोरता सबसे कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन परिणामों में महत्वपूर्ण कमी आती है।
400 मिमी नमूने के अंत में 100% विलंबित शमन क्षेत्र से नमूने लें। चित्र 6 कठोरता वक्र दिखाता है। समानांतर खंड की कठोरता लगभग 83-84HB तक कम हो जाती है और अपेक्षाकृत स्थिर होती है। एक ही प्रक्रिया के कारण, प्रदर्शन लगभग समान है। फ्रैक्चर स्थिति में कोई स्पष्ट पैटर्न नहीं पाया जाता है। मिश्र धातु का प्रदर्शन जल-शमन नमूने की तुलना में कम है।
प्रदर्शन और फ्रैक्चर की नियमितता का और पता लगाने के लिए, तन्य नमूने के समानांतर खंड को कठोरता के सबसे निचले बिंदु (77HB) के पास चुना गया। तालिका 1 से, यह पाया गया कि प्रदर्शन में काफी कमी आई थी, और फ्रैक्चर बिंदु चित्र 2 में कठोरता के सबसे निचले बिंदु पर दिखाई दिया।
2.3 ANSYS विश्लेषण परिणाम
चित्र 7 में विभिन्न स्थितियों पर शीतलन वक्रों के ANSYS सिमुलेशन के परिणाम दिखाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि जल-शीतलन क्षेत्र में नमूने का तापमान तेजी से गिरा। 5 सेकंड के बाद, तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला गया, और विभाजन रेखा से 80 मिमी की दूरी पर, तापमान 90 सेकंड में लगभग 210 डिग्री सेल्सियस तक गिर गया। औसत तापमान में गिरावट 3.5 डिग्री सेल्सियस/सेकंड है। टर्मिनल एयर कूलिंग क्षेत्र में 90 सेकंड के बाद, तापमान लगभग 360 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, जिसकी औसत गिरावट दर 1.9 डिग्री सेल्सियस/सेकंड है।
प्रदर्शन विश्लेषण और सिमुलेशन परिणामों के माध्यम से, यह पाया गया है कि जल-शीतलन क्षेत्र और विलंबित शमन क्षेत्र का प्रदर्शन एक परिवर्तन पैटर्न है जो पहले घटता है और फिर थोड़ा बढ़ता है। विभाजन रेखा के पास जल शीतलन से प्रभावित, ताप चालन के कारण एक निश्चित क्षेत्र में नमूना जल शीतलन (3.5 डिग्री सेल्सियस / सेकंड) की तुलना में कम शीतलन दर पर गिरता है। नतीजतन, मैट्रिक्स में जमने वाला Mg2Si इस क्षेत्र में बड़ी मात्रा में अवक्षेपित हो गया, और तापमान 90 सेकंड के बाद लगभग 210 डिग्री सेल्सियस तक गिर गया। अवक्षेपित Mg2Si की बड़ी मात्रा के कारण 90 सेकंड के बाद जल शीतलन का प्रभाव कम हो गया। उम्र बढ़ने के उपचार के बाद अवक्षेपित Mg2Si सुदृढ़ीकरण चरण की मात्रा बहुत कम हो गई, और इसके बाद नमूने का प्रदर्शन कम हो गया। हालांकि, विभाजन रेखा से दूर विलंबित शमन क्षेत्र जल शीतलन ताप चालन से कम प्रभावित होता है, और मिश्र धातु वायु शीतलन स्थितियों (शीतलन दर 1.9 डिग्री सेल्सियस / सेकंड) के तहत अपेक्षाकृत धीरे-धीरे ठंडा होता है। Mg2Si चरण का केवल एक छोटा सा हिस्सा धीरे-धीरे अवक्षेपित होता है, और 90 के बाद तापमान 360C होता है। पानी के ठंडा होने के बाद, अधिकांश Mg2Si चरण अभी भी मैट्रिक्स में है, और यह उम्र बढ़ने के बाद फैलता है और अवक्षेपित होता है, जो एक मजबूत भूमिका निभाता है।
3. निष्कर्ष
प्रयोगों के माध्यम से यह पाया गया कि विलंबित शमन के कारण सामान्य शमन और विलंबित शमन के मिलन बिंदु पर विलंबित शमन क्षेत्र की कठोरता पहले कम होगी और फिर थोड़ी बढ़ जाएगी, जब तक कि अंततः स्थिर न हो जाए।
6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के लिए, सामान्य शमन और 90 सेकंड के लिए विलंबित शमन के बाद तन्य शक्तियां क्रमशः 342 एमपीए और 288 एमपीए हैं, और उपज शक्तियां 315 एमपीए और 252 एमपीए हैं, जो दोनों नमूना प्रदर्शन मानकों को पूरा करते हैं।
सबसे कम कठोरता वाला एक क्षेत्र है, जो सामान्य शमन के बाद 95HB से 77HB तक कम हो जाता है। यहाँ प्रदर्शन भी सबसे कम है, जिसमें तन्य शक्ति 271MPa और उपज शक्ति 220MPa है।
ANSYS विश्लेषण के माध्यम से, यह पाया गया कि 90 के दशक के विलंबित शमन क्षेत्र में सबसे कम प्रदर्शन बिंदु पर शीतलन दर लगभग 3.5 डिग्री सेल्सियस प्रति सेकंड कम हो गई, जिसके परिणामस्वरूप मजबूत चरण Mg2Si चरण का अपर्याप्त ठोस समाधान हुआ। इस लेख के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि प्रदर्शन खतरा बिंदु सामान्य शमन और विलंबित शमन के जंक्शन पर विलंबित शमन क्षेत्र में दिखाई देता है, और जंक्शन से बहुत दूर नहीं है, जिसका एक्सट्रूज़न टेल एंड प्रक्रिया अपशिष्ट के उचित प्रतिधारण के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शक महत्व है।
MAT एल्युमिनियम से मई जियांग द्वारा संपादित
पोस्ट करने का समय: अगस्त-28-2024
