बड़ी दीवार मोटाई वाले 6061T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु को गर्म एक्सट्रूज़न के बाद शमन की आवश्यकता होती है। असंतत एक्सट्रूज़न की सीमाओं के कारण, प्रोफ़ाइल का एक भाग विलंब से जल-शीतलन क्षेत्र में प्रवेश करेगा। जब अगले छोटे पिंड का एक्सट्रूज़न जारी रहेगा, तो प्रोफ़ाइल का यह भाग विलंबित शमन से गुज़रेगा। विलंबित शमन क्षेत्र से कैसे निपटा जाए, यह एक ऐसा मुद्दा है जिस पर प्रत्येक उत्पादन कंपनी को विचार करने की आवश्यकता है। जब एक्सट्रूज़न की अंतिम प्रक्रिया में अपशिष्ट कम होता है, तो लिए गए प्रदर्शन नमूने कभी योग्य और कभी अयोग्य होते हैं। जब किनारे से पुनः नमूनाकरण किया जाता है, तो प्रदर्शन फिर से योग्य हो जाता है। यह लेख प्रयोगों के माध्यम से संबंधित व्याख्या देता है।
1. परीक्षण सामग्री और विधियाँ
इस प्रयोग में प्रयुक्त सामग्री 6061 एल्युमीनियम मिश्रधातु है। वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा मापी गई इसकी रासायनिक संरचना इस प्रकार है: यह GB/T 3190-1996 अंतर्राष्ट्रीय 6061 एल्युमीनियम मिश्रधातु संरचना मानक का अनुपालन करती है।
इस प्रयोग में, एक्सट्रूडेड प्रोफ़ाइल के एक हिस्से को ठोस विलयन उपचार के लिए लिया गया। 400 मिमी लंबी प्रोफ़ाइल को दो भागों में विभाजित किया गया। क्षेत्र 1 को सीधे जल-शीतलित और शमन किया गया। क्षेत्र 2 को 90 सेकंड के लिए हवा में ठंडा किया गया और फिर जल-शीतलित किया गया। परीक्षण आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।
इस प्रयोग में प्रयुक्त 6061 एल्युमीनियम मिश्र धातु प्रोफ़ाइल को 4000UST एक्सट्रूडर द्वारा एक्सट्रूड किया गया। साँचे का तापमान 500°C, कास्टिंग रॉड का तापमान 510°C, एक्सट्रूज़न आउटलेट का तापमान 525°C, एक्सट्रूज़न गति 2.1 मिमी/सेकंड, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान उच्च-तीव्रता वाले जल शीतलन का उपयोग, और एक्सट्रूडेड तैयार प्रोफ़ाइल के मध्य से 400 मिमी लंबाई का एक परीक्षण टुकड़ा लिया गया। नमूने की चौड़ाई 150 मिमी और ऊँचाई 10.00 मिमी है।
लिए गए नमूनों को विभाजित किया गया और फिर से घोल उपचारित किया गया। घोल का तापमान 530°C और घोल का समय 4 घंटे था। उन्हें बाहर निकालने के बाद, नमूनों को 100 मिमी गहराई वाले एक बड़े पानी के टैंक में रखा गया। बड़ा पानी का टैंक यह सुनिश्चित करता है कि ज़ोन 1 में नमूने के जल-शीतलन के बाद पानी के टैंक में पानी का तापमान थोड़ा बदलता है, जिससे पानी के तापमान में वृद्धि से जल शीतलन की तीव्रता प्रभावित नहीं होती है। जल शीतलन प्रक्रिया के दौरान, सुनिश्चित करें कि पानी का तापमान 20-25°C के बीच बना रहे। शमन किए गए नमूनों को 165°C*8 घंटे पर वृद्ध किया गया।
नमूने का 400 मिमी लंबा, 30 मिमी चौड़ा और 10 मिमी मोटा एक भाग लें और ब्रिनेल कठोरता परीक्षण करें। हर 10 मिमी पर 5 माप लें। इस बिंदु पर ब्रिनेल कठोरता के परिणाम के रूप में 5 ब्रिनेल कठोरताओं 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. प्रायोगिक परिणाम और विश्लेषण
2.1 कठोरता परीक्षण के परिणाम
चित्र 2 एक 400 मिमी लंबे नमूने की कठोरता परिवर्तन वक्र को 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-शीतलित शमन और विलंबित 90 जल-शीतलित 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 निम्नतम 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 समांतर खंड के विभिन्न स्थानों से लिए गए नमूनों पर किए गए तन्यता प्रयोगों के परिणाम दर्शाती है। यह पाया जा सकता है कि संख्या 1 और संख्या 2 की तन्य शक्ति और उपज शक्ति में लगभग कोई परिवर्तन नहीं हुआ है। जैसे-जैसे विलंबित शमन सिरों का अनुपात बढ़ता है, मिश्र धातु की तन्य शक्ति और उपज शक्ति में उल्लेखनीय गिरावट देखी जाती है। हालाँकि, प्रत्येक नमूना स्थान पर तन्य शक्ति मानक शक्ति से अधिक होती है। केवल सबसे कम कठोरता वाले क्षेत्र में, उपज शक्ति नमूने के मानक से कम होती है, और नमूने का प्रदर्शन अयोग्य होता है।
चित्र 4 नमूना संख्या 3 के तन्य गुण परिणामों को दर्शाता है। चित्र 4 से यह पाया जा सकता है कि विभाजन रेखा से दूर, विलंबित शमन छोर 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 होती है, केवल समानांतर खंड के अंत में 95HB से घटकर लगभग 91HB हो 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,
चित्र 5 नमूना संख्या 4 के समानांतर खंड के कठोरता वक्र और फ्रैक्चर की स्थिति को दर्शाता है। यह पाया जा सकता है कि जल-शीतलन विभाजन रेखा से दूर, विलंबित शमन छोर की कठोरता उतनी ही कम होती है। इसी समय, फ्रैक्चर का स्थान भी उस छोर पर है जहाँ कठोरता सबसे कम है, 86HB फ्रैक्चर। तालिका 2 से, यह पाया जाता है कि जल-शीतलन छोर पर लगभग कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं है। तालिका 1 से, यह पाया जाता है कि नमूना प्रदर्शन (तन्य शक्ति 298MPa, उपज 266MPa) काफी कम हो गया है। तन्य शक्ति केवल 298MPa है, जो जल-शीतलन छोर (315MPa) की उपज शक्ति तक नहीं पहुँचती है। 315MPa से कम होने पर छोर ने नीचे की ओर एक गर्दन बनाई है। फ्रैक्चर से पहले, जल-शीतलन क्षेत्र में केवल लोचदार विरूपण हुआ परिणामस्वरूप, तालिका 2 में दिखाए गए जल-शीतलन क्षेत्र में विरूपण की मात्रा में लगभग कोई परिवर्तन नहीं होता है। विलंबित दर प्रज्वलन के अंत में नमूना टूट जाता है, विकृत क्षेत्र कम हो जाता है, और अंतिम कठोरता सबसे कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन परिणामों में उल्लेखनीय कमी आती है।
400 मिमी नमूने के अंत में 100% विलंबित शमन क्षेत्र से नमूने लें। चित्र 6 कठोरता वक्र दर्शाता है। समानांतर खंड की कठोरता लगभग 83-84HB तक कम हो जाती है और अपेक्षाकृत स्थिर होती है। समान प्रक्रिया के कारण, प्रदर्शन लगभग समान रहता 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 विखंडन की नियमितता का और अधिक पता लगाने के लिए, तन्य नमूने के समानांतर खंड को कठोरता के निम्नतम बिंदु (77HB) के पास चुना गया। तालिका 1 से पता चला कि प्रदर्शन में उल्लेखनीय कमी आई थी, और विखंडन बिंदु चित्र 2 में कठोरता के निम्नतम बिंदु पर दिखाई दिया।
2.3 ANSYS विश्लेषण परिणाम
चित्र 7 विभिन्न स्थितियों पर शीतलन वक्रों के ANSYS सिमुलेशन के परिणाम दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि जल-शीतलन क्षेत्र में नमूने का तापमान तेज़ी से गिरा। 5 सेकंड के बाद, तापमान 100°C से नीचे गिर गया, और विभाजन रेखा से 80 मिमी की दूरी पर, 90 सेकंड में तापमान लगभग 210°C तक गिर गया। औसत तापमान में गिरावट 3.5°C/s है। टर्मिनल वायु शीतलन क्षेत्र में 90 सेकंड के बाद, तापमान लगभग 360°C तक गिर जाता है, जिसकी औसत गिरावट दर 1.9°C/s 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, ऊष्मा चालन के कारण एक निश्चित क्षेत्र में नमूना जल शीतलन (3.5°C/s) की तुलना में कम शीतलन दर पर गिरता है। परिणामस्वरूप, मैट्रिक्स में जमने वाला Mg2Si इस क्षेत्र में बड़ी मात्रा में अवक्षेपित हो गया, और 90 सेकंड के बाद तापमान लगभग 210°C तक गिर गया। अवक्षेपित Mg2Si की बड़ी मात्रा के कारण 90 सेकंड के बाद जल शीतलन का प्रभाव कम हो गया। आयु उपचार के बाद अवक्षेपित Mg2Si सुदृढ़ीकरण चरण की मात्रा बहुत कम हो गई, और परिणामस्वरूप नमूने का प्रदर्शन भी कम हो गया। हालाँकि, विभाजन रेखा से दूर विलंबित शमन क्षेत्र जल शीतलन ऊष्मा चालन से कम प्रभावित होता है, और वायु शीतलन की स्थिति (शीतलन दर 1.9°C/s) में मिश्र धातु अपेक्षाकृत धीरे-धीरे ठंडी होती है। Mg2Si चरण का केवल एक छोटा सा भाग धीरे-धीरे अवक्षेपित होता है, और 90 सेकंड के बाद तापमान 360°C हो जाता है। जल शीतलन के बाद, अधिकांश Mg2Si चरण अभी भी मैट्रिक्स में रहता है, और यह उम्र बढ़ने के बाद फैलकर अवक्षेपित हो जाता है, जो एक सुदृढ़ीकरण भूमिका निभाता है।
3. निष्कर्ष
प्रयोगों के माध्यम से यह पाया गया कि विलंबित शमन के कारण सामान्य शमन और विलंबित शमन के प्रतिच्छेद बिंदु पर विलंबित शमन क्षेत्र की कठोरता पहले कम होगी और फिर थोड़ी बढ़ेगी जब तक कि यह 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 342MPa और 288MPa हैं, और उपज शक्तियां 315MPa और 252MPa हैं, जो दोनों नमूना प्रदर्शन मानकों को पूरा करती हैं।
सबसे कम कठोरता वाला एक क्षेत्र है, जो सामान्य शमन के बाद 95HB से घटकर 77HB हो जाता है। यहाँ प्रदर्शन भी सबसे कम है, जिसकी तन्य शक्ति 271MPa और उपज शक्ति 220MPa है।
ANSYS विश्लेषण के माध्यम से, यह पाया गया कि 90s विलंबित शमन क्षेत्र में निम्नतम प्रदर्शन बिंदु पर शीतलन दर लगभग 3.5°C प्रति सेकंड कम हो गई, जिसके परिणामस्वरूप सुदृढ़ीकरण चरण Mg2Si चरण का ठोस विलयन अपर्याप्त हो गया। इस लेख के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि प्रदर्शन संकट बिंदु विलंबित शमन क्षेत्र में सामान्य शमन और विलंबित शमन के जंक्शन पर दिखाई देता है, और जंक्शन से अधिक दूर नहीं है, जिसका एक्सट्रूज़न टेल एंड प्रक्रिया अपशिष्ट के उचित प्रतिधारण के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शक महत्व है।
MAT एल्युमिनियम से मे जियांग द्वारा संपादित
पोस्ट करने का समय: 28 अगस्त 2024
