La grande épaisseur de paroi 6061T6 L'alliage d'aluminium doit être éteint après l'extrusion à chaud. En raison de la limitation de l'extrusion discontinue, une partie du profil entrera dans la zone de refroidissement par eau avec un retard. Lorsque le prochain lingot court-circuité se poursuivra, cette partie du profil subira une extinction retardée. Comment gérer la zone de trempe retardée est un problème que chaque entreprise de production doit considérer. Lorsque les déchets du processus d'extrémité de queue d'extrusion sont courts, les échantillons de performances prélevés sont parfois qualifiés et parfois non qualifiés. Lors de la rééchantillonnage de côté, les performances sont à nouveau qualifiées. Cet article donne l'explication correspondante à travers des expériences.
1. Test des matériaux et méthodes
Le matériau utilisé dans cette expérience est d'alliage d'aluminium 6061. Sa composition chimique mesurée par analyse spectrale est la suivante: elle est conforme à la norme de composition en alliage en aluminium GB / T 3190-1996 6061.
Dans cette expérience, une partie du profil extrudé a été prise pour un traitement de solution solide. Le profil de 400 mm de long a été divisé en deux zones. La zone 1 était directement refroidie par eau et éteinte. La zone 2 a été refroidie dans l'air pendant 90 secondes, puis refroidie par l'eau. Le diagramme de test est illustré à la figure 1.
Le profil en alliage en aluminium 6061 utilisé dans cette expérience a été extrudé par une extrudeuse 4000ust. La température du moule est de 500 ° C, la température de la tige de coulée est de 510 ° C, la température de sortie d'extrusion est de 525 ° C, la vitesse d'extrusion est de 2,1 mm / s, le refroidissement à l'eau à haute intensité est utilisé pendant le processus d'extrusion et un 400 mm de 400 mm Le test de longueur est tiré du milieu du profil fini extrudé. La largeur de l'échantillon est de 150 mm et la hauteur est de 10,00 mm.
Les échantillons prélevés ont été partitionnés puis soumis à un traitement de solution à nouveau. La température de la solution était de 530 ° C et le temps de solution était de 4 heures. Après les avoir retirés, les échantillons ont été placés dans un grand réservoir d'eau avec une profondeur d'eau de 100 mm. Le plus grand réservoir d'eau peut garantir que la température de l'eau dans le réservoir d'eau change peu après que l'échantillon de la zone 1 soit refroidi par eau, empêchant l'augmentation de la température de l'eau d'affecter l'intensité de refroidissement par eau. Pendant le processus de refroidissement de l'eau, assurez-vous que la température de l'eau se situe dans la plage de 20-25 ° C. Les échantillons trempés étaient âgés de 165 ° C * 8H.
Faites une partie de l'échantillon de 400 mm de 30 mm de 10 mm de 10 mm d'épaisseur et effectuez un test de dureté Brinell. Faites 5 mesures tous les 10 mm. Prenez la valeur moyenne des 5 durs Brinell comme le résultat de la dureté Brinell à ce stade et observez le modèle de changement de dureté.
Les propriétés mécaniques du profil ont été testées et la section parallèle de la traction 60 mm a été contrôlée à différentes positions de l'échantillon de 400 mm pour observer les propriétés de traction et l'emplacement de fracture.
Le champ de température de la trempe refroidi par l'eau de l'échantillon et la trempe après un retard de 90s ont été simulés via un logiciel ANSYS, et les taux de refroidissement des profils à différentes positions ont été analysés.
2. Résultats et analyses expérimentales
2.1 Résultats des tests de dureté
La figure 2 montre la courbe de changement de dureté d'un échantillon de 400 mm de long mesuré par un testeur de dureté Brinell (la longueur unitaire de l'abscisse représente 10 mm, et l'échelle 0 est la ligne de démarcation entre la trempe normale et la trempe retardée). On peut constater que la dureté à l'extrémité refroidie par eau est stable à environ 95 Ho. Après la ligne de division entre la trempe de refroidissement par eau et retardé la trempe de refroidissement par eau des années 90, la dureté commence à diminuer, mais le taux de baisse est lent au début. Après 40 mm (89 Ho), la dureté tombe fortement et tombe à la valeur la plus basse (77HB) à 80 mm. Après 80 mm, la dureté n'a pas continué à diminuer, mais a augmenté dans une certaine mesure. L'augmentation était relativement faible. Après 130 mm, la dureté est restée inchangée à environ 83Ho. On peut supposer qu'en raison de l'effet de la conduction thermique, la vitesse de refroidissement de la pièce retardée de l'extinction a changé.
2.2 Résultats et analyses des tests de performance
Le tableau 2 montre les résultats des expériences de traction menées sur des échantillons prélevés à partir de différentes positions de la section parallèle. On peut constater que la résistance à la traction et la limite d'élasticité des n ° 1 et n ° 2 n'ont presque aucun changement. À mesure que la proportion des extrémités de trempe retardée augmente, la résistance à la traction et la limite d'élasticité de l'alliage montrent une tendance à la baisse significative. Cependant, la résistance à la traction à chaque emplacement d'échantillonnage est supérieure à la résistance standard. Seul dans la zone avec la dureté la plus faible, la limite d'élasticité est inférieure à la norme de l'échantillon, les performances de l'échantillon ne sont pas qualifiées.
La figure 4 montre les résultats des propriétés de traction de l'échantillon n ° 3. Il peut être constaté à partir de la figure 4 que plus la ligne de division est loin, plus la dureté de l'extrémité de trempe retardée est faible. La diminution de la dureté indique que les performances de l'échantillon sont réduites, mais la dureté diminue lentement, ne diminue que de 95 Ho à environ 91 Ho à la fin de la section parallèle. Comme le montre les résultats des performances du tableau 1, la résistance à la traction a diminué de 342 MPa à 320MPa pour le refroidissement par eau. Dans le même temps, il a été constaté que le point de fracture de l'échantillon de traction est également à la fin de la section parallèle avec la dureté la plus basse. En effet, il est loin du refroidissement de l'eau, les performances de l'alliage sont réduites et l'extrémité atteint d'abord la limite de résistance à la traction pour former une casse vers le bas. Enfin, brisez le point de performance le plus bas, et la position de rupture est cohérente avec les résultats des tests de performance.
La figure 5 montre la courbe de dureté de la section parallèle de l'échantillon n ° 4 et la position de fracture. On peut constater que plus la ligne de division de refroidissement par eau, plus la dureté de l'extrémité retardée est faible. Dans le même temps, l'emplacement de fracture est également à la fin où la dureté est la plus basse et les fractures de 86 ch. Du tableau 2, il est constaté qu'il n'y a presque pas de déformation plastique à l'extrémité refroidie par l'eau. D'après le tableau 1, il est constaté que les performances de l'échantillon (résistance à la traction 298MPA, rendement 266MPA) sont considérablement réduites. La résistance à la traction n'est que de 298 MPA, qui n'atteint pas la limite d'élasticité de l'extrémité refroidie par eau (315MPA). La fin a formé un rétrécissement lorsqu'il est inférieur à 315 MPa. Avant la fracture, seule une déformation élastique s'est produite dans la zone refroidie par eau. Au fur et à mesure que la contrainte disparaissait, la tension à l'extrémité refroidie par eau a disparu. En conséquence, la quantité de déformation dans la zone de refroidissement par eau dans le tableau 2 n'a presque aucun changement. L'échantillon se casse à la fin du feu de taux retardé, la zone déformée est réduite et la dureté finale est la plus faible, entraînant une réduction significative des résultats des performances.
Prenez des échantillons de la zone de trempe retardée à 100% à la fin du spécimen de 400 mm. La figure 6 montre la courbe de dureté. La dureté de la section parallèle est réduite à environ 83 à 84HB et est relativement stable. En raison du même processus, les performances sont à peu près les mêmes. Aucun modèle évident n'est trouvé dans la position de fracture. Les performances en alliage sont inférieures à celles de l'échantillon couché à l'eau.
Afin d'explorer davantage la régularité des performances et de la fracture, la section parallèle de l'échantillon de traction a été sélectionnée près du point de dureté le plus bas (77HB). D'après le tableau 1, il a été constaté que les performances étaient considérablement réduites et le point de fracture est apparu au point le plus bas de la dureté de la figure 2.
2.3 Résultats de l'analyse ANSYS
La figure 7 montre les résultats de la simulation ANSYS des courbes de refroidissement à différentes positions. On peut voir que la température de l'échantillon dans la zone de refroidissement par eau a chuté rapidement. Après 5 s, la température est tombée en dessous de 100 ° C et à 80 mm de la ligne de division, la température a chuté à environ 210 ° C à 90 s. La chute de température moyenne est de 3,5 ° C / s. Après 90 secondes dans la zone de refroidissement de l'air terminal, la température chute à environ 360 ° C, avec un taux de baisse moyen de 1,9 ° C / s.
Grâce à l'analyse des performances et aux résultats de la simulation, il est constaté que les performances de la zone de refroidissement par eau et de la zone de trempe retardée sont un modèle de changement qui diminue d'abord puis augmente légèrement. Affectée par le refroidissement par eau près de la ligne de démarcation, la conduction thermique fait chuter l'échantillon dans une certaine zone à un rythme de refroidissement inférieur à celle du refroidissement par eau (3,5 ° C / s). En conséquence, Mg2si, qui s'est solidifié dans la matrice, a précipité en grande quantité dans cette zone, et la température a chuté à environ 210 ° C après 90 secondes. La grande quantité de MG2SI a précipité a conduit à un effet plus petit du refroidissement de l'eau après 90 s. La quantité de phase de renforcement de Mg2si précipitée après le traitement du vieillissement a été considérablement réduite, et les performances de l'échantillon ont ensuite été réduites. Cependant, la zone de trempe retardée loin de la ligne de division est moins affectée par la conduction thermique de refroidissement de l'eau, et l'alliage refroidit relativement lentement dans des conditions de refroidissement par air (taux de refroidissement de 1,9 ° C / s). Seule une petite partie de la phase MG2SI précipite lentement et la température est de 360 ° C après 90s. Après le refroidissement de l'eau, la majeure partie de la phase MG2SI est toujours dans la matrice, et elle se disperse et précipite après le vieillissement, ce qui joue un rôle de renforcement.
3. Conclusion
Il a été trouvé à travers des expériences que la trempe retardée entraînera la dureté de la zone de trempe retardée à l'intersection de la trempe normale et de la trempe retardée pour diminuer, puis augmenter légèrement jusqu'à ce qu'il se stabilise enfin.
Pour l'alliage d'aluminium 6061, les résistances à la traction après extinction normale et extinction retardée pour 90 s sont respectivement de 342MPA et 288MPA, et les limites d'élasticité sont de 315 MPA et 252MPA, qui répondent toutes deux aux normes de performance de l'échantillon.
Il y a une région avec la dureté la plus basse, qui est réduite de 95 Ho à 77 Ho après une extinction normale. La performance ici est également la plus faible, avec une résistance à la traction de 271 MPa et une limite d'élasticité de 220 MPa.
Grâce à l'analyse ANSYS, il a été constaté que la vitesse de refroidissement au point de performance le plus bas dans la zone de trempe retardée des années 90 diminuait d'environ 3,5 ° C par seconde, entraînant une solution solide insuffisante de la phase MG2SI de phase de renforcement. Selon cet article, on peut voir que le point de danger des performances apparaît dans la zone de trempe retardée à la jonction de la trempe normale et de la trempe retardée, et n'est pas loin de la jonction, qui a une importance importante pour la rétention raisonnable de la queue d'extrusion Déchets de processus final.
Édité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure du poste: août-28-2024
