મોટી દિવાલની જાડાઈ 6061T6 એલ્યુમિનિયમ એલોયને ગરમ એક્સટ્રુઝન પછી શાંત કરવાની જરૂર છે. અવ્યવસ્થિત એક્સટ્રુઝનની મર્યાદાને લીધે, પ્રોફાઇલનો એક ભાગ વિલંબ સાથે વોટર-કૂલિંગ ઝોનમાં પ્રવેશ કરશે. જ્યારે આગામી ટૂંકી પિંડને બહાર કાઢવાનું ચાલુ રાખવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રોફાઇલનો આ ભાગ વિલંબિત શમનમાંથી પસાર થશે. વિલંબિત શમન વિસ્તાર સાથે કેવી રીતે વ્યવહાર કરવો તે એક મુદ્દો છે જે દરેક પ્રોડક્શન કંપનીએ ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. જ્યારે એક્સટ્રુઝન ટેલ એન્ડ પ્રક્રિયા કચરો ટૂંકો હોય છે, ત્યારે લેવામાં આવેલા પ્રદર્શન નમૂનાઓ ક્યારેક લાયક અને ક્યારેક અયોગ્ય હોય છે. જ્યારે બાજુથી રિસેમ્પલિંગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રદર્શન ફરીથી લાયક બને છે. આ લેખ પ્રયોગો દ્વારા અનુરૂપ સમજૂતી આપે છે.
1. પરીક્ષણ સામગ્રી અને પદ્ધતિઓ
આ પ્રયોગમાં વપરાતી સામગ્રી 6061 એલ્યુમિનિયમ એલોય છે. સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ દ્વારા માપવામાં આવેલ તેની રાસાયણિક રચના નીચે મુજબ છે: તે GB/T 3190-1996 આંતરરાષ્ટ્રીય 6061 એલ્યુમિનિયમ એલોય કમ્પોઝિશન સ્ટાન્ડર્ડનું પાલન કરે છે.
આ પ્રયોગમાં, એક્સ્ટ્રુડેડ પ્રોફાઇલનો એક ભાગ સોલિડ સોલ્યુશન ટ્રીટમેન્ટ માટે લેવામાં આવ્યો હતો. 400mm લાંબી પ્રોફાઇલને બે વિસ્તારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવી હતી. વિસ્તાર 1 સીધો જ પાણી-ઠંડો અને શાંત કરવામાં આવ્યો હતો. વિસ્તાર 2 ને 90 સેકન્ડ માટે હવામાં ઠંડુ કરવામાં આવ્યું અને પછી પાણી-ઠંડક કરવામાં આવ્યું. પરીક્ષણ રેખાકૃતિ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવી છે.
આ પ્રયોગમાં વપરાયેલ 6061 એલ્યુમિનિયમ એલોય પ્રોફાઇલને 4000UST એક્સ્ટ્રુડર દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવી હતી. મોલ્ડનું તાપમાન 500°C છે, કાસ્ટિંગ સળિયાનું તાપમાન 510°C છે, એક્સ્ટ્રુઝન આઉટલેટનું તાપમાન 525°C છે, એક્સટ્રુઝન સ્પીડ 2.1mm/s છે, એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પાણીના ઠંડકનો ઉપયોગ થાય છે, અને 400mm લંબાઈનો ટેસ્ટ ટુકડો બહાર નીકળેલી ફિનિશ્ડ પ્રોફાઇલની મધ્યમાંથી લેવામાં આવે છે. નમૂનાની પહોળાઈ 150mm અને ઊંચાઈ 10.00mm છે.
લીધેલા નમૂનાઓનું વિભાજન કરવામાં આવ્યું હતું અને પછી ફરીથી ઉકેલની સારવારને આધિન કરવામાં આવી હતી. સોલ્યુશનનું તાપમાન 530 ડિગ્રી સેલ્સિયસ હતું અને સોલ્યુશનનો સમય 4 કલાક હતો. તેમને બહાર કાઢ્યા પછી, નમૂનાઓને 100mm ની પાણીની ઊંડાઈ સાથે મોટી પાણીની ટાંકીમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. મોટી પાણીની ટાંકી એ સુનિશ્ચિત કરી શકે છે કે ઝોન 1 માં નમૂનાને પાણી-ઠંડુ કર્યા પછી પાણીની ટાંકીમાં પાણીનું તાપમાન થોડું બદલાય છે, જે પાણીના તાપમાનમાં વધારાને પાણીની ઠંડકની તીવ્રતાને અસર કરતા અટકાવે છે. પાણીને ઠંડુ કરવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ખાતરી કરો કે પાણીનું તાપમાન 20-25 °C ની રેન્જમાં છે. શાંત કરાયેલા નમૂનાઓ 165°C*8h પર વયના હતા.
નમૂનાનો એક ભાગ 400mm લાંબો 30mm પહોળો 10mm જાડા લો અને બ્રિનેલ કઠિનતા પરીક્ષણ કરો. દર 10 મીમીમાં 5 માપો કરો. આ બિંદુએ બ્રિનેલ કઠિનતા પરિણામ તરીકે 5 બ્રિનેલ કઠિનતાનું સરેરાશ મૂલ્ય લો અને કઠિનતા ફેરફાર પેટર્નનું અવલોકન કરો.
રૂપરેખાના યાંત્રિક ગુણધર્મોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને તાણના ગુણધર્મો અને અસ્થિભંગના સ્થાનનું અવલોકન કરવા માટે 400mm નમૂનાના વિવિધ સ્થાનો પર તાણ સમાંતર વિભાગ 60mm નિયંત્રિત કરવામાં આવ્યો હતો.
નમૂનાના વોટર-કૂલ્ડ ક્વેન્ચિંગનું તાપમાન ક્ષેત્ર અને 90 ના દાયકાના વિલંબ પછી શમનનું અનુકરણ ANSYS સોફ્ટવેર દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, અને વિવિધ સ્થાનો પર પ્રોફાઇલ્સના ઠંડક દરનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
2. પ્રાયોગિક પરિણામો અને વિશ્લેષણ
2.1 કઠિનતા પરીક્ષણ પરિણામો
આકૃતિ 2 બ્રિનેલ કઠિનતા પરીક્ષક દ્વારા માપવામાં આવેલા 400mm લાંબા નમૂનાના કઠિનતા પરિવર્તન વળાંક બતાવે છે (એબ્સીસાની એકમ લંબાઈ 10mm રજૂ કરે છે, અને 0 સ્કેલ એ સામાન્ય શમન અને વિલંબિત શમન વચ્ચેની વિભાજન રેખા છે). તે શોધી શકાય છે કે વોટર-કૂલ્ડ છેડે કઠિનતા લગભગ 95HB પર સ્થિર છે. વોટર-કૂલિંગ ક્વેન્ચિંગ અને 90ના દાયકામાં વિલંબિત વોટર-કૂલિંગ ક્વેન્ચિંગ વચ્ચેની વિભાજન રેખા પછી, કઠિનતા ઘટવા લાગે છે, પરંતુ પ્રારંભિક તબક્કામાં ઘટાડો દર ધીમો છે. 40mm (89HB) પછી, કઠિનતા ઝડપથી ઘટી જાય છે અને 80mm પર સૌથી નીચા મૂલ્ય (77HB) પર આવી જાય છે. 80 મીમી પછી, કઠિનતા ઘટવાનું ચાલુ રાખ્યું ન હતું, પરંતુ અમુક હદ સુધી વધ્યું હતું. વધારો પ્રમાણમાં નાનો હતો. 130mm પછી, કઠિનતા લગભગ 83HB પર યથાવત રહી. એવું અનુમાન કરી શકાય છે કે ગરમીના વહનની અસરને લીધે, વિલંબિત શમન ભાગનો ઠંડક દર બદલાઈ ગયો છે.
2.2 પ્રદર્શન પરીક્ષણ પરિણામો અને વિશ્લેષણ
કોષ્ટક 2 સમાંતર વિભાગના વિવિધ સ્થાનોમાંથી લેવામાં આવેલા નમૂનાઓ પર હાથ ધરવામાં આવેલા તાણ પ્રયોગોના પરિણામો દર્શાવે છે. તે શોધી શકાય છે કે નંબર 1 અને નંબર 2 ની તાણ શક્તિ અને ઉપજ શક્તિમાં લગભગ કોઈ ફેરફાર નથી. જેમ જેમ વિલંબિત શમન અંતનું પ્રમાણ વધતું જાય છે તેમ, એલોયની તાણ શક્તિ અને ઉપજની શક્તિ નોંધપાત્ર રીતે નીચે તરફનું વલણ દર્શાવે છે. જો કે, દરેક સેમ્પલિંગ સ્થાન પરની તાણ શક્તિ પ્રમાણભૂત શક્તિ કરતા વધારે છે. માત્ર સૌથી નીચી કઠિનતા ધરાવતા વિસ્તારમાં, ઉપજની શક્તિ નમૂનાના ધોરણ કરતા ઓછી છે, નમૂનાનું પ્રદર્શન અયોગ્ય છે.
આકૃતિ 4 નમૂના નંબર 3 ના તાણયુક્ત ગુણધર્મોના પરિણામો દર્શાવે છે. તે આકૃતિ 4 પરથી શોધી શકાય છે કે વિભાજન રેખાથી જેટલું દૂર હશે, વિલંબિત શમન અંતની કઠિનતા ઓછી હશે. કઠિનતામાં ઘટાડો સૂચવે છે કે નમૂનાની કામગીરીમાં ઘટાડો થયો છે, પરંતુ કઠિનતા ધીમે ધીમે ઘટે છે, સમાંતર વિભાગના અંતે માત્ર 95HB થી લગભગ 91HB સુધી ઘટે છે. કોષ્ટક 1 માં પ્રદર્શન પરિણામો પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, પાણીના ઠંડક માટે તાણ શક્તિ 342MPa થી ઘટીને 320MPa થઈ ગઈ છે. તે જ સમયે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે તાણના નમૂનાનું અસ્થિભંગ બિંદુ પણ સમાંતર વિભાગના અંતમાં સૌથી ઓછી કઠિનતા સાથે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે તે પાણીના ઠંડકથી ખૂબ દૂર છે, એલોયની કામગીરીમાં ઘટાડો થાય છે, અને છેડો એક નેકિંગ ડાઉન બનાવવા માટે પહેલા તાણ શક્તિની મર્યાદા સુધી પહોંચે છે. છેલ્લે, સૌથી નીચા પર્ફોર્મન્સ પોઈન્ટથી બ્રેક કરો અને બ્રેક પોઝિશન પરફોર્મન્સ ટેસ્ટ પરિણામો સાથે સુસંગત છે.
આકૃતિ 5 નમૂના નંબર 4 ના સમાંતર વિભાગની કઠિનતા વળાંક અને અસ્થિભંગની સ્થિતિ દર્શાવે છે. તે શોધી શકાય છે કે પાણી-ઠંડક વિભાજક રેખાથી જેટલું દૂર હશે, વિલંબિત શમન અંતની કઠિનતા ઓછી હશે. તે જ સમયે, અસ્થિભંગનું સ્થાન પણ અંતે છે જ્યાં સખતતા સૌથી ઓછી છે, 86HB ફ્રેક્ચર છે. કોષ્ટક 2 થી, એવું જાણવા મળ્યું છે કે પાણી-ઠંડા છેડે લગભગ કોઈ પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ નથી. કોષ્ટક 1 થી, એવું જાણવા મળ્યું છે કે નમૂનાની કામગીરી (ટેન્સાઇલ સ્ટ્રેન્થ 298MPa, યીલ્ડ 266MPa) નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડો થયો છે. તાણ શક્તિ માત્ર 298MPa છે, જે વોટર-કૂલ્ડ એન્ડ (315MPa) ની ઉપજ શક્તિ સુધી પહોંચી શકતી નથી. જ્યારે તે 315MPa કરતા નીચું હોય છે ત્યારે અંત એક ગળા નીચેની રચના કરે છે. અસ્થિભંગ પહેલાં, પાણી-ઠંડકવાળા વિસ્તારમાં માત્ર સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ જોવા મળી હતી. જેમ જેમ તાણ અદૃશ્ય થઈ ગયો તેમ, પાણી-ઠંડા છેડેનો તાણ અદૃશ્ય થઈ ગયો. પરિણામે, કોષ્ટક 2 માં વોટર-કૂલિંગ ઝોનમાં વિરૂપતાની માત્રામાં લગભગ કોઈ ફેરફાર થતો નથી. વિલંબિત દર આગના અંતે નમૂના તૂટી જાય છે, વિકૃત વિસ્તાર ઓછો થાય છે, અને અંતિમ કઠિનતા સૌથી ઓછી હોય છે, પરિણામે કામગીરીના પરિણામોમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે.
400mm નમૂનાના અંતે 100% વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ એરિયામાંથી નમૂનાઓ લો. આકૃતિ 6 કઠિનતા વળાંક બતાવે છે. સમાંતર વિભાગની કઠિનતા લગભગ 83-84HB સુધી ઘટી છે અને પ્રમાણમાં સ્થિર છે. સમાન પ્રક્રિયાને લીધે, પ્રદર્શન લગભગ સમાન છે. અસ્થિભંગની સ્થિતિમાં કોઈ સ્પષ્ટ પેટર્ન જોવા મળતું નથી. એલોયની કામગીરી પાણી-પ્રકાશિત નમૂના કરતા ઓછી છે.
કામગીરી અને અસ્થિભંગની નિયમિતતાને વધુ અન્વેષણ કરવા માટે, તાણના નમૂનાના સમાંતર વિભાગને કઠિનતાના સૌથી નીચા બિંદુ (77HB) નજીક પસંદ કરવામાં આવ્યો હતો. કોષ્ટક 1 થી, એવું જણાયું હતું કે પ્રભાવ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડો થયો હતો, અને અસ્થિભંગ બિંદુ આકૃતિ 2 માં કઠિનતાના સૌથી નીચા બિંદુએ દેખાય છે.
2.3 ANSYS વિશ્લેષણ પરિણામો
આકૃતિ 7 વિવિધ સ્થાનો પર ઠંડક વળાંકના ANSYS સિમ્યુલેશનના પરિણામો દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે વોટર-કૂલિંગ એરિયામાં સેમ્પલનું તાપમાન ઝડપથી ઘટી ગયું છે. 5 સે પછી, તાપમાન ઘટીને 100 °C થી નીચે આવી ગયું, અને વિભાજન રેખાથી 80mm પર, 90s પર તાપમાન લગભગ 210 °C સુધી ઘટી ગયું. સરેરાશ તાપમાનમાં ઘટાડો 3.5°C/s છે. ટર્મિનલ એર કૂલિંગ એરિયામાં 90 સેકન્ડ પછી, તાપમાન 1.9°C/s ના સરેરાશ ડ્રોપ રેટ સાથે લગભગ 360°C સુધી ઘટી જાય છે.
પ્રદર્શન વિશ્લેષણ અને સિમ્યુલેશન પરિણામો દ્વારા, એવું જાણવા મળ્યું છે કે પાણી-ઠંડક વિસ્તાર અને વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ એરિયાનું પ્રદર્શન એ એક ફેરફારની પેટર્ન છે જે પહેલા ઘટે છે અને પછી સહેજ વધે છે. વિભાજન રેખાની નજીકના પાણીના ઠંડકથી પ્રભાવિત, ગરમીનું વહન ચોક્કસ વિસ્તારના નમૂનાને પાણીની ઠંડક (3.5°C/s) કરતા ઓછા ઠંડક દરે ઘટે છે. પરિણામે, Mg2Si, જે મેટ્રિક્સમાં ઘન બને છે, આ વિસ્તારમાં મોટી માત્રામાં અવક્ષેપ થયો અને 90 સેકન્ડ પછી તાપમાન લગભગ 210°C સુધી ઘટી ગયું. Mg2Si ના મોટા પ્રમાણમાં અવક્ષેપને કારણે 90 સેકન્ડ પછી પાણીના ઠંડકની નાની અસર થઈ. વૃદ્ધત્વની સારવાર પછી Mg2Si મજબૂતીકરણના તબક્કાની માત્રામાં ઘણો ઘટાડો થયો હતો, અને નમૂનાની કામગીરી પાછળથી ઘટાડો થયો હતો. જો કે, વિભાજન રેખાથી દૂર વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ ઝોન પાણીના ઠંડકના ઉષ્મા વહનથી ઓછી અસર પામે છે, અને એલોય હવાના ઠંડકની સ્થિતિ (ઠંડક દર 1.9°C/s) હેઠળ પ્રમાણમાં ધીમે ધીમે ઠંડુ થાય છે. Mg2Si તબક્કાનો માત્ર એક નાનો ભાગ ધીમે ધીમે અવક્ષેપ કરે છે અને 90 પછી તાપમાન 360C છે. પાણીના ઠંડક પછી, મોટાભાગનો Mg2Si તબક્કો હજુ પણ મેટ્રિક્સમાં છે, અને તે વૃદ્ધત્વ પછી વિખેરાઈ જાય છે અને અવક્ષેપિત થાય છે, જે મજબૂત ભૂમિકા ભજવે છે.
3. નિષ્કર્ષ
પ્રયોગો દ્વારા એવું જાણવા મળ્યું હતું કે વિલંબિત શમન કરવાથી સામાન્ય શમન અને વિલંબિત શમનના આંતરછેદ પર વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ ઝોનની કઠિનતા પ્રથમ ઘટશે અને પછી તે છેલ્લે સ્થિર થાય ત્યાં સુધી થોડો વધારો કરશે.
6061 એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે, 90 s માટે સામાન્ય ક્વેન્ચિંગ અને વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ પછીની તાણ શક્તિ અનુક્રમે 342MPa અને 288MPa છે, અને ઉપજ શક્તિ 315MPa અને 252MPa છે, જે બંને નમૂના પ્રદર્શન ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે.
સૌથી ઓછી કઠિનતા ધરાવતો પ્રદેશ છે, જે સામાન્ય શમન પછી 95HB થી 77HB સુધી ઘટે છે. 271MPa ની તાણ શક્તિ અને 220MPa ની ઉપજ શક્તિ સાથે, અહીંનું પ્રદર્શન પણ સૌથી ઓછું છે.
ANSYS પૃથ્થકરણ દ્વારા, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે 90 ના દાયકાના વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ ઝોનમાં સૌથી નીચા પ્રદર્શન બિંદુ પર ઠંડકનો દર સેકન્ડ દીઠ આશરે 3.5°C નો ઘટાડો થયો છે, પરિણામે Mg2Si તબક્કાના મજબૂતીકરણના અપૂરતા ઘન ઉકેલમાં પરિણમે છે. આ લેખ મુજબ, તે જોઈ શકાય છે કે સામાન્ય ક્વેન્ચિંગ અને વિલંબિત ક્વેન્ચિંગના જંક્શન પર વિલંબિત ક્વેન્ચિંગ એરિયામાં પર્ફોર્મન્સ ડેન્જર પોઈન્ટ દેખાય છે, અને તે જંક્શનથી દૂર નથી, જે એક્સટ્રુઝન પૂંછડીની વાજબી જાળવણી માટે મહત્વપૂર્ણ માર્ગદર્શક મહત્વ ધરાવે છે. સમાપ્ત પ્રક્રિયા કચરો.
MAT એલ્યુમિનિયમમાંથી મે જિઆંગ દ્વારા સંપાદિત
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-28-2024
