ठूलो भित्ता मोटाई ६०६१T६ एल्युमिनियम मिश्र धातुलाई तातो एक्सट्रुजन पछि निभाउन आवश्यक छ। विच्छेदन एक्सट्रुजनको सीमितताको कारणले गर्दा, प्रोफाइलको एक भाग ढिलाइको साथ पानी-चिसो क्षेत्रमा प्रवेश गर्नेछ। जब अर्को छोटो इन्गटलाई बाहिर निकाल्न जारी राखिन्छ, प्रोफाइलको यो भाग ढिलाइ भएको शमनबाट गुज्रनेछ। ढिलाइ भएको शमन क्षेत्रलाई कसरी व्यवहार गर्ने भन्ने कुरा प्रत्येक उत्पादन कम्पनीले विचार गर्नुपर्ने मुद्दा हो। जब एक्सट्रुजन टेल एन्ड प्रक्रिया फोहोर छोटो हुन्छ, लिइएका प्रदर्शन नमूनाहरू कहिलेकाहीं योग्य हुन्छन् र कहिलेकाहीं अयोग्य हुन्छन्। छेउबाट पुन: नमूना गर्दा, प्रदर्शन फेरि योग्य हुन्छ। यस लेखले प्रयोगहरू मार्फत सम्बन्धित व्याख्या दिन्छ।
१. परीक्षण सामग्री र विधिहरू
यस प्रयोगमा प्रयोग गरिएको सामग्री ६०६१ एल्युमिनियम मिश्र धातु हो। वर्णक्रमीय विश्लेषणद्वारा मापन गरिएको यसको रासायनिक संरचना निम्नानुसार छ: यो GB/T ३१९०-१९९६ अन्तर्राष्ट्रिय ६०६१ एल्युमिनियम मिश्र धातु संरचना मानकको पालना गर्दछ।
यस प्रयोगमा, ठोस घोल उपचारको लागि बाहिर निकालिएको प्रोफाइलको एक भाग लिइएको थियो। ४०० मिमी लामो प्रोफाइललाई दुई क्षेत्रमा विभाजन गरिएको थियो। क्षेत्र १ लाई सिधै पानीले चिसो पारिएको थियो र निभाइएको थियो। क्षेत्र २ लाई ९० सेकेन्डको लागि हावामा चिसो पारिएको थियो र त्यसपछि पानीले चिसो पारिएको थियो। परीक्षण रेखाचित्र चित्र १ मा देखाइएको छ।
यस प्रयोगमा प्रयोग गरिएको ६०६१ एल्युमिनियम मिश्र धातु प्रोफाइल ४०००UST एक्स्ट्रुडरद्वारा एक्स्ट्रुड गरिएको थियो। मोल्डको तापक्रम ५००°C, कास्टिङ रडको तापक्रम ५१०°C, एक्स्ट्रुजन आउटलेट तापक्रम ५२५°C, एक्स्ट्रुजन गति २.१mm/s छ, एक्स्ट्रुजन प्रक्रियाको क्रममा उच्च-तीव्रताको पानी शीतलन प्रयोग गरिन्छ, र एक्स्ट्रुजन समाप्त प्रोफाइलको बीचबाट ४००mm लम्बाइको परीक्षण टुक्रा लिइन्छ। नमूना चौडाइ १५०mm र उचाइ १०.००mm छ।
लिइएका नमूनाहरूलाई विभाजन गरियो र त्यसपछि फेरि घोल उपचार गरियो। घोलको तापक्रम ५३० डिग्री सेल्सियस थियो र घोलको समय ४ घण्टा थियो। तिनीहरूलाई बाहिर निकालेपछि, नमूनाहरूलाई १०० मिमी गहिराइको पानीको ट्याङ्कीमा राखिएको थियो। ठूलो पानी ट्याङ्कीले क्षेत्र १ मा नमूनालाई पानी-चिसो पारेपछि पानीको ट्याङ्कीमा पानीको तापक्रम थोरै परिवर्तन हुन्छ भनी सुनिश्चित गर्न सक्छ, जसले गर्दा पानीको तापक्रममा वृद्धिले पानीको चिसोपनको तीव्रतालाई असर गर्नबाट रोक्छ। पानी चिसो पार्ने प्रक्रियाको क्रममा, पानीको तापक्रम २०-२५ डिग्री सेल्सियसको दायरा भित्र छ भनी सुनिश्चित गर्नुहोस्। निभाएका नमूनाहरू १६५ डिग्री सेल्सियस*८ घण्टामा उमेरका थिए।
४०० मिमी लामो, ३० मिमी चौडा र १० मिमी बाक्लो नमूनाको एक भाग लिनुहोस्, र ब्रिनेल कठोरता परीक्षण गर्नुहोस्। प्रत्येक १० मिमीमा ५ वटा मापन गर्नुहोस्। यस बिन्दुमा ब्रिनेल कठोरता परिणामको रूपमा ५ वटा ब्रिनेल कठोरताको औसत मान लिनुहोस्, र कठोरता परिवर्तन ढाँचा अवलोकन गर्नुहोस्।
प्रोफाइलको मेकानिकल गुणहरूको परीक्षण गरिएको थियो, र तन्य गुणहरू र फ्र्याक्चर स्थान अवलोकन गर्न ४०० मिमी नमूनाको विभिन्न स्थानहरूमा तन्य समानान्तर खण्ड ६० मिमी नियन्त्रण गरिएको थियो।
नमूनाको पानी-चिसो शमनको तापक्रम क्षेत्र र ९० को दशकको ढिलाइ पछि शमन ANSYS सफ्टवेयर मार्फत सिमुलेट गरिएको थियो, र विभिन्न स्थानहरूमा प्रोफाइलहरूको शीतलन दरहरूको विश्लेषण गरिएको थियो।
२. प्रयोगात्मक नतिजा र विश्लेषण
२.१ कठोरता परीक्षणको नतिजा
चित्र २ ले ब्रिनेल कठोरता परीक्षकद्वारा मापन गरिएको ४०० मिमी लामो नमूनाको कठोरता परिवर्तन वक्र देखाउँछ (अब्सिस्साको एकाइ लम्बाइले १० मिमी प्रतिनिधित्व गर्दछ, र ० स्केल सामान्य शमन र ढिलाइ शमन बीचको विभाजन रेखा हो)। यो पत्ता लगाउन सकिन्छ कि पानी-चिसो छेउमा कठोरता लगभग ९५HB मा स्थिर छ। पानी-चिसो शमन र ढिलाइ भएको ९० को दशकको पानी-चिसो शमन बीचको विभाजन रेखा पछि, कठोरता घट्न थाल्छ, तर प्रारम्भिक चरणमा गिरावट दर ढिलो हुन्छ। ४० मिमी (८९HB) पछि, कठोरता तीव्र रूपमा घट्छ, र ८० मिमीमा सबैभन्दा कम मान (७७HB) मा झर्छ। ८० मिमी पछि, कठोरता घट्न जारी राखेन, तर एक निश्चित हदसम्म बढ्यो। वृद्धि अपेक्षाकृत सानो थियो। १३० मिमी पछि, कठोरता लगभग ८३HB मा अपरिवर्तित रह्यो। अनुमान गर्न सकिन्छ कि ताप प्रवाहको प्रभावको कारण, ढिलाइ भएको शमन भागको शीतलन दर परिवर्तन भयो।
२.२ कार्यसम्पादन परीक्षणको नतिजा र विश्लेषण
तालिका २ ले समानान्तर खण्डको विभिन्न स्थानहरूबाट लिइएका नमूनाहरूमा गरिएका तन्य प्रयोगहरूको नतिजा देखाउँछ। यो पत्ता लगाउन सकिन्छ कि नम्बर १ र नम्बर २ को तन्य शक्ति र उपज शक्तिमा लगभग कुनै परिवर्तन भएको छैन। ढिलाइ भएको क्वेन्चिंग एन्डको अनुपात बढ्दै जाँदा, मिश्र धातुको तन्य शक्ति र उपज शक्तिले उल्लेखनीय गिरावट देखाउँछ। यद्यपि, प्रत्येक नमूना स्थानमा तन्य शक्ति मानक शक्ति भन्दा माथि छ। सबैभन्दा कम कठोरता भएको क्षेत्रमा मात्र, उपज शक्ति नमूना मानक भन्दा कम छ, नमूना प्रदर्शन अयोग्य छ।
चित्र ४ ले नमूना नम्बर ३ को तन्य गुण परिणामहरू देखाउँछ। चित्र ४ बाट यो पत्ता लगाउन सकिन्छ कि विभाजन रेखाबाट जति टाढा हुन्छ, ढिलाइ भएको शमन अन्त्यको कठोरता त्यति नै कम हुन्छ। कठोरतामा कमीले नमूनाको प्रदर्शन कम भएको संकेत गर्दछ, तर कठोरता बिस्तारै घट्छ, समानान्तर खण्डको अन्त्यमा 95HB बाट लगभग 91HB सम्म घट्छ। तालिका १ मा प्रदर्शन परिणामहरूबाट देख्न सकिन्छ, पानी चिसोको लागि तन्य शक्ति 342MPa बाट 320MPa मा घट्यो। एकै समयमा, यो पत्ता लाग्यो कि तन्य नमूनाको फ्र्याक्चर बिन्दु पनि सबैभन्दा कम कठोरताको साथ समानान्तर खण्डको अन्त्यमा छ। यो किनभने यो पानी चिसोबाट धेरै टाढा छ, मिश्र धातु प्रदर्शन कम हुन्छ, र अन्त्य पहिले तन्य शक्ति सीमामा पुग्छ जसले गर्दा तल एक घाँटी बनाउँछ। अन्तमा, सबैभन्दा कम प्रदर्शन बिन्दुबाट ब्रेक गर्नुहोस्, र ब्रेक स्थिति प्रदर्शन परीक्षण परिणामहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ।
चित्र ५ ले नमूना नम्बर ४ को समानान्तर खण्डको कठोरता वक्र र फ्र्याक्चर स्थिति देखाउँछ। यो पत्ता लगाउन सकिन्छ कि पानी-चिसो विभाजन रेखाबाट जति टाढा हुन्छ, ढिलाइ भएको शमन अन्त्यको कठोरता त्यति नै कम हुन्छ। साथै, फ्र्याक्चर स्थान पनि अन्त्यमा छ जहाँ कठोरता सबैभन्दा कम छ, ८६HB फ्र्याक्चर। तालिका २ बाट, यो पत्ता लगाइएको छ कि पानी-चिसो छेउमा लगभग कुनै प्लास्टिक विकृति छैन। तालिका १ बाट, यो पत्ता लगाइएको छ कि नमूना प्रदर्शन (तन्य शक्ति २९८MPa, उपज २६६MPa) उल्लेखनीय रूपमा कम भएको छ। तन्य शक्ति केवल २९८MPa छ, जुन पानी-चिसो छेउको उपज शक्ति (३१५MPa) सम्म पुग्दैन। ३१५MPa भन्दा कम हुँदा अन्त्यले तलतिर घाँटी बनाएको छ। फ्र्याक्चर हुनु अघि, पानी-चिसो क्षेत्रमा केवल लोचदार विकृति देखा पर्यो। तनाव गायब हुँदै जाँदा, पानी-चिसो छेउमा तनाव गायब भयो। फलस्वरूप, तालिका २ मा पानी-चिसो क्षेत्रको विकृति मात्रामा लगभग कुनै परिवर्तन भएको छैन। ढिलाइ दर आगोको अन्त्यमा नमूना फुट्छ, विकृत क्षेत्र घट्छ, र अन्तिम कठोरता सबैभन्दा कम हुन्छ, जसले गर्दा कार्यसम्पादन परिणामहरूमा उल्लेखनीय कमी आउँछ।
४०० मिमी नमूनाको अन्त्यमा १००% ढिलाइ भएको शमन क्षेत्रबाट नमूनाहरू लिनुहोस्। चित्र ६ ले कठोरता वक्र देखाउँछ। समानान्तर खण्डको कठोरता लगभग ८३-८४HB मा घटाइएको छ र अपेक्षाकृत स्थिर छ। एउटै प्रक्रियाको कारण, प्रदर्शन लगभग समान छ। फ्र्याक्चर स्थितिमा कुनै स्पष्ट ढाँचा फेला परेन। मिश्र धातुको प्रदर्शन पानी-शमन नमूनाको भन्दा कम छ।
कार्यसम्पादन र फ्र्याक्चरको नियमिततालाई थप अन्वेषण गर्न, तन्य नमूनाको समानान्तर खण्डलाई कठोरताको सबैभन्दा कम बिन्दु (७७HB) नजिक चयन गरिएको थियो। तालिका १ बाट, यो पाइयो कि प्रदर्शन उल्लेखनीय रूपमा कम भएको थियो, र फ्र्याक्चर बिन्दु चित्र २ मा कठोरताको सबैभन्दा कम बिन्दुमा देखा पर्यो।
२.३ ANSYS विश्लेषण परिणामहरू
चित्र ७ ले विभिन्न स्थानहरूमा शीतलन वक्रहरूको ANSYS सिमुलेशनको नतिजा देखाउँछ। पानी-शीतलन क्षेत्रमा नमूनाको तापक्रम द्रुत गतिमा घटेको देख्न सकिन्छ। ५ सेकेन्ड पछि, तापक्रम १०० डिग्री सेल्सियसभन्दा तल झर्यो, र विभाजन रेखाबाट ८० मिमी टाढा, ९० सेकेन्डमा तापक्रम लगभग २१० डिग्री सेल्सियसमा झर्यो। औसत तापक्रम गिरावट ३.५ डिग्री सेल्सियस/सेकेन्ड छ। टर्मिनल एयर शीतलन क्षेत्रमा ९० सेकेन्ड पछि, तापक्रम लगभग ३६० डिग्री सेल्सियसमा झर्छ, औसत गिरावट दर १.९ डिग्री सेल्सियस/सेकेन्ड छ।
कार्यसम्पादन विश्लेषण र सिमुलेशन नतिजाहरू मार्फत, यो पत्ता लागेको छ कि पानी-चिसो पार्ने क्षेत्र र ढिलो शमन क्षेत्रको कार्यसम्पादन एक परिवर्तन ढाँचा हो जुन पहिले घट्छ र त्यसपछि थोरै बढ्छ। विभाजन रेखा नजिकै पानी शीतलनबाट प्रभावित, ताप चालनले निश्चित क्षेत्रमा नमूनालाई पानी शीतलन (३.५°C/s) भन्दा कम शीतलन दरमा खसाउँछ। फलस्वरूप, म्याट्रिक्समा ठोस भएको Mg2Si यस क्षेत्रमा ठूलो मात्रामा अवक्षेपित भयो, र तापक्रम ९० सेकेन्ड पछि लगभग २१०°C मा झर्यो। Mg2Si अवक्षेपितको ठूलो मात्राले ९० सेकेन्ड पछि पानी शीतलनको कम प्रभाव निम्त्यायो। बुढ्यौली उपचार पछि अवक्षेपित Mg2Si सुदृढीकरण चरणको मात्रा धेरै कम भयो, र नमूना प्रदर्शन पछि घट्यो। यद्यपि, विभाजन रेखाबाट टाढा रहेको ढिलो शमन क्षेत्र पानी शीतलन ताप चालनबाट कम प्रभावित हुन्छ, र मिश्र धातु हावा शीतलन अवस्था (शीतलन दर १.९°C/s) अन्तर्गत अपेक्षाकृत बिस्तारै चिसो हुन्छ। Mg2Si चरणको सानो भाग मात्र बिस्तारै अवक्षेपण हुन्छ, र ९० को दशक पछि तापक्रम ३६०C हुन्छ। पानी चिसो भएपछि, Mg2Si चरणको अधिकांश भाग अझै पनि म्याट्रिक्समा हुन्छ, र यो बुढ्यौली पछि फैलिन्छ र अवक्षेपण हुन्छ, जसले बलियो बनाउने भूमिका खेल्छ।
निष्कर्ष
प्रयोगहरूबाट पत्ता लाग्यो कि ढिलो शमन गर्दा सामान्य शमन र ढिलो शमनको प्रतिच्छेदनमा ढिलो शमन क्षेत्रको कठोरता पहिले घट्छ र त्यसपछि यो अन्ततः स्थिर नभएसम्म थोरै बढ्छ।
६०६१ एल्युमिनियम मिश्र धातुको लागि, सामान्य शमन र ९० सेकेन्डको लागि ढिलाइ शमन पछिको तन्य शक्ति क्रमशः ३४२MPa र २८८MPa हो, र उपज शक्ति ३१५MPa र २५२MPa हो, जुन दुवै नमूना प्रदर्शन मापदण्डहरू पूरा गर्दछन्।
त्यहाँ सबैभन्दा कम कठोरता भएको क्षेत्र छ, जुन सामान्य शमन पछि ९५HB बाट ७७HB मा घटाइन्छ। यहाँको प्रदर्शन पनि सबैभन्दा कम छ, २७१MPa को तन्य शक्ति र २२०MPa को उपज शक्तिको साथ।
ANSYS विश्लेषण मार्फत, यो पत्ता लाग्यो कि ९० को दशकमा ढिलाइ भएको शीतलन क्षेत्रको सबैभन्दा कम प्रदर्शन बिन्दुमा शीतलन दर प्रति सेकेन्ड लगभग ३.५ डिग्री सेल्सियसले घट्यो, जसले गर्दा बलियो बनाउने चरण Mg2Si चरणको अपर्याप्त ठोस समाधान भयो। यस लेखका अनुसार, यो देख्न सकिन्छ कि प्रदर्शन खतरा बिन्दु सामान्य शीतलन र ढिलाइ भएको शीतलनको जंक्शनमा ढिलाइ भएको शीतलन क्षेत्रमा देखा पर्दछ, र जंक्शनबाट टाढा छैन, जसको एक्सट्रुजन टेल एन्ड प्रक्रिया फोहोरको उचित अवधारणको लागि महत्त्वपूर्ण मार्गदर्शक महत्त्व छ।
MAT एल्युमिनियमबाट मे जियाङ द्वारा सम्पादन गरिएको
पोस्ट समय: अगस्ट-२८-२०२४
