Paduan aluminium 6061T6 dengan ketebalan dinding besar perlu dipadamkan setelah ekstrusi panas. Karena keterbatasan ekstrusi terputus-putus, sebagian profil akan memasuki zona pendingin air dengan penundaan. Ketika ingot pendek berikutnya terus diekstrusi, bagian profil ini akan mengalami quenching tertunda. Cara mengatasi area quenching yang tertunda merupakan masalah yang perlu dipertimbangkan oleh setiap perusahaan produksi. Ketika limbah proses ujung ekstrusi pendek, sampel kinerja yang diambil terkadang memenuhi syarat dan terkadang tidak memenuhi syarat. Saat resampling dari samping, performanya kembali mumpuni. Artikel ini memberikan penjelasan terkait melalui eksperimen.
1. Bahan dan metode pengujian
Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah alumunium alloy 6061. Komposisi kimianya yang diukur dengan analisis spektral adalah sebagai berikut: Sesuai dengan standar komposisi paduan aluminium internasional 6061 GB/T 3190-1996.
Dalam percobaan ini, sebagian dari profil ekstrusi diambil untuk perlakuan larutan padat. Profil sepanjang 400mm dibagi menjadi dua area. Area 1 langsung didinginkan dengan air dan dipadamkan. Area 2 didinginkan di udara selama 90 detik dan kemudian didinginkan dengan air. Diagram pengujian ditunjukkan pada Gambar 1.
Profil paduan aluminium 6061 yang digunakan dalam percobaan ini diekstrusi dengan ekstruder 4000UST. Suhu cetakan 500°C, suhu batang pengecoran 510°C, suhu keluar ekstrusi 525°C, kecepatan ekstrusi 2,1 mm/s, pendinginan air intensitas tinggi digunakan selama proses ekstrusi, dan suhu cetakan 400 mm panjang benda uji diambil dari tengah profil jadi yang diekstrusi. Lebar sampel adalah 150mm dan tingginya 10,00mm.
Sampel yang diambil dipartisi dan kemudian dilakukan perlakuan larutan kembali. Suhu larutan 530°C dan waktu larutan 4 jam. Setelah dikeluarkan, sampel dimasukkan ke dalam tangki air besar dengan kedalaman air 100 mm. Tangki air yang lebih besar dapat memastikan bahwa suhu air di dalam tangki air tidak banyak berubah setelah sampel di zona 1 didinginkan dengan air, sehingga mencegah kenaikan suhu air mempengaruhi intensitas pendinginan air. Selama proses pendinginan air, pastikan suhu air berada dalam kisaran 20-25°C. Sampel yang didinginkan berumur pada 165°C*8 jam.
Ambil bagian sampel dengan panjang 400mm, lebar 30mm, dan tebal 10mm, dan lakukan uji kekerasan Brinell. Lakukan 5 pengukuran setiap 10mm. Ambil nilai rata-rata dari 5 kekerasan Brinell sebagai hasil kekerasan Brinell pada saat ini, dan amati pola perubahan kekerasannya.
Sifat mekanik profil diuji, dan bagian paralel tarik 60 mm dikontrol pada posisi berbeda dari sampel 400 mm untuk mengamati sifat tarik dan lokasi patah.
Bidang suhu pendinginan sampel dengan pendingin air dan pendinginan setelah penundaan 90 detik disimulasikan melalui perangkat lunak ANSYS, dan laju pendinginan profil pada posisi berbeda dianalisis.
2. Hasil percobaan dan analisis
2.1 Hasil uji kekerasan
Gambar 2 menunjukkan kurva perubahan kekerasan sampel sepanjang 400mm yang diukur dengan alat uji kekerasan Brinell (satuan panjang absis mewakili 10mm, dan skala 0 adalah garis pemisah antara pendinginan normal dan pendinginan tertunda). Dapat ditemukan bahwa kekerasan pada ujung berpendingin air stabil pada sekitar 95HB. Setelah garis pemisah antara quenching pendingin air dan quenching pendingin air tertunda tahun 90an, kekerasan mulai menurun, namun laju penurunannya lambat pada tahap awal. Setelah 40mm (89HB), kekerasan turun tajam, dan turun ke nilai terendah (77HB) pada 80mm. Setelah 80mm, kekerasannya tidak terus menurun, tetapi meningkat sampai batas tertentu. Peningkatannya relatif kecil. Setelah 130mm, kekerasannya tetap tidak berubah sekitar 83HB. Dapat berspekulasi bahwa karena pengaruh konduksi panas, laju pendinginan bagian pendinginan tertunda berubah.
2.2 Hasil dan analisis pengujian kinerja
Tabel 2 menunjukkan hasil percobaan tarik yang dilakukan terhadap sampel yang diambil dari berbagai posisi bagian paralel. Terlihat bahwa kuat tarik dan kuat luluh No 1 dan No 2 hampir tidak mengalami perubahan. Ketika proporsi ujung quenching tertunda meningkat, kekuatan tarik dan kekuatan luluh paduan menunjukkan tren penurunan yang signifikan. Namun kekuatan tarik pada setiap lokasi pengambilan sampel berada di atas kekuatan standar. Hanya di area dengan kekerasan paling rendah, kekuatan luluhnya lebih rendah dari standar sampel, kinerja sampel tidak memenuhi syarat.
Gambar 4 menunjukkan hasil sifat tarik sampel No. 3. Dari Gambar 4 terlihat bahwa semakin jauh dari garis pemisah maka kekerasan ujung quenching tunda semakin rendah. Penurunan kekerasan menunjukkan bahwa kinerja sampel berkurang, namun kekerasan menurun secara perlahan, hanya menurun dari 95HB menjadi sekitar 91HB pada akhir bagian paralel. Terlihat dari hasil kinerja pada Tabel 1, kekuatan tarik mengalami penurunan dari 342MPa menjadi 320MPa untuk pendinginan air. Pada saat yang sama, ditemukan bahwa titik patah sampel tarik juga berada pada ujung bagian paralel dengan kekerasan paling rendah. Hal ini karena jauh dari pendingin air, kinerja paduan berkurang, dan ujung mencapai batas kekuatan tarik terlebih dahulu sehingga membentuk necking down. Terakhir, break dari titik performa terendah, dan posisi break sesuai dengan hasil uji performa.
Gambar 5 menunjukkan kurva kekerasan bagian paralel sampel No. 4 dan posisi patahnya. Dapat ditemukan bahwa semakin jauh dari garis pemisah pendingin air, semakin rendah kekerasan ujung quenching tertunda. Pada saat yang sama, lokasi patahan juga berada di ujung yang kekerasannya paling rendah, yaitu patahan 86HB. Dari Tabel 2 terlihat bahwa hampir tidak ada deformasi plastis pada ujung berpendingin air. Dari Tabel 1, ditemukan bahwa kinerja sampel (kekuatan tarik 298MPa, hasil 266MPa) berkurang secara signifikan. Kekuatan tariknya hanya 298MPa, yang tidak mencapai kekuatan luluh ujung berpendingin air (315MPa). Ujungnya telah membentuk necking down ketika lebih rendah dari 315MPa. Sebelum patah, hanya deformasi elastis yang terjadi pada area berpendingin air. Ketika tegangan hilang, ketegangan pada ujung yang didinginkan dengan air juga hilang. Akibatnya, besaran deformasi pada zona pendingin air pada Tabel 2 hampir tidak mengalami perubahan. Sampel pecah pada akhir laju kebakaran yang tertunda, area deformasi berkurang, dan kekerasan ujung paling rendah, sehingga menghasilkan penurunan hasil kinerja yang signifikan.
Ambil sampel dari area quenching tertunda 100% pada akhir spesimen 400mm. Gambar 6 menunjukkan kurva kekerasan. Kekerasan bagian paralel berkurang menjadi sekitar 83-84HB dan relatif stabil. Karena proses yang sama, kinerjanya kurang lebih sama. Tidak ditemukan pola yang jelas pada posisi patahan. Kinerja paduannya lebih rendah dibandingkan sampel yang didinginkan dengan air.
Untuk mengeksplorasi lebih jauh keteraturan kinerja dan patahan, bagian paralel dari spesimen tarik dipilih mendekati titik kekerasan terendah (77HB). Dari Tabel 1 ditemukan bahwa kinerjanya berkurang secara signifikan, dan titik patah muncul pada titik kekerasan terendah pada Gambar 2.
2.3 Hasil analisis ANSYS
Gambar 7 menunjukkan hasil simulasi ANSYS terhadap kurva pendinginan pada posisi berbeda. Terlihat bahwa suhu sampel di area pendingin air turun dengan cepat. Setelah 5 detik, suhu turun hingga di bawah 100°C, dan pada jarak 80 mm dari garis pemisah, suhu turun menjadi sekitar 210°C pada 90 detik. Penurunan suhu rata-rata adalah 3,5°C/s. Setelah 90 detik di area pendingin udara terminal, suhu turun menjadi sekitar 360°C, dengan laju penurunan rata-rata 1,9°C/s.
Melalui hasil analisis dan simulasi kinerja, ditemukan bahwa kinerja area pendingin air dan area quenching tertunda merupakan pola perubahan yang mula-mula menurun dan kemudian sedikit meningkat. Dipengaruhi oleh pendinginan air di dekat garis pemisah, konduksi panas menyebabkan sampel di area tertentu turun dengan laju pendinginan yang lebih kecil dibandingkan dengan pendinginan air (3,5°C/s). Akibatnya, Mg2Si yang memadat ke dalam matriks, mengendap dalam jumlah besar di area ini, dan suhu turun menjadi sekitar 210°C setelah 90 detik. Besarnya jumlah Mg2Si yang diendapkan menyebabkan efek pendinginan air yang lebih kecil setelah 90 detik. Jumlah fase penguatan Mg2Si yang diendapkan setelah perlakuan penuaan sangat berkurang, dan kinerja sampel kemudian berkurang. Namun, zona pendinginan tertunda yang jauh dari garis pemisah tidak terlalu terpengaruh oleh konduksi panas pendingin air, dan paduan mendingin secara relatif lambat pada kondisi pendinginan udara (laju pendinginan 1,9°C/s). Hanya sebagian kecil fase Mg2Si yang mengendap perlahan, dan suhu menjadi 360C setelah 90 detik. Setelah air didinginkan, sebagian besar fase Mg2Si masih berada dalam matriks, dan terdispersi serta mengendap setelah penuaan, yang berperan sebagai penguat.
3. Kesimpulan
Melalui percobaan ditemukan bahwa quenching tertunda akan menyebabkan kekerasan zona quenching tertunda di persimpangan quenching normal dan quenching tertunda mula-mula menurun dan kemudian meningkat sedikit hingga akhirnya stabil.
Untuk paduan aluminium 6061, kekuatan tarik setelah pendinginan normal dan pendinginan tertunda selama 90 detik masing-masing adalah 342MPa dan 288MPa, dan kekuatan luluh adalah 315MPa dan 252MPa, keduanya memenuhi standar kinerja sampel.
Ada wilayah dengan kekerasan terendah, yang berkurang dari 95HB menjadi 77HB setelah quenching normal. Performanya di sini juga paling rendah, dengan kekuatan tarik 271MPa dan kekuatan luluh 220MPa.
Melalui analisis ANSYS, ditemukan bahwa laju pendinginan pada titik kinerja terendah di zona pendinginan tertunda tahun 90an menurun sekitar 3,5°C per detik, sehingga larutan padat dari fase penguatan fase Mg2Si tidak mencukupi. Berdasarkan artikel ini, dapat dilihat bahwa titik bahaya kinerja muncul di area pendinginan tertunda di persimpangan pendinginan normal dan pendinginan tertunda, dan tidak jauh dari persimpangan, yang memiliki signifikansi panduan penting untuk retensi wajar ekor ekstrusi. limbah proses akhir.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Waktu posting: 28 Agustus-2024
