சூடான வெளியேற்றத்திற்குப் பிறகு பெரிய சுவர் தடிமன் கொண்ட 6061T6 அலுமினிய அலாய் தணிக்கப்பட வேண்டும். தொடர்ச்சியற்ற வெளியேற்றத்தின் வரம்பு காரணமாக, சுயவிவரத்தின் ஒரு பகுதி தாமதத்துடன் நீர்-குளிரூட்டும் மண்டலத்திற்குள் நுழையும். அடுத்த குறுகிய இங்காட் தொடர்ந்து வெளியேற்றப்படும்போது, சுயவிவரத்தின் இந்தப் பகுதி தாமதமாக தணிக்கும். தாமதமான தணிக்கும் பகுதியை எவ்வாறு கையாள்வது என்பது ஒவ்வொரு உற்பத்தி நிறுவனமும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய ஒரு பிரச்சினை. வெளியேற்ற வால் முனை செயல்முறை கழிவு குறுகியதாக இருக்கும்போது, எடுக்கப்பட்ட செயல்திறன் மாதிரிகள் சில நேரங்களில் தகுதி வாய்ந்தவையாகவும் சில நேரங்களில் தகுதியற்றவையாகவும் இருக்கும். பக்கவாட்டில் இருந்து மறு மாதிரி எடுக்கும்போது, செயல்திறன் மீண்டும் தகுதி பெறுகிறது. இந்தக் கட்டுரை சோதனைகள் மூலம் தொடர்புடைய விளக்கத்தை அளிக்கிறது.
1. சோதனை பொருட்கள் மற்றும் முறைகள்
இந்த சோதனையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருள் 6061 அலுமினியம் அலாய் ஆகும். நிறமாலை பகுப்பாய்வு மூலம் அளவிடப்படும் அதன் வேதியியல் கலவை பின்வருமாறு: இது GB/T 3190-1996 சர்வதேச 6061 அலுமினியம் அலாய் கலவை தரநிலைக்கு இணங்குகிறது.
இந்த சோதனையில், வெளியேற்றப்பட்ட சுயவிவரத்தின் ஒரு பகுதி திட கரைசல் சிகிச்சைக்காக எடுக்கப்பட்டது. 400 மிமீ நீளமுள்ள சுயவிவரம் இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டது. பகுதி 1 நேரடியாக நீர்-குளிரூட்டப்பட்டு தணிக்கப்பட்டது. பகுதி 2 காற்றில் 90 வினாடிகள் குளிர்விக்கப்பட்டு பின்னர் நீர்-குளிரூட்டப்பட்டது. சோதனை வரைபடம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
இந்த சோதனையில் பயன்படுத்தப்பட்ட 6061 அலுமினிய அலாய் சுயவிவரம் 4000UST எக்ஸ்ட்ரூடரால் வெளியேற்றப்பட்டது. அச்சு வெப்பநிலை 500°C, வார்ப்பு கம்பி வெப்பநிலை 510°C, எக்ஸ்ட்ரூஷன் அவுட்லெட் வெப்பநிலை 525°C, எக்ஸ்ட்ரூஷன் வேகம் 2.1மிமீ/வி, எக்ஸ்ட்ரூஷன் செயல்பாட்டின் போது அதிக தீவிரம் கொண்ட நீர் குளிரூட்டல் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் எக்ஸ்ட்ரூட் செய்யப்பட்ட முடிக்கப்பட்ட சுயவிவரத்தின் நடுவில் இருந்து 400மிமீ நீள சோதனை துண்டு எடுக்கப்படுகிறது. மாதிரி அகலம் 150மிமீ மற்றும் உயரம் 10.00மிமீ.
எடுக்கப்பட்ட மாதிரிகள் பிரிக்கப்பட்டு மீண்டும் கரைசல் சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்பட்டன. கரைசல் வெப்பநிலை 530°C ஆகவும், கரைசல் நேரம் 4 மணிநேரமாகவும் இருந்தது. அவற்றை வெளியே எடுத்த பிறகு, மாதிரிகள் 100மிமீ நீர் ஆழம் கொண்ட ஒரு பெரிய நீர் தொட்டியில் வைக்கப்பட்டன. பெரிய நீர் தொட்டி, மண்டலம் 1 இல் உள்ள மாதிரி நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட பிறகு நீர் தொட்டியில் உள்ள நீர் வெப்பநிலை சிறிதளவு மாறுவதை உறுதிசெய்ய முடியும், இதனால் நீர் வெப்பநிலை அதிகரிப்பு நீர் குளிர்விக்கும் தீவிரத்தை பாதிக்காமல் தடுக்கிறது. நீர் குளிரூட்டும் செயல்பாட்டின் போது, நீர் வெப்பநிலை 20-25°C வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்யவும். தணிக்கப்பட்ட மாதிரிகள் 165°C*8h இல் பழமையானவை.
400மிமீ நீளம், 30மிமீ அகலம், 10மிமீ தடிமன் கொண்ட மாதிரியின் ஒரு பகுதியை எடுத்து, பிரைனெல் கடினத்தன்மை சோதனையைச் செய்யுங்கள். ஒவ்வொரு 10மிமீக்கும் 5 அளவீடுகளைச் செய்யுங்கள். இந்தப் புள்ளியில் பிரைனெல் கடினத்தன்மை விளைவாக 5 பிரைனெல் கடினத்தன்மைகளின் சராசரி மதிப்பை எடுத்து, கடினத்தன்மை மாற்ற முறையைக் கவனியுங்கள்.
சுயவிவரத்தின் இயந்திர பண்புகள் சோதிக்கப்பட்டன, மேலும் இழுவிசை பண்புகள் மற்றும் எலும்பு முறிவு இருப்பிடத்தைக் கண்காணிக்க 400 மிமீ மாதிரியின் வெவ்வேறு நிலைகளில் 60 மிமீ இழுவிசை இணைப் பிரிவு கட்டுப்படுத்தப்பட்டது.
மாதிரியின் நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட தணிப்பின் வெப்பநிலை புலம் மற்றும் 90 வினாடிகள் தாமதத்திற்குப் பிறகு தணித்தல் ஆகியவை ANSYS மென்பொருள் மூலம் உருவகப்படுத்தப்பட்டு, வெவ்வேறு நிலைகளில் உள்ள சுயவிவரங்களின் குளிரூட்டும் விகிதங்கள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன.
2. பரிசோதனை முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு
2.1 கடினத்தன்மை சோதனை முடிவுகள்
படம் 2, பிரினெல் கடினத்தன்மை சோதனையாளரால் அளவிடப்பட்ட 400மிமீ நீளமுள்ள மாதிரியின் கடினத்தன்மை மாற்ற வளைவைக் காட்டுகிறது (அப்சிஸ்ஸாவின் அலகு நீளம் 10மிமீ, மற்றும் 0 அளவுகோல் என்பது சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்புக்கு இடையிலான பிரிக்கும் கோடு). நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையில் கடினத்தன்மை சுமார் 95HB இல் நிலையானது என்பதைக் காணலாம். நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட தணிப்பு மற்றும் தாமதமான 90களின் நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட தணிப்புக்கு இடையிலான பிரிக்கும் கோட்டிற்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை குறையத் தொடங்குகிறது, ஆனால் ஆரம்ப கட்டத்தில் சரிவு விகிதம் மெதுவாக உள்ளது. 40மிமீ (89HB)க்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை கூர்மையாகக் குறைகிறது, மேலும் 80மிமீ இல் மிகக் குறைந்த மதிப்புக்கு (77HB) குறைகிறது. 80மிமீக்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை தொடர்ந்து குறையவில்லை, ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு அதிகரித்தது. அதிகரிப்பு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருந்தது. 130மிமீக்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை சுமார் 83HB இல் மாறாமல் இருந்தது. வெப்பக் கடத்தலின் விளைவு காரணமாக, தாமதமான தணிப்பு பகுதியின் குளிரூட்டும் விகிதம் மாறியது என்று ஊகிக்கலாம்.
2.2 செயல்திறன் சோதனை முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு
இணையான பிரிவின் வெவ்வேறு நிலைகளிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் நடத்தப்பட்ட இழுவிசை சோதனைகளின் முடிவுகளை அட்டவணை 2 காட்டுகிறது. எண். 1 மற்றும் எண். 2 இன் இழுவிசை வலிமை மற்றும் மகசூல் வலிமை கிட்டத்தட்ட எந்த மாற்றத்தையும் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதைக் காணலாம். தாமதமான தணிப்பு முனைகளின் விகிதம் அதிகரிக்கும் போது, அலாய்வின் இழுவிசை வலிமை மற்றும் மகசூல் வலிமை குறிப்பிடத்தக்க கீழ்நோக்கிய போக்கைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், ஒவ்வொரு மாதிரி இடத்திலும் இழுவிசை வலிமை நிலையான வலிமையை விட அதிகமாக உள்ளது. மிகக் குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்ட பகுதியில் மட்டுமே, மகசூல் வலிமை மாதிரி தரத்தை விட குறைவாக உள்ளது, மாதிரி செயல்திறன் தகுதியற்றது.
படம் 4 மாதிரி எண் 3 இன் இழுவிசை பண்புகள் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. படம் 4 இலிருந்து பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து எவ்வளவு தூரம் விலகிச் செல்கிறதோ, அவ்வளவு தாமதமான தணிப்பு முனையின் கடினத்தன்மை குறைகிறது என்பதைக் காணலாம். கடினத்தன்மை குறைவது மாதிரியின் செயல்திறன் குறைவதைக் குறிக்கிறது, ஆனால் கடினத்தன்மை மெதுவாகக் குறைகிறது, இணையான பிரிவின் முடிவில் 95HB இலிருந்து சுமார் 91HB ஆக மட்டுமே குறைகிறது. அட்டவணை 1 இல் உள்ள செயல்திறன் முடிவுகளிலிருந்து காணக்கூடியது போல, நீர் குளிரூட்டலுக்கான இழுவிசை வலிமை 342MPa இலிருந்து 320MPa ஆகக் குறைந்தது. அதே நேரத்தில், இழுவிசை மாதிரியின் முறிவுப் புள்ளி மிகக் குறைந்த கடினத்தன்மையுடன் இணையான பிரிவின் முடிவிலும் இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. ஏனெனில் இது நீர் குளிரூட்டலில் இருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது, அலாய் செயல்திறன் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் முடிவு முதலில் இழுவிசை வலிமை வரம்பை அடைந்து ஒரு கழுத்தை கீழே உருவாக்குகிறது. இறுதியாக, மிகக் குறைந்த செயல்திறன் புள்ளியிலிருந்து உடைந்து, முறிவு நிலை செயல்திறன் சோதனை முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது.
படம் 5, மாதிரி எண். 4 இன் இணையான பிரிவின் கடினத்தன்மை வளைவையும் எலும்பு முறிவு நிலையையும் காட்டுகிறது. நீர்-குளிரூட்டும் பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து எவ்வளவு தூரம் தொலைவில் இருக்கிறதோ, அவ்வளவுக்கு தாமதமான தணிப்பு முனையின் கடினத்தன்மை குறைவாக இருப்பதைக் காணலாம். அதே நேரத்தில், கடினத்தன்மை மிகக் குறைவாக இருக்கும் முனையில், 86HB எலும்பு முறிவுகள் கொண்ட முனையில் எலும்பு முறிவு இடம் உள்ளது. அட்டவணை 2 இலிருந்து, நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையில் கிட்டத்தட்ட பிளாஸ்டிக் சிதைவு இல்லை என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது. அட்டவணை 1 இலிருந்து, மாதிரி செயல்திறன் (இழுவிசை வலிமை 298MPa, மகசூல் 266MPa) கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டுள்ளது என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இழுவிசை வலிமை 298MPa மட்டுமே, இது நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையின் (315MPa) மகசூல் வலிமையை அடையவில்லை. முனை 315MPa ஐ விடக் குறைவாக இருக்கும்போது ஒரு கழுத்து கீழே சாய்ந்துள்ளது. எலும்பு முறிவுக்கு முன், நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட பகுதியில் மீள் சிதைவு மட்டுமே ஏற்பட்டது. அழுத்தம் மறைந்ததால், நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையில் உள்ள திரிபு மறைந்துவிட்டது. இதன் விளைவாக, அட்டவணை 2 இல் உள்ள நீர்-குளிரூட்டும் மண்டலத்தில் சிதைவு அளவு கிட்டத்தட்ட எந்த மாற்றமும் இல்லை. தாமதமான வீத தீயின் முடிவில் மாதிரி உடைகிறது, சிதைந்த பகுதி குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் இறுதி கடினத்தன்மை மிகக் குறைவு, இதன் விளைவாக செயல்திறன் முடிவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க குறைவு ஏற்படுகிறது.
400மிமீ மாதிரியின் முடிவில் 100% தாமதமான தணிப்புப் பகுதியிலிருந்து மாதிரிகளை எடுக்கவும். படம் 6 கடினத்தன்மை வளைவைக் காட்டுகிறது. இணையான பிரிவின் கடினத்தன்மை சுமார் 83-84HB ஆகக் குறைக்கப்பட்டு ஒப்பீட்டளவில் நிலையானது. அதே செயல்முறை காரணமாக, செயல்திறன் தோராயமாக ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். எலும்பு முறிவு நிலையில் எந்த வெளிப்படையான வடிவமும் காணப்படவில்லை. அலாய் செயல்திறன் நீர்-தணிக்கப்பட்ட மாதிரியை விட குறைவாக உள்ளது.
செயல்திறன் மற்றும் எலும்பு முறிவின் ஒழுங்குமுறையை மேலும் ஆராய, இழுவிசை மாதிரியின் இணையான பகுதி மிகக் குறைந்த கடினத்தன்மை புள்ளிக்கு (77HB) அருகில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. அட்டவணை 1 இலிருந்து, செயல்திறன் கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டது கண்டறியப்பட்டது, மேலும் படம் 2 இல் உள்ள மிகக் குறைந்த கடினத்தன்மை புள்ளியில் முறிவுப் புள்ளி தோன்றியது.
2.3 ANSYS பகுப்பாய்வு முடிவுகள்
படம் 7, வெவ்வேறு நிலைகளில் குளிரூட்டும் வளைவுகளின் ANSYS உருவகப்படுத்துதலின் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. நீர்-குளிரூட்டும் பகுதியில் மாதிரியின் வெப்பநிலை வேகமாகக் குறைந்ததைக் காணலாம். 5 வினாடிகளுக்குப் பிறகு, வெப்பநிலை 100°C க்கும் குறைவாகவும், பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து 80மிமீ தொலைவில், வெப்பநிலை 90 வினாடிகளில் சுமார் 210°C ஆகவும் குறைந்தது. சராசரி வெப்பநிலை வீழ்ச்சி 3.5°C/வி ஆகும். முனைய காற்று குளிரூட்டும் பகுதியில் 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு, வெப்பநிலை சுமார் 360°C ஆகக் குறைகிறது, சராசரி வீழ்ச்சி விகிதம் 1.9°C/வி ஆகும்.
செயல்திறன் பகுப்பாய்வு மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் மூலம், நீர்-குளிரூட்டும் பகுதி மற்றும் தாமதமான தணிப்பு பகுதியின் செயல்திறன் முதலில் குறைந்து பின்னர் சிறிது அதிகரிக்கும் ஒரு மாற்ற முறை என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது. பிரிக்கும் கோட்டின் அருகே நீர் குளிரூட்டலால் பாதிக்கப்படும் வெப்பக் கடத்தல், ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் மாதிரியை நீர் குளிரூட்டலை விட (3.5°C/s) குறைவான குளிரூட்டும் விகிதத்தில் குறையச் செய்கிறது. இதன் விளைவாக, மேட்ரிக்ஸில் திடப்படுத்தப்பட்ட Mg2Si, இந்தப் பகுதியில் அதிக அளவில் வீழ்படிவாக மாறியது, மேலும் வெப்பநிலை 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 210°C ஆகக் குறைந்தது. அதிக அளவு Mg2Si வீழ்படிவாக இருந்தது, 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு நீர் குளிரூட்டலின் சிறிய விளைவை ஏற்படுத்தியது. வயதான சிகிச்சையின் பின்னர் வீழ்படிவாகும் Mg2Si வலுப்படுத்தும் கட்டத்தின் அளவு வெகுவாகக் குறைக்கப்பட்டது, மேலும் மாதிரி செயல்திறன் பின்னர் குறைக்கப்பட்டது. இருப்பினும், பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள தாமதமான தணிப்பு மண்டலம் நீர் குளிரூட்டும் வெப்பக் கடத்தலால் குறைவாகவே பாதிக்கப்படுகிறது, மேலும் காற்று குளிரூட்டும் நிலைமைகளின் கீழ் அலாய் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக குளிர்ச்சியடைகிறது (குளிரூட்டும் விகிதம் 1.9°C/s). Mg2Si கட்டத்தின் ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே மெதுவாக வீழ்படிவாகிறது, மேலும் 90களுக்குப் பிறகு வெப்பநிலை 360C ஆக உள்ளது. நீர் குளிர்ந்த பிறகு, பெரும்பாலான Mg2Si கட்டம் இன்னும் மேட்ரிக்ஸில் உள்ளது, மேலும் அது வயதான பிறகு சிதறி வீழ்படிவாகிறது, இது வலுப்படுத்தும் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.
3. முடிவுரை
தாமதமான தணிப்பு, சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்பு ஆகியவற்றின் சந்திப்பில் உள்ள தாமதமான தணிப்பு மண்டலத்தின் கடினத்தன்மையை முதலில் குறைத்து, பின்னர் இறுதியாக நிலைபெறும் வரை சிறிது அதிகரிக்கும் என்று சோதனைகள் மூலம் கண்டறியப்பட்டது.
6061 அலுமினிய அலாய்க்கு, 90 வினாடிகளுக்கு சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்புக்குப் பிறகு இழுவிசை வலிமைகள் முறையே 342MPa மற்றும் 288MPa ஆகும், மேலும் மகசூல் வலிமைகள் 315MPa மற்றும் 252MPa ஆகும், இவை இரண்டும் மாதிரி செயல்திறன் தரநிலைகளை பூர்த்தி செய்கின்றன.
மிகக் குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்ட ஒரு பகுதி உள்ளது, இது சாதாரண தணிப்புக்குப் பிறகு 95HB இலிருந்து 77HB ஆகக் குறைக்கப்படுகிறது. இங்குள்ள செயல்திறன் மிகக் குறைவு, இழுவிசை வலிமை 271MPa மற்றும் மகசூல் வலிமை 220MPa ஆகும்.
ANSYS பகுப்பாய்வின் மூலம், 90களின் தாமதமான தணிப்பு மண்டலத்தில் மிகக் குறைந்த செயல்திறன் புள்ளியில் குளிரூட்டும் விகிதம் வினாடிக்கு தோராயமாக 3.5°C குறைந்துள்ளது கண்டறியப்பட்டது, இதன் விளைவாக வலுப்படுத்தும் கட்டமான Mg2Si கட்டத்தின் போதுமான திடமான தீர்வு கிடைக்கவில்லை. இந்தக் கட்டுரையின்படி, செயல்திறன் ஆபத்துப் புள்ளி சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்பு சந்திப்பில் தாமதமான தணிப்பு பகுதியில் தோன்றுவதைக் காணலாம், மேலும் இது சந்திப்பிலிருந்து வெகு தொலைவில் இல்லை, இது வெளியேற்ற வால் முனை செயல்முறை கழிவுகளை நியாயமான முறையில் தக்கவைத்துக்கொள்வதற்கு முக்கியமான வழிகாட்டும் முக்கியத்துவத்தைக் கொண்டுள்ளது.
MAT அலுமினியத்திலிருந்து மே ஜியாங் திருத்தினார்.
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-28-2024
