பெரிய சுவர் தடிமன் 6061T6 அலுமினிய கலவை சூடான வெளியேற்றத்திற்கு பிறகு அணைக்கப்பட வேண்டும். இடைவிடாத வெளியேற்றத்தின் வரம்பு காரணமாக, சுயவிவரத்தின் ஒரு பகுதி தாமதத்துடன் நீர்-குளிரூட்டும் மண்டலத்தில் நுழையும். அடுத்த ஷார்ட் இங்காட் தொடர்ந்து வெளியேற்றப்படும் போது, சுயவிவரத்தின் இந்த பகுதி தாமதமாக தணிக்கப்படும். தாமதமான தணிப்பு பகுதியை எவ்வாறு சமாளிப்பது என்பது ஒவ்வொரு தயாரிப்பு நிறுவனமும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய ஒரு பிரச்சினை. எக்ஸ்ட்ரூஷன் டெயில் எண்ட் செயல்முறை கழிவுகள் குறைவாக இருக்கும்போது, எடுக்கப்பட்ட செயல்திறன் மாதிரிகள் சில சமயங்களில் தகுதியுடையதாகவும் சில சமயங்களில் தகுதியற்றதாகவும் இருக்கும். பக்கத்திலிருந்து மறு மாதிரி எடுக்கும்போது, செயல்திறன் மீண்டும் தகுதி பெறுகிறது. இக்கட்டுரை சோதனைகள் மூலம் அதற்கான விளக்கத்தை அளிக்கிறது.
1. சோதனை பொருட்கள் மற்றும் முறைகள்
இந்த சோதனையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருள் 6061 அலுமினியம் அலாய் ஆகும். ஸ்பெக்ட்ரல் பகுப்பாய்வால் அளவிடப்படும் அதன் இரசாயன கலவை பின்வருமாறு: இது GB/T 3190-1996 சர்வதேச 6061 அலுமினிய கலவை கலவை தரத்துடன் இணங்குகிறது.
இந்த பரிசோதனையில், வெளியேற்றப்பட்ட சுயவிவரத்தின் ஒரு பகுதி திடமான தீர்வு சிகிச்சைக்காக எடுக்கப்பட்டது. 400 மிமீ நீளமுள்ள சுயவிவரம் இரண்டு பகுதிகளாக பிரிக்கப்பட்டது. பகுதி 1 நேரடியாக நீர்-குளிரூட்டப்பட்டு அணைக்கப்பட்டது. பகுதி 2 90 வினாடிகள் காற்றில் குளிரூட்டப்பட்டது, பின்னர் நீர்-குளிரூட்டப்பட்டது. சோதனை வரைபடம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
இந்த சோதனையில் பயன்படுத்தப்பட்ட 6061 அலுமினிய அலாய் சுயவிவரம் 4000UST எக்ஸ்ட்ரூடர் மூலம் வெளியேற்றப்பட்டது. அச்சு வெப்பநிலை 500 டிகிரி செல்சியஸ், வார்ப்பு கம்பி வெப்பநிலை 510 டிகிரி செல்சியஸ், எக்ஸ்ட்ரூஷன் அவுட்லெட் வெப்பநிலை 525 டிகிரி செல்சியஸ், வெளியேற்ற வேகம் 2.1 மிமீ/வி, எக்ஸ்ட்ரூஷன் செயல்பாட்டின் போது உயர்-தீவிர நீர் குளிரூட்டல் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் 400 மிமீ நீள சோதனை துண்டு வெளியேற்றப்பட்ட முடிக்கப்பட்ட சுயவிவரத்தின் நடுவில் இருந்து எடுக்கப்பட்டது. மாதிரி அகலம் 150 மிமீ மற்றும் உயரம் 10.00 மிமீ.
எடுக்கப்பட்ட மாதிரிகள் பிரிக்கப்பட்டு மீண்டும் தீர்வு சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்பட்டன. தீர்வு வெப்பநிலை 530 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் தீர்வு நேரம் 4 மணி நேரம். அவற்றை வெளியே எடுத்த பிறகு, மாதிரிகள் 100 மிமீ ஆழம் கொண்ட பெரிய தண்ணீர் தொட்டியில் வைக்கப்பட்டன. பெரிய தண்ணீர் தொட்டியானது, மண்டலம் 1ல் உள்ள மாதிரி தண்ணீர் குளிரூட்டப்பட்ட பிறகு, தண்ணீர் தொட்டியில் உள்ள நீரின் வெப்பநிலை சிறிது மாறுவதை உறுதி செய்து, நீரின் வெப்பநிலை அதிகரிப்பு நீர் குளிரூட்டும் தீவிரத்தை பாதிக்காமல் தடுக்கிறது. நீர் குளிரூட்டும் செயல்பாட்டின் போது, நீரின் வெப்பநிலை 20-25 டிகிரி செல்சியஸ் வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதி செய்யவும். தணிக்கப்பட்ட மாதிரிகள் 165 ° C * 8h வயதில் இருந்தன.
400 மிமீ நீளம் 30 மிமீ அகலம் 10 மிமீ தடிமன் கொண்ட மாதிரியின் ஒரு பகுதியை எடுத்து, பிரைனெல் கடினத்தன்மை சோதனை செய்யுங்கள். ஒவ்வொரு 10 மிமீக்கும் 5 அளவீடுகள் செய்யுங்கள். இந்த கட்டத்தில் Brinell கடினத்தன்மையின் விளைவாக 5 Brinell கடினத்தன்மையின் சராசரி மதிப்பை எடுத்து, கடினத்தன்மை மாற்ற முறையைக் கவனிக்கவும்.
சுயவிவரத்தின் இயந்திர பண்புகள் சோதிக்கப்பட்டன, மேலும் இழுவிசை பண்புகள் மற்றும் எலும்பு முறிவு இருப்பிடத்தைக் கண்காணிக்க 400 மிமீ மாதிரியின் வெவ்வேறு நிலைகளில் இழுவிசை இணை பிரிவு 60 மிமீ கட்டுப்படுத்தப்பட்டது.
மாதிரியின் நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட தணிப்பின் வெப்பநிலை புலம் மற்றும் 90களின் தாமதத்திற்குப் பிறகு தணிப்பது ANSYS மென்பொருள் மூலம் உருவகப்படுத்தப்பட்டது, மேலும் வெவ்வேறு நிலைகளில் உள்ள சுயவிவரங்களின் குளிரூட்டும் விகிதங்கள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன.
2. பரிசோதனை முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு
2.1 கடினத்தன்மை சோதனை முடிவுகள்
படம் 2, பிரினெல் கடினத்தன்மை சோதனையாளரால் அளவிடப்பட்ட 400 மிமீ நீளமான மாதிரியின் கடினத்தன்மை மாற்ற வளைவைக் காட்டுகிறது (அப்சிசாவின் அலகு நீளம் 10 மிமீ ஆகும், மேலும் 0 அளவு என்பது சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பிரிக்கும் கோடு ஆகும்). நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையில் கடினத்தன்மை சுமார் 95HB இல் நிலையாக இருப்பதைக் காணலாம். நீர்-குளிர்ச்சி தணித்தல் மற்றும் தாமதமான 90களின் நீர்-குளிர்ச்சி தணித்தல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பிளவுக் கோட்டிற்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை குறையத் தொடங்குகிறது, ஆனால் ஆரம்ப கட்டத்தில் சரிவு விகிதம் மெதுவாக உள்ளது. 40mm (89HB)க்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை கூர்மையாகக் குறைகிறது, மேலும் 80mm இல் மிகக் குறைந்த மதிப்புக்கு (77HB) குறைகிறது. 80 மிமீக்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை தொடர்ந்து குறையவில்லை, ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு அதிகரித்தது. அதிகரிப்பு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருந்தது. 130 மிமீக்குப் பிறகு, கடினத்தன்மை 83HB இல் மாறாமல் இருந்தது. வெப்ப கடத்துத்திறன் காரணமாக, தாமதமான தணிக்கும் பகுதியின் குளிரூட்டும் விகிதம் மாறியது என்று ஊகிக்க முடியும்.
2.2 செயல்திறன் சோதனை முடிவுகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு
இணைப் பிரிவின் வெவ்வேறு நிலைகளில் இருந்து எடுக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் நடத்தப்பட்ட இழுவிசை பரிசோதனைகளின் முடிவுகளை அட்டவணை 2 காட்டுகிறது. எண் 1 மற்றும் எண் 2 இன் இழுவிசை வலிமை மற்றும் மகசூல் வலிமை கிட்டத்தட்ட எந்த மாற்றத்தையும் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதைக் கண்டறியலாம். தாமதமான தணிப்பு முடிவுகளின் விகிதம் அதிகரிக்கும் போது, கலவையின் இழுவிசை வலிமை மற்றும் மகசூல் வலிமை ஆகியவை குறிப்பிடத்தக்க கீழ்நோக்கிய போக்கைக் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், ஒவ்வொரு மாதிரி இடத்திலும் உள்ள இழுவிசை வலிமை நிலையான வலிமையை விட அதிகமாக உள்ளது. குறைந்த கடினத்தன்மை உள்ள பகுதியில் மட்டுமே, மகசூல் வலிமை மாதிரி தரத்தை விட குறைவாக உள்ளது, மாதிரி செயல்திறன் தகுதியற்றது.
படம் 4 மாதிரி எண். 3 இன் இழுவிசை பண்புகளின் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து எவ்வளவு தூரம் தொலைவில் இருக்கிறதோ, அந்த அளவு தாமதமான தணிப்பு முடிவின் கடினத்தன்மை குறைவாக இருப்பதை படம் 4 இலிருந்து காணலாம். கடினத்தன்மையின் குறைவு மாதிரியின் செயல்திறன் குறைக்கப்படுவதைக் குறிக்கிறது, ஆனால் கடினத்தன்மை மெதுவாக குறைகிறது, இணையான பிரிவின் முடிவில் 95HB இலிருந்து சுமார் 91HB வரை மட்டுமே குறைகிறது. அட்டவணை 1 இல் செயல்திறன் முடிவுகளில் இருந்து பார்க்க முடியும், இழுவிசை வலிமை நீர் குளிரூட்டலுக்கு 342MPa இலிருந்து 320MPa ஆக குறைந்தது. அதே நேரத்தில், இழுவிசை மாதிரியின் முறிவுப் புள்ளியும் இணையான பிரிவின் முடிவில் குறைந்த கடினத்தன்மையுடன் இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. இது நீர் குளிரூட்டலில் இருந்து வெகு தொலைவில் இருப்பதால், அலாய் செயல்திறன் குறைகிறது, மேலும் முடிவானது இழுவிசை வலிமை வரம்பை முதலில் அடையும். இறுதியாக, குறைந்த செயல்திறன் புள்ளியில் இருந்து முறித்து, மற்றும் இடைவேளை நிலை செயல்திறன் சோதனை முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது.
படம் 5 மாதிரி எண். 4 இன் இணையான பிரிவின் கடினத்தன்மை வளைவு மற்றும் எலும்பு முறிவு நிலை ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது. நீர்-குளிர்ச்சி பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து எவ்வளவு தூரம் தொலைவில் இருக்கிறதோ, அந்த அளவுக்கு தாமதமான தணிப்பு முடிவின் கடினத்தன்மை குறைகிறது என்பதைக் கண்டறியலாம். அதே நேரத்தில், கடினத்தன்மை மிகக் குறைந்த, 86HB எலும்பு முறிவுகள் இருக்கும் இடத்தில் எலும்பு முறிவு இடமும் உள்ளது. அட்டவணை 2 இலிருந்து, நீர் குளிரூட்டப்பட்ட முடிவில் கிட்டத்தட்ட பிளாஸ்டிக் சிதைவு இல்லை என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது. அட்டவணை 1 இலிருந்து, மாதிரி செயல்திறன் (இழுவிசை வலிமை 298MPa, மகசூல் 266MPa) கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டுள்ளது. இழுவிசை வலிமை 298MPa மட்டுமே, இது நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட முனையின் (315MPa) மகசூல் வலிமையை எட்டாது. 315MPa க்கும் குறைவாக இருக்கும் போது முடிவு ஒரு கழுத்தை உருவாக்கியுள்ளது. எலும்பு முறிவுக்கு முன், நீர் குளிரூட்டப்பட்ட பகுதியில் மட்டுமே மீள் சிதைவு ஏற்பட்டது. மன அழுத்தம் மறைந்ததால், நீர் குளிரூட்டப்பட்ட முடிவில் உள்ள திரிபு மறைந்தது. இதன் விளைவாக, அட்டவணை 2 இல் உள்ள நீர்-குளிரூட்டும் மண்டலத்தில் சிதைவு அளவு கிட்டத்தட்ட எந்த மாற்றமும் இல்லை. தாமதமான விகித தீயின் முடிவில் மாதிரி உடைகிறது, சிதைந்த பகுதி குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் இறுதி கடினத்தன்மை குறைவாக உள்ளது, இதன் விளைவாக செயல்திறன் முடிவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்பு ஏற்படுகிறது.
400 மிமீ மாதிரியின் முடிவில் 100% தாமதமான தணிப்பு பகுதியிலிருந்து மாதிரிகளை எடுக்கவும். படம் 6 கடினத்தன்மை வளைவைக் காட்டுகிறது. இணையான பிரிவின் கடினத்தன்மை சுமார் 83-84HB ஆக குறைக்கப்பட்டு ஒப்பீட்டளவில் நிலையானது. அதே செயல்முறை காரணமாக, செயல்திறன் தோராயமாக ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். எலும்பு முறிவு நிலையில் வெளிப்படையான வடிவங்கள் எதுவும் காணப்படவில்லை. அலாய் செயல்திறன் நீர்-தணிக்கப்பட்ட மாதிரியை விட குறைவாக உள்ளது.
செயல்திறன் மற்றும் எலும்பு முறிவின் ஒழுங்குமுறையை மேலும் ஆராய்வதற்காக, இழுவிசை மாதிரியின் இணையான பகுதி கடினத்தன்மையின் மிகக் குறைந்த புள்ளிக்கு (77HB) அருகில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. அட்டவணை 1 இலிருந்து, செயல்திறன் கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டது மற்றும் எலும்பு முறிவு புள்ளி படம் 2 இல் கடினத்தன்மையின் மிகக் குறைந்த புள்ளியில் தோன்றியது.
2.3 ANSYS பகுப்பாய்வு முடிவுகள்
வெவ்வேறு நிலைகளில் குளிரூட்டும் வளைவுகளின் ANSYS உருவகப்படுத்துதலின் முடிவுகளை படம் 7 காட்டுகிறது. நீர் குளிரூட்டும் பகுதியில் மாதிரியின் வெப்பநிலை வேகமாகக் குறைந்ததைக் காணலாம். 5 வினாடிகளுக்குப் பிறகு, வெப்பநிலை 100 டிகிரி செல்சியஸுக்குக் குறைந்தது, மற்றும் பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து 80 மிமீ, வெப்பநிலை 90 வினாடிகளில் சுமார் 210 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குறைந்தது. சராசரி வெப்பநிலை வீழ்ச்சி 3.5 ° C/s ஆகும். முனைய காற்று குளிரூட்டும் பகுதியில் 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு, வெப்பநிலை சுமார் 360 ° C ஆக குறைகிறது, சராசரி வீழ்ச்சி விகிதம் 1.9 ° C/s ஆகும்.
செயல்திறன் பகுப்பாய்வு மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் மூலம், நீர்-குளிரூட்டும் பகுதி மற்றும் தாமதமான தணிப்பு பகுதியின் செயல்திறன் முதலில் குறைந்து பின்னர் சிறிது அதிகரிக்கும் ஒரு மாற்ற வடிவமாகும். பிரிக்கும் கோட்டிற்கு அருகில் உள்ள நீர் குளிரூட்டலால் பாதிக்கப்படுவதால், வெப்ப கடத்துகையானது ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் மாதிரியானது நீர் குளிரூட்டலை விட (3.5°C/s) குளிர்விக்கும் விகிதத்தில் குறைகிறது. இதன் விளைவாக, மேட்ரிக்ஸில் திடப்படுத்தப்பட்ட Mg2Si, இந்த பகுதியில் பெரிய அளவில் வீழ்ந்தது, மேலும் வெப்பநிலை 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 210 ° C ஆகக் குறைந்தது. Mg2Si இன் பெரிய அளவு 90 வினாடிகளுக்குப் பிறகு நீர் குளிர்ச்சியின் சிறிய விளைவுக்கு வழிவகுத்தது. வயதான சிகிச்சைக்குப் பிறகு Mg2Si வலுப்படுத்தும் கட்டத்தின் அளவு வெகுவாகக் குறைக்கப்பட்டது, மேலும் மாதிரி செயல்திறன் பின்னர் குறைக்கப்பட்டது. இருப்பினும், பிரிக்கும் கோட்டிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள தாமதமான தணிப்பு மண்டலம் நீர் குளிரூட்டும் வெப்ப கடத்துத்திறனால் குறைவாக பாதிக்கப்படுகிறது, மேலும் கலவையானது காற்று குளிரூட்டும் நிலைகளின் கீழ் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக குளிர்கிறது (குளிர்ச்சி விகிதம் 1.9 ° C/s). Mg2Si கட்டத்தின் ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே மெதுவாக வீழ்கிறது, மேலும் 90களுக்குப் பிறகு வெப்பநிலை 360C ஆக இருக்கும். நீர் குளிரூட்டலுக்குப் பிறகு, Mg2Si கட்டத்தின் பெரும்பகுதி இன்னும் மேட்ரிக்ஸில் உள்ளது, மேலும் இது வயதான பிறகு சிதறுகிறது மற்றும் வீழ்ச்சியடைகிறது, இது வலுப்படுத்தும் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.
3. முடிவுரை
தாமதமான தணிப்பு சாதாரண தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்பு ஆகியவற்றின் குறுக்குவெட்டில் தாமதமான தணிப்பு மண்டலத்தின் கடினத்தன்மையை முதலில் குறைக்கும், பின்னர் அது இறுதியாக நிலைபெறும் வரை சிறிது அதிகரிக்கும் என்று சோதனைகள் மூலம் கண்டறியப்பட்டது.
6061 அலுமினிய அலாய்க்கு, 90 வினாடிகளுக்கு இயல்பான தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்புக்கு பிறகு இழுவிசை வலிமைகள் முறையே 342MPa மற்றும் 288MPa ஆகும், மேலும் மகசூல் வலிமை 315MPa மற்றும் 252MPa ஆகும், இவை இரண்டும் மாதிரி செயல்திறன் தரநிலைகளை சந்திக்கின்றன.
குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்ட ஒரு பகுதி உள்ளது, இது சாதாரண தணிப்புக்குப் பிறகு 95HB இலிருந்து 77HB ஆக குறைக்கப்படுகிறது. 271MPa இழுவிசை வலிமை மற்றும் 220MPa மகசூல் வலிமையுடன் இங்கு செயல்திறன் மிகக் குறைவு.
ANSYS பகுப்பாய்வின் மூலம், 90 களில் தாமதமான தணிப்பு மண்டலத்தில் குறைந்த செயல்திறன் புள்ளியில் குளிரூட்டும் வீதம் வினாடிக்கு சுமார் 3.5 ° C குறைந்துள்ளது, இதன் விளைவாக வலுப்படுத்தும் கட்டம் Mg2Si கட்டத்தின் போதுமான திடமான தீர்வு இல்லை. இந்தக் கட்டுரையின்படி, இயல்பான தணிப்பு மற்றும் தாமதமான தணிப்பு ஆகியவற்றின் சந்திப்பில் தாமதமான தணிப்பு பகுதியில் செயல்திறன் ஆபத்து புள்ளி தோன்றுவதைக் காணலாம், மேலும் இது சந்திப்பிலிருந்து வெகு தொலைவில் இல்லை, இது வெளியேற்ற வால் நியாயமான தக்கவைப்புக்கு முக்கியமான வழிகாட்டும் முக்கியத்துவத்தைக் கொண்டுள்ளது. இறுதி செயல்முறை கழிவு.
MAT அலுமினியத்திலிருந்து மே ஜியாங்கால் திருத்தப்பட்டது
இடுகை நேரம்: ஆகஸ்ட்-28-2024
