Feumar aloi alùmanaim 6061T6 le tiugh balla mòr a mhùchadh às dèidh eas-tharraing teth. Air sgàth cuingealachadh eas-tharraing neo-leantainneach, thèid pàirt den phròifil a-steach don raon fuarachaidh uisge le dàil. Nuair a thèid an ath ingot goirid a eas-tharraing, thèid am pàirt seo den phròifil tro mhùchadh le dàil. Tha mar a dhèiligeas tu ris an raon mùchadh le dàil na chùis a dh’ fheumas a h-uile companaidh riochdachaidh beachdachadh. Nuair a bhios sgudal pròiseas earbaill an eas-tharraing goirid, bidh na sampallan coileanaidh a thèid a thogail uaireannan teisteanasach agus uaireannan gun teisteanas. Nuair a thèid ath-shamplachadh bhon taobh, thèid an coileanadh a dhearbhadh a-rithist. Tha an artaigil seo a’ toirt seachad an mìneachadh co-fhreagarrach tro dheuchainnean.
1. Stuthan agus modhan deuchainn
’S e aloi alùmanaim 6061 an stuth a chaidh a chleachdadh san deuchainn seo. Seo mar a chaidh a cho-dhèanamh ceimigeach a thomhas le mion-sgrùdadh speactram: Tha e a’ gèilleadh ri inbhe eadar-nàiseanta GB/T 3190-1996 airson co-dhèanamh aloi alùmanaim 6061.
Anns an deuchainn seo, chaidh pàirt den phròifil eas-tharraingte a thoirt airson làimhseachadh le fuasgladh cruaidh. Chaidh am pròifil 400mm a dh'fhaid a roinn ann an dà raon. Chaidh Raon 1 a fhuarachadh gu dìreach le uisge agus a mhùchadh. Chaidh Raon 2 a fhuarachadh san adhar airson 90 diogan agus an uairsin a fhuarachadh le uisge. Tha an diagram deuchainn air a shealltainn ann am Figear 1.
Chaidh am pròifil alùmanaim 6061 a chaidh a chleachdadh san deuchainn seo a eas-tharraing le eas-tharraing 4000UST. Tha teòthachd a’ mhullaich 500°C, tha teòthachd an t-slat tilgeadh 510°C, tha teòthachd toraidh an eas-tharraing 525°C, tha an astar eas-tharraing 2.1mm/s, thathar a’ cleachdadh fuarachadh uisge àrd-dian rè a’ phròiseas eas-tharraing, agus thèid pìos deuchainn 400mm a dh'fhaid a thoirt bho mheadhan a’ phròifil chrìochnaichte eas-tharraing. Tha leud an t-sampall 150mm agus tha an àirde 10.00mm.
Chaidh na sampallan a chaidh a thogail a roinn agus an uairsin chaidh an làimhseachadh le fuasgladh a-rithist. Bha teòthachd an fhuasglaidh 530°C agus b’ e 4 uairean a thìde an ùine fuasglaidh. Às deidh an toirt a-mach, chaidh na sampallan a chur ann an tanca uisge mòr le doimhneachd uisge de 100mm. Faodaidh an tanca uisge nas motha dèanamh cinnteach nach atharraich teòthachd an uisge anns an tanca uisge mòran às deidh don sampall ann an sòn 1 a bhith air fhuarachadh le uisge, a’ cur casg air àrdachadh ann an teòthachd an uisge bho bhith a’ toirt buaidh air dian fuarachadh an uisge. Rè a’ phròiseas fuarachaidh uisge, dèan cinnteach gu bheil teòthachd an uisge taobh a-staigh an raoin 20-25°C. Chaidh na sampallan fuaraichte a aois aig 165°C * 8 uairean.
Gabh pàirt den sampall 400mm a dh'fhaid, 30mm a leud agus 10mm a thighead, agus dèan deuchainn cruas Brinell. Dèan 5 tomhasan gach 10mm. Gabh luach cuibheasach nan 5 cruas Brinell mar thoradh cruas Brinell aig an ìre seo, agus cùm sùil air pàtran atharrachaidh cruas.
Chaidh feartan meacanaigeach a’ phròifil a dhearbhadh, agus chaidh an earrann co-shìnte tensile 60mm a smachdachadh aig diofar shuidheachaidhean den sampall 400mm gus na feartan tensile agus àite a’ bhrisidh fhaicinn.
Chaidh raon teòthachd cuir às an t-sampall le fuarachadh uisge agus an cuir às às dèidh dàil de 90an a shamhlachadh tro bhathar-bog ANSYS, agus chaidh ìrean fuarachaidh nam pròifilean aig diofar shuidheachaidhean a sgrùdadh.
2. Toraidhean deuchainneach agus mion-sgrùdadh
2.1 Toraidhean deuchainn cruas
Tha Figear 2 a’ sealltainn lùb atharrachaidh cruas sampall 400mm a dh’fhaid air a thomhas le deuchainniche cruas Brinell (tha fad aonad an abscissa a’ riochdachadh 10mm, agus is e sgèile 0 an loidhne-roinneadh eadar lasadh àbhaisteach agus lasadh dàil). Chithear gu bheil an cruas aig a’ cheann air a fhuarachadh le uisge seasmhach timcheall air 95HB. Às dèidh na loidhne-roinneadh eadar lasadh fuarachaidh-uisge agus lasadh fuarachaidh-uisge dàil 90an, bidh an cruas a’ tòiseachadh a’ crìonadh, ach tha an ìre crìonaidh slaodach anns an ìre thràth. Às dèidh 40mm (89HB), bidh an cruas a’ tuiteam gu mòr, agus a’ tuiteam chun luach as ìsle (77HB) aig 80mm. Às dèidh 80mm, cha do lean an cruas a’ crìonadh, ach dh’èirich e gu ìre àraidh. Bha an àrdachadh an ìre mhath beag. Às dèidh 130mm, dh’fhan an cruas gun atharrachadh aig timcheall air 83HB. Faodar a thomhas, air sgàth buaidh giùlan teas, gun do dh’atharraich ìre fuarachaidh a’ phàirt lasachaidh dàil.
2.2 Toraidhean agus mion-sgrùdadh deuchainn coileanaidh
Tha Clàr 2 a’ sealltainn toraidhean dheuchainnean teannachaidh a chaidh a dhèanamh air sampallan a chaidh a thoirt bho dhiofar shuidheachaidhean den earrann co-shìnte. Chithear nach eil neart teannachaidh agus neart toraidh Àir. 1 agus Àir. 2 cha mhòr air atharrachadh. Mar a bhios an co-roinn de chrìochan lasachaidh dàil ag àrdachadh, tha neart teannachaidh agus neart toraidh an aloidh a’ sealltainn gluasad mòr sìos. Ach, tha an neart teannachaidh aig gach àite samplachaidh os cionn an neart àbhaisteach. Is ann dìreach anns an sgìre leis a’ chruas as ìsle a tha an neart toraidh nas ìsle na an ìre sampall, agus tha coileanadh an t-sampall gun teisteanas.
Tha Figear 4 a’ sealltainn toraidhean feartan teannachaidh sampall Àir. 3. Chithear bho Fhigear 4, mar as fhaide air falbh bhon loidhne roinnte, ’s ann as ìsle cruas a’ cheann le dàil-mhùchadh. Tha an lùghdachadh ann an cruas a’ nochdadh gu bheil coileanadh an t-sampall air a lùghdachadh, ach tha an cruas a’ lùghdachadh gu slaodach, dìreach a’ lùghdachadh bho 95HB gu timcheall air 91HB aig ceann na h-earrainn co-shìnte. Mar a chithear bho na toraidhean coileanaidh ann an Clàr 1, lùghdaich an neart teannachaidh bho 342MPa gu 320MPa airson fuarachadh uisge. Aig an aon àm, chaidh a lorg gu bheil puing brisidh an t-sampall teannachaidh cuideachd aig ceann na h-earrainn co-shìnte leis a’ chruas as ìsle. Tha seo air sgàth gu bheil e fada air falbh bhon fhuarachadh uisge, tha coileanadh an aloidh air a lùghdachadh, agus ruigidh an ceann crìoch neart teannachaidh an toiseach gus amhaich a chruthachadh. Mu dheireadh, brisidh bhon phuing coileanaidh as ìsle, agus tha an suidheachadh brisidh a rèir toraidhean deuchainn coileanaidh.
Tha Figear 5 a’ sealltainn lùb cruas na h-earrainn co-shìnte de shampall Àir. 4 agus suidheachadh a’ bhrisidh. Chithear gur ann as fhaide air falbh bhon loidhne-roinneadh fuarachaidh-uisge, ’s ann as ìsle cruas a’ cheann le dàil-mhùchaidh. Aig an aon àm, tha suidheachadh a’ bhrisidh cuideachd aig a’ cheann far a bheil an cruas as ìsle, brisidhean 86HB. Bho Chlàr 2, chithear nach eil cha mhòr deformachadh plastaig aig a’ cheann air fhuarachadh-uisge. Bho Chlàr 1, chithear gu bheil coileanadh an t-sampall (neart tensile 298MPa, toradh 266MPa) air a lùghdachadh gu mòr. Chan eil an neart tensile ach 298MPa, nach eil a’ ruighinn neart toraidh a’ cheann air fhuarachadh-uisge (315MPa). Tha amhach air a chruthachadh aig a’ cheann nuair a tha e nas ìsle na 315MPa. Mus tàinig am briseadh, cha do thachair ach deformachadh elastagach anns an raon air fhuarachadh-uisge. Mar a dh’fhalbh an cuideam, dh’fhalbh an deformachadh aig a’ cheann air fhuarachadh-uisge. Mar thoradh air an sin, cha mhòr nach eil atharrachadh sam bith air meud an deformachaidh anns an raon fuarachaidh-uisge ann an Clàr 2. Bidh an sampall a’ briseadh aig deireadh an teine aig an ìre dàil, tha an raon deformaichte air a lughdachadh, agus is e an cruas aig a’ cheann as ìsle, agus mar thoradh air sin bidh lùghdachadh mòr ann an toraidhean coileanaidh.
Gabh sampallan bhon raon lasachaidh le dàil 100% aig ceann an t-sampall 400mm. Tha Figear 6 a’ sealltainn lùb na cruas. Tha cruas na h-earrainn co-shìnte air a lùghdachadh gu timcheall air 83-84HB agus tha e an ìre mhath seasmhach. Air sgàth an aon phròiseis, tha an coileanadh cha mhòr an aon rud. Chan eil pàtran follaiseach ri lorg anns an t-suidheachadh briste. Tha coileanadh an aloidh nas ìsle na coileanadh an t-sampall air a lasadh le uisge.
Gus tuilleadh sgrùdaidh a dhèanamh air cunbhalachd coileanaidh agus brisidh, chaidh an earrann co-shìnte den sampall teannachaidh a thaghadh faisg air a’ phuing cruas as ìsle (77HB). Bho Chlàr 1, chaidh a lorg gun robh an coileanadh air a lùghdachadh gu mòr, agus nochd a’ phuing brisidh aig a’ phuing cruas as ìsle ann am Figear 2.
2.3 Toraidhean mion-sgrùdaidh ANSYS
Tha Figear 7 a’ sealltainn toraidhean atharrais ANSYS air lùban fuarachaidh aig diofar shuidheachaidhean. Chithear gun do thuit teòthachd an t-sampall anns an raon fuarachaidh-uisge gu luath. Às dèidh 5 diogan, thuit an teòthachd gu fo 100°C, agus aig 80mm bhon loidhne roinneadh, thuit an teòthachd gu timcheall air 210°C aig 90an. Is e 3.5°C/s an tuiteam teòthachd cuibheasach. Às dèidh 90 diogan anns an raon fuarachaidh èadhair crìochnachaidh, bidh an teòthachd a’ tuiteam gu timcheall air 360°C, le ìre tuiteam cuibheasach de 1.9°C/s.
Tro sgrùdadh coileanaidh agus toraidhean samhlachaidh, lorgar gu bheil coileanadh na sgìre fuarachaidh-uisge agus na sgìre lasachaidh dàil na phàtran atharrachaidh a bhios an toiseach a’ lùghdachadh agus an uairsin a’ meudachadh beagan. Fo bhuaidh fuarachadh-uisge faisg air an loidhne roinnte, bidh giùlan teas ag adhbhrachadh gum bi an sampall ann an sgìre sònraichte a’ tuiteam aig ìre fuarachaidh nas lugha na ìre fuarachaidh uisge (3.5°C/s). Mar thoradh air an sin, dh’fhàs Mg2Si, a chruadhaich a-steach don mhaitrice, a’ sileadh ann am meudan mòra san sgìre seo, agus thuit an teòthachd gu timcheall air 210°C às deidh 90 diogan. Mar thoradh air an ìre mhòr de Mg2Si a chaidh a sileadh, dh’ adhbhraich e buaidh nas lugha de fhuarachadh uisge às deidh 90 diogan. Chaidh an ìre de ìre neartachaidh Mg2Si a chaidh a sileadh às deidh làimhseachadh a bhith a’ fàs nas sine a lùghdachadh gu mòr, agus chaidh coileanadh an t-sampall a lùghdachadh mar thoradh air sin. Ach, chan eil an raon lasachaidh dàil fada air falbh bhon loidhne roinnte cho mòr fo bhuaidh giùlan teas fuarachadh-uisge, agus bidh an aloidh a’ fuarachadh gu math slaodach fo chumhachan fuarachaidh adhair (ìre fuarachaidh 1.9°C/s). Chan eil ach pàirt bheag den ìre Mg2Si a’ sileadh mean air mhean, agus tha an teòthachd 360C an dèidh 90an. Às dèidh fuarachadh uisge, tha a’ mhòr-chuid den ìre Mg2Si fhathast anns a’ mhaitriceas, agus bidh e a’ sgaoileadh agus a’ sileadh às dèidh a bhith a’ fàs nas sine, a tha a’ cluich pàirt neartachaidh.
3. Co-dhùnadh
Chaidh a lorg tro dheuchainnean gum bi mùchadh le dàil ag adhbhrachadh gum bi cruas na sòn mùchaidh le dàil aig crois-rathaid mùchaidh àbhaisteach agus mùchadh le dàil a’ lùghdachadh an toiseach agus an uairsin ag àrdachadh beagan gus an tèid a sheasamh mu dheireadh.
Airson aloi alùmanaim 6061, tha na neartan tensile às dèidh lasachadh àbhaisteach agus lasachadh dàil airson 90 s 342MPa agus 288MPa fa leth, agus tha na neartan toraidh 315MPa agus 252MPa, agus tha an dà chuid a’ coinneachadh ri inbhean coileanaidh an t-sampall.
Tha roinn ann leis a’ chruas as ìsle, a tha air a lùghdachadh bho 95HB gu 77HB às dèidh lasachadh àbhaisteach. ’S e an coileanadh an seo an fheadhainn as ìsle cuideachd, le neart tensile de 271MPa agus neart toraidh de 220MPa.
Tro mhion-sgrùdadh ANSYS, chaidh a lorg gun do lùghdaich an ìre fuarachaidh aig a’ phuing coileanaidh as ìsle ann an crios lasachaidh dàil nan 90an mu 3.5°C gach diog, agus mar thoradh air sin cha robh fuasgladh cruaidh gu leòr ann den ìre neartachaidh Mg2Si. A rèir an artaigil seo, chithear gu bheil am puing cunnart coileanaidh a’ nochdadh anns an raon lasachaidh dàil aig ceangal lasachaidh àbhaisteach agus lasachaidh dàil, agus chan eil e fada bhon cheangal, aig a bheil cudrom stiùiridh cudromach airson gleidheadh reusanta sgudal pròiseas earbaill eas-tharraing.
Deasaichte le May Jiang bho MAT Aluminum
Àm puist: 28 Lùnastal 2024
