آلومینیوم گوانگشی نانان: تجزیه و تحلیل رگه های حلقه اکسترود شده آلیاژ آلومینیوم 6061 و تأثیر فرآیند اکستروژن بر رگه های حلقه

"Tail-in" نقصی است که در داخل محصولات آلیاژ آلومینیوم اکسترود شده در طی مراحل بعدی اکستروژن به دلیل جریان ناهموار فلز ناشی از وجود ناخالصی های سطحی، چسبنده ها مانند روان کننده ها و سایر آلاینده ها روی سطح شمش آلیاژ آلومینیوم یا داخل سیلندر اکستروژن ایجاد می شود. "نقوش حلقه مانند" الگوهای قابل مشاهده ای هستند که بر روی نمونه های عرضی با بزرگنمایی کم در انتهای دم محصولات اکسترود شده با آلیاژ آلومینیوم ظاهر می شوند و شبیه به دم ثانویه هستند. این الگوها معمولاً روی محصولات جامد مانند میله های گرد اکسترود شده، میله های شش ضلعی و میله های مربعی مشاهده می شوند. بسته به شکل محصول و تعداد دهانه های قالب، الگوهای حلقه مانند می توانند به شکل دایره های متحدالمرکز، هلال و کمان باشند. بر خلاف دم اولیه و ثانویه، پیوستگی ساختار فلزی در الگوهای حلقه مانند بدون آسیب باقی می ماند.

مطالعات مقایسه ای در مورد تغییرات طولی الگوهای حلقه مانند بر روی بخش های مختلف میله های گرد اکسترود شده تحت شرایط اکستروژن یکسان در حال حاضر محدود است. این مطالعه تأثیر الگوهای حلقه‌مانند بر عملکرد محصول را با مقایسه ریزساختار، خواص کششی و مورفولوژی شکست بخش‌های مختلف آلیاژ آلومینیوم 6061 با الگوهای حلقه‌مانند بررسی می‌کند. این مطالعه از یک رویکرد تجربی متعامد برای بررسی اثر پارامترهای مختلف فرآیند اکستروژن بر طول الگوهای حلقه‌مانند استفاده می‌کند. هدف، ارائه بینشی در مورد عوامل مؤثر و اقدامات کاهش بالقوه مرتبط با این الگوها است.

اکستروژن بر روی یک پرس اکستروژن 75MN انجام شد که با یک شمش ریخته‌گری شده از آلیاژ 6061 با قطر φ462 میلی‌متر شروع شد و با استفاده از یک قالب دایره‌ای تک سوراخ با قطر φ80 میلی‌متر به قطر φ448 میلی‌متر اکسترود شد. فرآیند اکستروژن با توجه به پارامترهای مشخص شده در جدول 1 انجام شد. پس از اکستروژن، محصول تحت کوئنچ درون خطی قرار گرفت و پس از خارج شدن از خط، تحت یک فرآیند عملیات حرارتی در دمای 170 درجه سانتیگراد به مدت 10 ساعت قرار گرفت. پس از آن، نمونه‌ها برای مشاهده تحت بزرگنمایی کم با برش محصول اکسترود شده در فواصل 0.5 متر، 2.5 متر، 3.5 متر، 4.0 متر، 4.5 متر و 5.0 متر از انتهای دم آماده شدند تا ریزساختار بررسی شود. نمونه های آزمایش کشش نیز از این مقاطع برای تجزیه و تحلیل بیشتر استخراج شد.

خواص مکانیکی مناطق الگوی حلقه‌مانند در موقعیت‌های مختلف روی دم میله گرد اکسترود شده 6061 در جدول 2 نشان داده شده است. طبق استاندارد GB/T 3191-2019، معیارهای عملکرد مکانیکی برای میله‌های گرد آلیاژ آلومینیوم 6061 در شرایط T6، استحکام کششی ≥ MP6، 2 قدرت تسلیم (σ0.2) ≥ 240 MPa، و ازدیاد طول (δ) ≥ 8٪.

نتایج نشان می‌دهد که خواص مکانیکی مناطق الگوی حلقه‌مانند در موقعیت‌های مختلف دم، همگی الزامات استاندارد را برآورده می‌کنند. با این حال، نمونه‌هایی که از انتهای دم در ارتفاع 0.5 متری بریده شده‌اند، در مقایسه با نمونه‌های سایر طول‌های برش دم، استحکام کمتر و کشیدگی نسبتاً کمتری از خود نشان می‌دهند. تفاوت در خواص مکانیکی بین نمونه هایی که بعد از 3.5 متر از دم برش داده شده اند در 5 مگاپاسکال است که نشان دهنده تمایل به سمت ثبات است.

نتیجه گیری

(1) نتایج تجربی روی 6061 شمش ریخته‌گری آلیاژی با طول‌های برش دم متفاوت نشان می‌دهد که در طول برش دم 4 متری، هیچ تفاوت قابل‌توجهی در ریزساختار با بزرگنمایی زیاد الگوی حلقه‌مانند مشاهده نمی‌شود. اگرچه هنوز تفاوت‌های قابل مشاهده در ریزساختار با بزرگنمایی کم وجود دارد، اما این تفاوت بر تداوم ساختاری تأثیر نمی‌گذارد. خواص مکانیکی مطابق با سایر بخش ها و مطابق با استانداردهای لازم است. اگر کاربرد بعدی محصول فقط استحکام را در نظر بگیرد و شامل عملیات سطحی برای اهداف ظاهری نباشد، می توان از طول برش دم 4 متر برای اره استفاده کرد.

(2) در میان عوامل تأثیرگذار، طول باقیمانده پس از اکستروژن بیشترین تأثیر را بر طول الگوی حلقه مانند دارد و به دنبال آن دمای اکستروژن قرار دارد، در حالی که سرعت اکستروژن کمترین تأثیر را دارد. افزایش طول باقیمانده پس از اکستروژن و کاهش مناسب دمای اکستروژن می تواند به طور موثر طول الگوی حلقه مانند را کاهش دهد.