Zmniejszenie masy samochodów jest wspólnym celem globalnego przemysłu motoryzacyjnego. Zwiększenie wykorzystania materiałów ze stopów aluminium w komponentach samochodowych to kierunek rozwoju nowoczesnych pojazdów nowego typu. Stop aluminium 6082 to obrabialny cieplnie, wzmocniony stop aluminium o umiarkowanej wytrzymałości, doskonałej formowalności, spawalności, odporności na zmęczenie i odporności na korozję. Stop ten można wytłaczać w rury, pręty i profile, a jest szeroko stosowany w komponentach samochodowych, spawanych częściach konstrukcyjnych, transporcie i przemyśle budowlanym.
Obecnie istnieją ograniczone badania nad stopem aluminium 6082 do stosowania w nowych pojazdach energetycznych w Chinach. Dlatego też, niniejsze badanie eksperymentalne bada wpływ zakresu zawartości pierwiastków stopu aluminium 6082, parametrów procesu wytłaczania, metod hartowania itp. na wydajność profilu stopu i mikrostrukturę. Niniejsze badanie ma na celu optymalizację składu stopu i parametrów procesu w celu wytworzenia materiałów stopu aluminium 6082 odpowiednich do nowych pojazdów energetycznych.
1. Materiały i metody testowe
Przebieg procesu eksperymentalnego: Proporcje składu stopu – Topienie wlewków – Homogenizacja wlewków – Cięcie wlewków na kęsy – Wytłaczanie profili – Hartowanie profili w linii – Sztuczne starzenie – Przygotowanie próbek do badań.
1.1 Przygotowanie wlewka
W międzynarodowym zakresie składów stopów aluminium 6082 wybrano trzy składy o węższych zakresach kontroli, oznaczone jako 6082-/6082″, 6082-Z, o tej samej zawartości pierwiastka Si. Zawartość pierwiastka Mg, y > z; Zawartość pierwiastka Mn, x > y > z; Zawartość pierwiastka Cr, Ti, x > y = z. Konkretne wartości docelowe składu stopu przedstawiono w tabeli 1. Odlewanie wlewków przeprowadzono przy użyciu półciągłej metody odlewania z chłodzeniem wodnym, a następnie poddano obróbce homogenizacyjnej. Wszystkie trzy wlewki homogenizowano przy użyciu ustalonego w fabryce systemu w temperaturze 560°C przez 2 godziny z chłodzeniem mgłą wodną.
1.2 Ekstruzja profili
Parametry procesu wytłaczania zostały odpowiednio dostosowane do temperatury nagrzewania wlewka i szybkości chłodzenia hartowniczego. Przekrój poprzeczny wytłaczanych profili pokazano na rysunku 1. Parametry procesu wytłaczania pokazano w tabeli 2. Stan formowania wytłaczanych profili pokazano na rysunku 2.
2. Wyniki testów i analiza
Konkretny skład chemiczny profili stopu aluminium 6082 w trzech zakresach składu określono przy użyciu szwajcarskiego spektrometru z bezpośrednim odczytem ARL, jak pokazano w tabeli 3.
2.1 Testowanie wydajności
W celu porównania zbadano wydajność trzech profili stopów o różnym zakresie składu przy zastosowaniu różnych metod hartowania, identycznych parametrów wytłaczania i procesów starzenia.
2.1.1 Wydajność mechaniczna
Po sztucznym starzeniu w temperaturze 175°C przez 8 godzin, standardowe próbki pobrano z kierunku wytłaczania profili do badania rozciągania przy użyciu elektronicznej uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej Shimadzu AG-X100. Wydajność mechaniczna po sztucznym starzeniu dla różnych składów i metod hartowania jest pokazana w tabeli 4.
Z tabeli 4 wynika, że parametry mechaniczne wszystkich profili przekraczają wartości norm krajowych. Profile wytworzone z kęsów stopu 6082-Z miały mniejsze wydłużenie po pęknięciu. Profile wytworzone z kęsów stopu 6082-7 miały najwyższe parametry mechaniczne. Profile stopu 6082-X, z różnymi metodami roztworów stałych, wykazały wyższe parametry przy szybkich metodach chłodzenia i hartowania.
2.1.2 Badanie wytrzymałości na zginanie
Za pomocą elektronicznej uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej przeprowadzono testy zginania trzypunktowego na próbkach, a wyniki zginania przedstawiono na rysunku 3. Rysunek 3 pokazuje, że produkty wytworzone z kęsów stopu 6082-Z miały poważną skórkę pomarańczową na powierzchni i pęknięcia na grzbiecie wygiętych próbek. Produkty wytworzone z kęsów stopu 6082-X miały lepsze parametry gięcia, gładkie powierzchnie bez skórki pomarańczowej i tylko małe pęknięcia w pozycjach ograniczonych warunkami geometrycznymi na grzbiecie wygiętych próbek.
2.1.3 Inspekcja przy dużym powiększeniu
Próbki obserwowano pod mikroskopem optycznym Carl Zeiss AX10 w celu analizy mikrostruktury. Wyniki analizy mikrostruktury dla trzech profili stopów o różnych składach przedstawiono na rysunku 4. Rysunek 4 wskazuje, że wielkość ziarna produktów wytworzonych z pręta 6082-X i wlewków stopu 6082-K była podobna, przy czym w stopie 6082-X wielkość ziarna była nieco większa w porównaniu ze stopem 6082-y. Produkty wytworzone z wlewków stopu 6082-Z miały większe rozmiary ziarna i grubsze warstwy korowe, co łatwiej prowadziło do powstawania skórki pomarańczowej na powierzchni i osłabiało wewnętrzne wiązanie metalu.
2.2 Analiza wyników
Na podstawie powyższych wyników testów można wnioskować, że projekt zakresu składu stopu znacząco wpływa na mikrostrukturę, wydajność i formowalność wytłaczanych profili. Zwiększona zawartość pierwiastka Mg zmniejsza plastyczność stopu i prowadzi do powstawania pęknięć podczas wytłaczania. Wyższa zawartość Mn, Cr i Ti ma pozytywny wpływ na rafinację mikrostruktury, co z kolei pozytywnie wpływa na jakość powierzchni, wydajność gięcia i ogólną wydajność.
3.Wnioski
Element Mg znacząco wpływa na właściwości mechaniczne stopu aluminium 6082. Zwiększona zawartość Mg zmniejsza plastyczność stopu i prowadzi do powstawania pęknięć podczas wytłaczania.
Mn, Cr i Ti mają pozytywny wpływ na rafinację mikrostruktury, co prowadzi do poprawy jakości powierzchni i odporności na gięcie wyrobów wytłaczanych.
Różne intensywności chłodzenia hartowniczego mają zauważalny wpływ na wydajność profili ze stopu aluminium 6082. W przypadku zastosowań motoryzacyjnych przyjęcie procesu hartowania mgłą wodną, a następnie chłodzenie natryskowe wodą zapewnia lepszą wydajność mechaniczną i gwarantuje dokładność kształtu i wymiarów profili.
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 26-03-2024
