1.Wprowadzenie
Stopy aluminium o średniej wytrzymałości wykazują korzystne właściwości przetwórcze, wrażliwość na hartowanie, udarność i odporność na korozję. Są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu, takich jak elektronika i przemysł morski, do produkcji rur, prętów, profili i drutów. Obecnie rośnie zapotrzebowanie na pręty ze stopu aluminium 6082. Aby sprostać wymaganiom rynku i użytkownikom, przeprowadziliśmy eksperymenty na różnych procesach nagrzewania wytłaczania i końcowych procesach obróbki cieplnej prętów 6082-T6. Naszym celem było zidentyfikowanie schematu obróbki cieplnej, który spełnia wymagania dotyczące wydajności mechanicznej tych prętów.
2. Materiały eksperymentalne i przepływ procesu produkcyjnego
2.1 Materiały eksperymentalne
Wlewki odlewnicze o wymiarach Ф162×500 wyprodukowano metodą odlewania półciągłego i poddano nierównomiernej obróbce. Jakość metalurgiczna wlewków była zgodna z wewnętrznymi standardami kontroli technicznej firmy. Skład chemiczny stopu 6082 przedstawiono w tabeli 1.
2.2 Przepływ procesu produkcyjnego
Eksperymentalne pręty 6082 miały specyfikację Ф14 mm. Pojemnik do wytłaczania miał średnicę Ф170 mm z konstrukcją wytłaczania z 4 otworami i współczynnikiem wytłaczania 18,5. Konkretny przepływ procesu obejmował ogrzewanie wlewka, wytłaczanie, hartowanie, rozciąganie, prostowanie i pobieranie próbek, prostowanie rolkowe, końcowe cięcie, sztuczne starzenie, kontrolę jakości i dostawę.
3. Cele eksperymentalne
Celem tego badania było zidentyfikowanie parametrów procesu obróbki cieplnej wytłaczania i parametrów końcowej obróbki cieplnej, które wpływają na wydajność prętów 6082-T6, ostatecznie spełniając standardowe wymagania dotyczące wydajności. Zgodnie z normami, wzdłużne właściwości mechaniczne stopu 6082 powinny spełniać specyfikacje wymienione w tabeli 2.
4. Podejście eksperymentalne
4.1 Badanie obróbki cieplnej metodą wytłaczania
Badanie obróbki cieplnej wytłaczania koncentrowało się przede wszystkim na wpływie temperatury wytłaczania wlewka odlewniczego i temperatury pojemnika wytłaczającego na właściwości mechaniczne. Szczegółowe wybory parametrów są szczegółowo opisane w Tabeli 3.
4.2 Badanie obróbki cieplnej w roztworze stałym i starzeniu
Do procesu obróbki cieplnej w roztworze stałym i starzeniu zastosowano ortogonalny projekt eksperymentalny. Wybrane poziomy czynników podano w tabeli 4, przy czym tabela projektu ortogonalnego oznaczona jest jako IJ9(34).
5.Wyniki i analiza
5.1 Wyniki eksperymentów i analiza obróbki cieplnej metodą wytłaczania
Wyniki eksperymentów obróbki cieplnej wytłaczania przedstawiono w tabeli 5 i na rysunku 1. Pobrano dziewięć próbek dla każdej grupy i określono ich średnie parametry mechaniczne. Na podstawie analizy metalograficznej i składu chemicznego ustalono schemat obróbki cieplnej: hartowanie w temperaturze 520°C przez 40 minut i starzenie w temperaturze 165°C przez 12 godzin. Z tabeli 5 i rysunku 1 można zaobserwować, że wraz ze wzrostem temperatury wytłaczania wlewka odlewniczego i temperatury pojemnika wytłaczającego stopniowo wzrastała wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności. Najlepsze wyniki uzyskano w temperaturach wytłaczania 450–500°C i temperaturze pojemnika wytłaczającego 450°C, co spełniało standardowe wymagania. Było to spowodowane efektem utwardzania na zimno w niższych temperaturach wytłaczania, powodującym pęknięcia granic ziaren i zwiększony rozkład roztworu stałego między A1 i Mn podczas nagrzewania przed hartowaniem, co prowadziło do rekrystalizacji. W miarę wzrostu temperatury wytłaczania, wytrzymałość końcowa Rm produktu znacznie się poprawiła. Gdy temperatura pojemnika wytłaczającego zbliżyła się lub przekroczyła temperaturę wlewka, nierównomierne odkształcenie zmniejszyło się, zmniejszając głębokość pierścieni gruboziarnistych i zwiększając granicę plastyczności Rm. Zatem rozsądne parametry obróbki cieplnej wytłaczania to: temperatura wytłaczania wlewka 450-500°C i temperatura pojemnika wytłaczającego 430-450°C.
5.2 Roztwór stały i starzenie się. Wyniki eksperymentów ortogonalnych i analiza
Tabela 6 ujawnia, że optymalne poziomy to A3B1C2D3, z hartowaniem w 520°C, sztuczną temperaturą starzenia pomiędzy 165-170°C i czasem starzenia 12 godzin, co skutkuje wysoką wytrzymałością i plastycznością prętów. Proces hartowania tworzy przesycony roztwór stały. W niższych temperaturach hartowania stężenie przesyconego roztworu stałego maleje, co wpływa na wytrzymałość. Temperatura hartowania około 520°C znacznie zwiększa efekt wzmocnienia roztworu stałego wywołanego hartowaniem. Odstęp czasu między hartowaniem a sztucznym starzeniem, tj. przechowywanie w temperaturze pokojowej, ma duży wpływ na właściwości mechaniczne. Jest to szczególnie widoczne w przypadku prętów, które nie są rozciągane po hartowaniu. Gdy odstęp czasu między hartowaniem a starzeniem przekracza 1 godzinę, wytrzymałość, zwłaszcza granica plastyczności, znacznie spada.
5.3 Analiza mikrostruktury metalograficznej
Analizy w dużym powiększeniu i spolaryzowane przeprowadzono na prętach 6082-T6 w temperaturach roztworu stałego 520°C i 530°C. Zdjęcia w dużym powiększeniu ujawniły równomierne wytrącanie związków z licznymi cząstkami fazy wytrącania równomiernie rozłożonymi. Analiza światłem spolaryzowanym przy użyciu sprzętu Axiovert200 wykazała wyraźne różnice w zdjęciach struktury ziarna. Obszar centralny wykazywał małe i jednorodne ziarna, podczas gdy krawędzie wykazywały pewną rekrystalizację z wydłużonymi ziarnami. Jest to spowodowane wzrostem zarodków krystalizacji w wysokich temperaturach, tworząc grube, igłowate wytrącenia.
6.Ocena praktyki produkcyjnej
W rzeczywistej produkcji przeprowadzono statystyki wydajności mechanicznej dla 20 partii prętów i 20 partii profili. Wyniki przedstawiono w tabelach 7 i 8. W rzeczywistej produkcji nasz proces wytłaczania przeprowadzono w temperaturach, w wyniku których uzyskano próbki w stanie T6, a wydajność mechaniczna spełniła wartości docelowe.
7.Wnioski
(1) Parametry obróbki cieplnej wytłaczania: Temperatura wytłaczania wlewków 450-500°C; temperatura zbiornika wytłaczającego 430-450°C.
(2) Parametry końcowej obróbki cieplnej: optymalna temperatura roztworu stałego 520–530°C; temperatura starzenia 165±5°C, czas starzenia 12 godzin; odstęp między hartowaniem a starzeniem nie powinien przekraczać 1 godziny.
(3) Na podstawie oceny praktycznej, wykonalny proces obróbki cieplnej obejmuje: temperaturę wytłaczania 450-530°C, temperaturę pojemnika wytłaczającego 400-450°C; temperaturę roztworu stałego 510-520°C; reżim starzenia 155-170°C przez 12 godzin; brak określonego limitu odstępu między hartowaniem a starzeniem. Można to uwzględnić w wytycznych dotyczących operacji procesu.
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminium
Czas publikacji: 15-03-2024
