Полегшення автомобілів є спільною метою світової автомобільної промисловості. Збільшення використання матеріалів з алюмінієвих сплавів в автомобільних компонентах є напрямком розвитку сучасних транспортних засобів нового типу. Алюмінієвий сплав 6082 — це зміцнений алюмінієвий сплав, що піддається термічній обробці, має помірну міцність, чудову формувальність, зварюваність, стійкість до втоми та корозії. Цей сплав можна екструдувати у труби, прутки та профілі, і він широко використовується в автомобільних компонентах, зварних конструкційних деталях, транспорті та будівельній промисловості.
На даний момент є обмежені дослідження алюмінієвого сплаву 6082 для використання в нових транспортних засобах у Китаї. Таким чином, це експериментальне дослідження досліджує вплив діапазону вмісту елементів алюмінієвого сплаву 6082, параметрів процесу екструзії, методів загартування тощо на характеристики та мікроструктуру сплаву. Це дослідження спрямоване на оптимізацію складу сплаву та параметрів процесу для виробництва матеріалів з алюмінієвого сплаву 6082, придатних для транспортних засобів з новою енергією.
1. Тестові матеріали та методи
Хід експериментального процесу: Співвідношення складу сплаву – Плавлення злитка – Гомогенізація зливка – Розпилювання зливка на заготовки – Екструзія профілів – Поточне гартування профілів – Штучне старіння – Підготовка дослідних зразків.
1.1 Підготовка злитка
У міжнародному асортименті композицій алюмінієвих сплавів 6082 було вибрано три композиції з вужчими діапазонами контролю, позначені як 6082-/6082″, 6082-Z, з однаковим вмістом Si. Вміст елемента Mg, y > z; вміст елемента Mn, x > y > z; Вміст елементів Cr, Ti, x > y = z. Цільові значення конкретного складу сплаву наведено в таблиці 1. Лиття зливків проводили методом напівбезперервного лиття з водяним охолодженням з подальшою обробкою гомогенізацією. Усі три злитки гомогенізували за допомогою встановленої на заводі системи при 560°C протягом 2 годин з охолодженням водяним туманом.
1.2 Екструзія профілів
Параметри процесу екструзії були налаштовані відповідно до температури нагріву заготовки та швидкості охолодження гарту. Поперечний переріз екструдованих профілів показано на малюнку 1. Параметри процесу екструзії наведено в таблиці 2. Статус формування екструдованих профілів показано на малюнку 2.
2. Результати тестування та аналіз
Специфічний хімічний склад профілів з алюмінієвого сплаву 6082 у трьох діапазонах складу був визначений за допомогою швейцарського спектрометра прямого зчитування ARL, як показано в таблиці 3.
2.1 Тестування продуктивності
Для порівняння було досліджено продуктивність профілів сплаву трьох діапазонів композицій з різними методами гартування, ідентичними параметрами екструзії та процесами старіння.
2.1.1 Механічні характеристики
Після штучного старіння при 175°C протягом 8 годин стандартні зразки були взяті з напрямку екструзії профілів для випробування на розтяг за допомогою електронної універсальної випробувальної машини Shimadzu AG-X100. Механічні характеристики після штучного старіння для різних композицій і методів загартування наведені в таблиці 4.
З таблиці 4 видно, що механічні характеристики всіх профілів перевищують значення національного стандарту. Профілі, виготовлені із заготовок зі сплаву 6082-Z, мали менше подовження після руйнування. Найвищими механічними показниками володіли профілі, виготовлені із заготовок зі сплаву 6082-7. Профілі зі сплаву 6082-X з різними методами твердого розчину продемонстрували вищу продуктивність із методами гартування при швидкому охолодженні.
2.1.2 Тестування продуктивності на вигин
Використовуючи електронну універсальну випробувальну машину, були проведені випробування на триточковий згин зразків, і результати згинання показані на малюнку 3. На малюнку 3 показано, що продукти, виготовлені із заготовок зі сплаву 6082-Z, мали сильну апельсинову кірку на поверхні та тріщини на поверхні. тильна частина гнутих зразків. Вироби, виготовлені із заготовок зі сплаву 6082-X, мали кращі показники вигину, гладкі поверхні без апельсинової кірки та лише невеликі тріщини в місцях, обмежених геометричними умовами на тильній стороні зігнутих зразків.
2.1.3 Перевірка під великим збільшенням
Зразки досліджували під оптичним мікроскопом Carl Zeiss AX10 для аналізу мікроструктури. Результати аналізу мікроструктури для профілів сплаву з трьома діапазонами композицій показані на малюнку 4. На малюнку 4 показано, що розмір зерна виробів, виготовлених із прутка 6082-X і заготовок зі сплаву 6082-K, був подібним, з трохи кращим розміром зерна у 6082-X. сплав порівняно зі сплавом 6082-y. Продукти, виготовлені із заготовок зі сплаву 6082-Z, мали більший розмір зерна та товщі шари кортекса, що легше призводило до утворення апельсинової кірки на поверхні та послаблення внутрішнього зв’язку металу.
2.2 Аналіз результатів
На підставі наведених вище результатів випробувань можна зробити висновок, що дизайн діапазону складу сплаву суттєво впливає на мікроструктуру, продуктивність та формувальність екструдованих профілів. Підвищений вміст елемента Mg знижує пластичність сплаву та призводить до утворення тріщин під час екструзії. Більш високий вміст Mn, Cr і Ti позитивно впливає на покращення мікроструктури, що, у свою чергу, позитивно впливає на якість поверхні, продуктивність згинання та загальну продуктивність.
3.Висновок
Елемент Mg значно впливає на механічні характеристики алюмінієвого сплаву 6082. Підвищений вміст Mg знижує пластичність сплаву і призводить до утворення тріщин при екструзії.
Mn, Cr і Ti позитивно впливають на покращення мікроструктури, що призводить до покращення якості поверхні та ефективності вигину екструдованих виробів.
Різні інтенсивності охолодження гарту мають помітний вплив на продуктивність профілів з алюмінієвого сплаву 6082. Для використання в автомобілях застосування процесу гасіння водяним туманом з подальшим охолодженням водяним розпиленням забезпечує кращі механічні характеристики та забезпечує точність форми та розмірів профілів.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 26 березня 2024 р
