Το ελαφρύ βάρος των αυτοκινήτων είναι ένας κοινός στόχος της παγκόσμιας αυτοκινητοβιομηχανίας. Η αύξηση της χρήσης υλικών από κράμα αλουμινίου στα εξαρτήματα αυτοκινήτων είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης για τα σύγχρονα οχήματα νέου τύπου. Το κράμα αλουμινίου 6082 είναι ένα θερμικά επεξεργάσιμο, ενισχυμένο κράμα αλουμινίου με μέτρια αντοχή, εξαιρετική ικανότητα μορφοποίησης, συγκολλησιμότητα, αντοχή στην κόπωση και αντοχή στη διάβρωση. Αυτό το κράμα μπορεί να εξωθηθεί σε σωλήνες, ράβδους και προφίλ και χρησιμοποιείται ευρέως σε εξαρτήματα αυτοκινήτων, συγκολλημένα δομικά μέρη, μεταφορές και στον κατασκευαστικό κλάδο.
Επί του παρόντος, υπάρχει περιορισμένη έρευνα για το κράμα αλουμινίου 6082 για χρήση σε οχήματα νέας ενέργειας στην Κίνα. Επομένως, αυτή η πειραματική μελέτη διερευνά τις επιδράσεις του εύρους περιεκτικότητας στοιχείων από κράμα αλουμινίου 6082, των παραμέτρων της διαδικασίας εξώθησης, των μεθόδων απόσβεσης κ.λπ., στην απόδοση και τη μικροδομή του προφίλ του κράματος. Αυτή η μελέτη στοχεύει στη βελτιστοποίηση των παραμέτρων σύνθεσης και διεργασίας του κράματος για την παραγωγή 6082 υλικών από κράμα αλουμινίου κατάλληλα για οχήματα νέας ενέργειας.
1. Υλικά και μέθοδοι δοκιμής
Ροή πειραματικής διεργασίας: Αναλογία σύνθεσης κράματος – Τήξη πλινθωμάτων – Ομογενοποίηση πλινθωμάτων – Πριόνισμα πλινθωμάτων σε μπιγιέτες – Εξώθηση προφίλ – Ενσωματωμένη απόσβεση προφίλ – Τεχνητή γήρανση – Προετοιμασία δοκιμίων.
1.1 Προετοιμασία πλινθωμάτων
Μέσα στη διεθνή σειρά των 6082 συνθέσεων από κράμα αλουμινίου, επιλέχθηκαν τρεις συνθέσεις με στενότερες περιοχές ελέγχου, με την ένδειξη 6082-/6082″, 6082-Z, με την ίδια περιεκτικότητα σε στοιχεία Si. Περιεκτικότητα στοιχείου Mg, y > z; Περιεχόμενο στοιχείου Mn, x > y > z; Cr, περιεχόμενο στοιχείου Ti, x > y = z. Οι στοχευόμενες τιμές της σύνθεσης του συγκεκριμένου κράματος φαίνονται στον Πίνακα 1. Η χύτευση πλινθωμάτων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο ημισυνεχούς χύτευσης με ψύξη νερού, ακολουθούμενη από επεξεργασία ομογενοποίησης. Και τα τρία πλινθώματα ομογενοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το καθιερωμένο σύστημα του εργοστασίου στους 560°C για 2 ώρες με ψύξη με υδρονέφωση.
1.2 Εξώθηση προφίλ
Οι παράμετροι της διαδικασίας εξώθησης προσαρμόστηκαν κατάλληλα για τη θερμοκρασία θέρμανσης και τον ρυθμό ψύξης απόσβεσης. Η διατομή των εξωθημένων προφίλ φαίνεται στο Σχήμα 1. Οι παράμετροι της διαδικασίας εξώθησης φαίνονται στον Πίνακα 2. Η κατάσταση διαμόρφωσης των εξωθημένων προφίλ φαίνεται στο Σχήμα 2.
2.Αποτελέσματα δοκιμών και ανάλυση
Η ειδική χημική σύνθεση των προφίλ κράματος αλουμινίου 6082 εντός των τριών περιοχών σύνθεσης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα ελβετικό φασματόμετρο άμεσης ανάγνωσης ARL, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.
2.1 Δοκιμή απόδοσης
Για σύγκριση, εξετάστηκε η απόδοση των τριών προφίλ κράματος σειράς σύνθεσης με διαφορετικές μεθόδους σβέσης, πανομοιότυπες παραμέτρους εξώθησης και διαδικασίες γήρανσης.
2.1.1 Μηχανική απόδοση
Μετά από τεχνητή γήρανση στους 175°C για 8 ώρες, λήφθηκαν τυπικά δείγματα από την κατεύθυνση εξώθησης των προφίλ για δοκιμή εφελκυσμού χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική καθολική μηχανή δοκιμής Shimadzu AG-X100. Η μηχανική απόδοση μετά από τεχνητή γήρανση για διαφορετικές συνθέσεις και μεθόδους σβέσης φαίνεται στον Πίνακα 4.
Από τον Πίνακα 4, φαίνεται ότι η μηχανική απόδοση όλων των προφίλ υπερβαίνει τις εθνικές τυπικές τιμές. Τα προφίλ που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-Z είχαν μικρότερη επιμήκυνση μετά τη θραύση. Τα προφίλ που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-7 είχαν την υψηλότερη μηχανική απόδοση. Τα προφίλ κράματος 6082-X, με διαφορετικές μεθόδους στερεών διαλυμάτων, παρουσίασαν υψηλότερη απόδοση με μεθόδους ταχείας ψύξης απόσβεσης.
2.1.2 Δοκιμή απόδοσης κάμψης
Χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική μηχανή δοκιμών γενικής χρήσης, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές κάμψης τριών σημείων σε δείγματα και τα αποτελέσματα κάμψης φαίνονται στο Σχήμα 3. Το Σχήμα 3 δείχνει ότι προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-Z είχαν έντονη φλούδα πορτοκαλιού στην επιφάνεια και ρωγμές στην πίσω από τα λυγισμένα δείγματα. Τα προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-X είχαν καλύτερη απόδοση κάμψης, λείες επιφάνειες χωρίς φλούδα πορτοκαλιού και μόνο μικρές ρωγμές σε θέσεις που περιορίζονται από τις γεωμετρικές συνθήκες στο πίσω μέρος των λυγισμένων δειγμάτων.
2.1.3 Επιθεώρηση υψηλής μεγέθυνσης
Τα δείγματα παρατηρήθηκαν κάτω από ένα οπτικό μικροσκόπιο Carl Zeiss AX10 για ανάλυση μικροδομής. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης μικροδομής για τα τρία προφίλ κράματος σειράς σύνθεσης φαίνονται στο Σχήμα 4. Το Σχήμα 4 δείχνει ότι το μέγεθος κόκκου των προϊόντων που παράγονται από ράβδοι 6082-X και μπιγιέτες κράματος 6082-Κ ήταν παρόμοιο, με ελαφρώς καλύτερο μέγεθος κόκκων στο 6082-Χ κράμα σε σύγκριση με το κράμα 6082-y. Τα προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες από κράμα 6082-Z είχαν μεγαλύτερα μεγέθη κόκκων και παχύτερα στρώματα φλοιού, τα οποία οδήγησαν πιο εύκολα σε επιφανειακή φλούδα πορτοκαλιού και εξασθενημένη εσωτερική μεταλλική συγκόλληση.
2.2 Ανάλυση αποτελεσμάτων
Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα δοκιμών, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι ο σχεδιασμός της σειράς σύνθεσης κράματος επηρεάζει σημαντικά τη μικροδομή, την απόδοση και τη μορφοποίηση των εξωθημένων προφίλ. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε στοιχεία Mg μειώνει την πλαστικότητα του κράματος και οδηγεί σε σχηματισμό ρωγμών κατά την εξώθηση. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε Mn, Cr και Ti έχει θετική επίδραση στη διύλιση της μικροδομής, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει θετικά την ποιότητα της επιφάνειας, την απόδοση κάμψης και τη συνολική απόδοση.
3. Συμπέρασμα
Το στοιχείο Mg επηρεάζει σημαντικά τη μηχανική απόδοση του κράματος αλουμινίου 6082. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε Mg μειώνει την πλαστικότητα του κράματος και οδηγεί σε σχηματισμό ρωγμών κατά την εξώθηση.
Το Mn, το Cr και το Ti έχουν θετική επίδραση στη βελτίωση της μικροδομής, οδηγώντας σε βελτιωμένη ποιότητα επιφάνειας και απόδοση κάμψης των εξωθημένων προϊόντων.
Οι διαφορετικές εντάσεις ψύξης απόσβεσης έχουν αξιοσημείωτο αντίκτυπο στην απόδοση των προφίλ 6082 κράματος αλουμινίου. Για την αυτοκινητοβιομηχανία, η υιοθέτηση μιας διαδικασίας σβέσης της υδρονέφωσης που ακολουθείται από ψύξη με ψεκασμό νερού παρέχει καλύτερη μηχανική απόδοση και διασφαλίζει το σχήμα και την ακρίβεια των διαστάσεων των προφίλ.
Επιμέλεια May Jiang από το MAT Aluminium
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-26-2024
