Η μείωση του βάρους των αυτοκινήτων αποτελεί κοινό στόχο της παγκόσμιας αυτοκινητοβιομηχανίας. Η αύξηση της χρήσης υλικών από κράμα αλουμινίου σε εξαρτήματα αυτοκινήτων αποτελεί την κατεύθυνση ανάπτυξης για τα σύγχρονα οχήματα νέου τύπου. Το κράμα αλουμινίου 6082 είναι ένα θερμικά επεξεργάσιμο, ενισχυμένο κράμα αλουμινίου με μέτρια αντοχή, εξαιρετική διαμορφωσιμότητα, 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.
Προς το παρόν, υπάρχει περιορισμένη έρευνα σχετικά με τη χρήση κράματος αλουμινίου 6082 σε οχήματα νέας ενέργειας στην Κίνα. Επομένως, αυτή η πειραματική μελέτη διερευνά τις επιπτώσεις του εύρους περιεκτικότητας σε στοιχεία κράματος αλουμινίου 6082, των παραμέτρων της διαδικασίας εξώθησης, των μεθόδων σβέσης κ.λπ., στην απόδοση και τη μικροδομή του προφίλ κράματος. Αυτή η μελέτη στοχεύει στη βελτιστοποίηση της σύνθεσης του κράματος και των παραμέτρων της διαδικασίας για την παραγωγή υλικών κράματος αλουμινίου 6082 κατάλληλων για οχήματα νέας ενέργειας.
1. Υλικά και μέθοδοι δοκιμής
Ροή πειραματικής διεργασίας: Αναλογία σύνθεσης κράματος – Τήξη πλινθώματος – Ομογενοποίηση πλινθώματος – Πριόνισμα πλινθώματος σε μπιγιέτες – Εξώθηση προφίλ – Εν σειρά απόσβεση προφίλ – Τεχνητή γήρανση – Προετοιμασία δοκιμίων.
1.1 Προετοιμασία πλινθώματος
Εντός του διεθνούς εύρους συνθέσεων κραμάτων αλουμινίου 6082, επιλέχθηκαν τρεις συνθέσεις με στενότερα εύρη ελέγχου, με την ένδειξη 6082-/6082″, 6082-Z, με την ίδια περιεκτικότητα σε στοιχείο Si. Περιεκτικότητα σε στοιχείο Mg, y > z· Περιεκτικότητα σε στοιχείο Mn, x > y > z· Περιεκτικότητα σε στοιχείο Cr, Ti, x > y = z. Οι συγκεκριμένες τιμές-στόχοι σύνθεσης κράματος παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Η χύτευση πλινθωμάτων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια ημισυνεχή μέθοδο χύτευσης με ψύξη με νερό, ακολουθούμενη από επεξεργασία ομογενοποίησης. Και οι τρεις πλινθώματα ομογενοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα που έχει καθιερωθεί από το εργοστάσιο στους 560°C για 2 ώρες με ψύξη με ψεκασμό νερού.
1.2 Εξώθηση Προφίλ
Οι παράμετροι της διαδικασίας εξώθησης προσαρμόστηκαν κατάλληλα για τη θερμοκρασία θέρμανσης των μπιγιέτ και τον ρυθμό ψύξης κατά την απόσβεση. 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 και Ανάλυση Δοκιμών
Η συγκεκριμένη χημική σύνθεση των προφίλ κράματος αλουμινίου 6082 εντός των τριών εύρων σύνθεσης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο άμεσης ανάγνωσης Swiss ARL, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.
2.1 Δοκιμή απόδοσης
Για λόγους σύγκρισης, εξετάστηκε η απόδοση των τριών προφίλ κραμάτων της ίδιας γκάμας 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, ελήφθησαν πρότυπα δείγματα από την κατεύθυνση εξώθησης των προφίλ για δοκιμή εφελκυσμού χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική μηχανή δοκιμής Shimadzu AG-X100. Η μηχανική απόδοση μετά από τεχνητή γήρανση για διαφορετικές συνθέσεις και μεθόδους απόσβεσης παρουσιάζεται στον Πίνακα 4.
Από τον Πίνακα 4, φαίνεται ότι η μηχανική απόδοση όλων των προφίλ υπερβαίνει τις τιμές των εθνικών προτύπων. Τα προφίλ που κατασκευάστηκαν από μπιγιέτες κράματος 6082-Z είχαν χαμηλότερη επιμήκυνση μετά τη θραύση. Τα προφίλ που κατασκευάστηκαν από μπιγιέτες κράματος 6082-7 είχαν την υψηλότερη μηχανική απόδοση. Τα προφίλ κράματος 6082-X, με διαφορετικές μεθόδους στερεάς λύσης, παρουσίασαν υψηλότερη απόδοση με μεθόδους ταχείας ψύξης και απόσβεσης.
2.1.2 Δοκιμή απόδοσης κάμψης
Χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική μηχανή δοκιμής γενικής χρήσης, διεξήχθησαν δοκιμές κάμψης τριών σημείων σε δείγματα και τα αποτελέσματα κάμψης φαίνονται στο Σχήμα 3. Το Σχήμα 3 δείχνει ότι τα προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-Z είχαν έντονη όψη φλούδας πορτοκαλιού στην επιφάνεια και ρωγμές στο πίσω μέρος των λυγισμένων δειγμάτων. Τα προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-X είχαν καλύτερη απόδοση κάμψης, λείες επιφάνειες χωρίς όψη φλούδας πορτοκαλιού και μόνο μικρές ρωγμές σε θέσεις που περιορίζονταν από γεωμετρικές συνθήκες στο πίσω μέρος των λυγισμένων δειγμάτων.
2.1.3 Επιθεώρηση υψηλής μεγέθυνσης
Τα δείγματα παρατηρήθηκαν με οπτικό μικροσκόπιο Carl Zeiss AX10 για ανάλυση μικροδομής. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης μικροδομής για τα τρία προφίλ κραμάτων εύρους σύνθεσης φαίνονται στο Σχήμα 4. Το Σχήμα 4 δείχνει ότι το μέγεθος κόκκων των προϊόντων που παράγονται από ράβδο 6082-X και μπιγιέτες κράματος 6082-K ήταν παρόμοιο, με ελαφρώς καλύτερο μέγεθος κόκκων στο κράμα 6082-X σε σύγκριση με το κράμα 6082-y. Τα προϊόντα που παράγονται από μπιγιέτες κράματος 6082-Z είχαν μεγαλύτερα μεγέθη κόκκων και παχύτερα στρώματα φλοιού, τα οποία οδήγησαν πιο εύκολα σε επιφανειακή φλούδα πορτοκαλιού και σε εξασθένηση της εσωτερικής μεταλλικής σύνδεσης.
2.2 Ανάλυση Αποτελεσμάτων
Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα των δοκιμών, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι ο σχεδιασμός του εύρους σύνθεσης κράματος επηρεάζει σημαντικά τη μικροδομή, την απόδοση και τη διαμορφωσιμότητα των εξωθημένων προφίλ. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε στοιχείο 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 βελτίωση 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.
Τα Mn, Cr και 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 αισθητή επίδραση στην απόδοση των προφίλ κράματος αλουμινίου 6082. Για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία, η υιοθέτηση μιας διαδικασίας απόσβεσης με νέφος νερού ακολουθούμενης από ψύξη με ψεκασμό νερού παρέχει καλύτερη μηχανική απόδοση και διασφαλίζει την ακρίβεια σχήματος και διαστάσεων των προφίλ.
Επιμέλεια: May Jiang από το MAT Aluminum
Ώρα δημοσίευσης: 26 Μαρτίου 2024
