1.Εισαγωγή
Τα κράματα αλουμινίου με μέτρια αντοχή παρουσιάζουν ευνοϊκά χαρακτηριστικά επεξεργασίας, ευαισθησία απόσβεσης, ανθεκτικότητα σε κρούση και αντοχή στη διάβρωση. Χρησιμοποιούνται εκτενώς σε διάφορες βιομηχανίες, όπως η ηλεκτρονική και η ναυτιλιακή, για την κατασκευή σωλήνων, ράβδων, προφίλ και συρμάτων. Επί του παρόντος, υπάρχει αυξανόμενη ζήτηση για 6082 ράβδους από κράμα αλουμινίου. Για να ικανοποιήσουμε τις απαιτήσεις της αγοράς και τις απαιτήσεις των χρηστών, πραγματοποιήσαμε πειράματα σε διαφορετικές διεργασίες θέρμανσης με διέλαση και τελικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας για ράβδους 6082-T6. Στόχος μας ήταν να προσδιορίσουμε ένα σχήμα θερμικής επεξεργασίας που να ικανοποιεί τις απαιτήσεις μηχανικής απόδοσης για αυτές τις ράβδους.
2.Ροή Πειραματικών Υλικών και Παραγωγικής Διαδικασίας
2.1 Πειραματικά Υλικά
Τα πλινθώματα χύτευσης μεγέθους Ф162×500 παρήχθησαν χρησιμοποιώντας μια μέθοδο ημισυνεχούς χύτευσης και υποβλήθηκαν σε ανομοιόμορφη επεξεργασία. Η μεταλλουργική ποιότητα των πλινθωμάτων ήταν σύμφωνη με τα τεχνικά πρότυπα εσωτερικού ελέγχου της εταιρείας. Η χημική σύνθεση του κράματος 6082 φαίνεται στον Πίνακα 1.
2.2 Ροή παραγωγικής διαδικασίας
Οι πειραματικές 6082 ράβδοι είχαν προδιαγραφή Ф14 mm. Το δοχείο εξώθησης είχε διάμετρο Ф170 mm με σχέδιο εξώθησης 4 οπών και συντελεστή εξώθησης 18,5. Η συγκεκριμένη ροή διεργασίας περιελάμβανε θέρμανση του πλινθώματος, εξώθηση, σβήσιμο, ίσιωμα με τέντωμα και δειγματοληψία, ίσιωμα κυλίνδρων, τελική κοπή, τεχνητή γήρανση, επιθεώρηση ποιότητας και παράδοση.
3.Πειραματικοί Στόχοι
Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να προσδιορίσει τις παραμέτρους της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας διέλασης και τις παραμέτρους της τελικής θερμικής επεξεργασίας που επηρεάζουν την απόδοση των ράβδων 6082-T6, επιτυγχάνοντας τελικά τις τυπικές απαιτήσεις απόδοσης. Σύμφωνα με τα πρότυπα, οι διαμήκεις μηχανικές ιδιότητες του κράματος 6082 θα πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές που αναφέρονται στον Πίνακα 2.
4.Πειραματική Προσέγγιση
4.1 Διερεύνηση θερμικής επεξεργασίας εξώθησης
Η έρευνα θερμικής επεξεργασίας εξώθησης επικεντρώθηκε κυρίως στις επιδράσεις της θερμοκρασίας εξώθησης πλινθωμάτων χύτευσης και της θερμοκρασίας του δοχείου εξώθησης στις μηχανικές ιδιότητες. Οι συγκεκριμένες επιλογές παραμέτρων περιγράφονται λεπτομερώς στον Πίνακα 3.
4.2 Έρευνα θερμικής επεξεργασίας στερεού διαλύματος και γήρανσης
Χρησιμοποιήθηκε ένας ορθογώνιος πειραματικός σχεδιασμός για τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας στερεού διαλύματος και γήρανσης. Τα επιλεγμένα επίπεδα συντελεστών παρέχονται στον Πίνακα 4, με τον ορθογώνιο πίνακα σχεδιασμού να δηλώνεται ως IJ9(34).
5.Αποτελέσματα και Ανάλυση
5.1 Αποτελέσματα και ανάλυση πειράματος θερμικής επεξεργασίας εξώθησης
Τα αποτελέσματα των πειραμάτων θερμικής επεξεργασίας εξώθησης παρουσιάζονται στον Πίνακα 5 και στο Σχήμα 1. Ελήφθησαν εννέα δείγματα για κάθε ομάδα και προσδιορίστηκαν οι μέσοι όροι της μηχανικής τους απόδοσης. Με βάση τη μεταλλογραφική ανάλυση και τη χημική σύνθεση, καθιερώθηκε ένα σχήμα θερμικής επεξεργασίας: σβήσιμο στους 520°C για 40 λεπτά και παλαίωση στους 165°C για 12 ώρες. Από τον Πίνακα 5 και το Σχήμα 1, μπορεί να παρατηρηθεί ότι καθώς η θερμοκρασία εξώθησης του πλινθώματος χύτευσης και η θερμοκρασία του δοχείου εξώθησης αυξάνονταν, τόσο η αντοχή εφελκυσμού όσο και η αντοχή διαρροής αυξάνονταν σταδιακά. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν σε θερμοκρασίες εξώθησης 450-500°C και θερμοκρασία δοχείου εξώθησης 450°C, οι οποίες πληρούσαν τις τυπικές απαιτήσεις. Αυτό οφειλόταν στην επίδραση της σκλήρυνσης με ψυχρή εργασία σε χαμηλότερες θερμοκρασίες εξώθησης, προκαλώντας ρωγμές στα όρια των κόκκων και αυξημένη αποσύνθεση στερεού διαλύματος μεταξύ A1 και Mn κατά τη θέρμανση πριν από την απόσβεση, οδηγώντας σε ανακρυστάλλωση. Καθώς η θερμοκρασία εξώθησης αυξανόταν, η τελική αντοχή Rm του προϊόντος βελτιώθηκε σημαντικά. Όταν η θερμοκρασία του δοχείου εξώθησης πλησίαζε ή ξεπέρασε τη θερμοκρασία του πλινθώματος, η ανομοιόμορφη παραμόρφωση μειώθηκε, μειώνοντας το βάθος των δακτυλίων χονδρόκοκκου και αυξάνοντας την αντοχή διαρροής Rm. Έτσι, οι λογικές παράμετροι για τη θερμική επεξεργασία εξώθησης είναι: θερμοκρασία εξώθησης πλινθωμάτων 450-500°C και θερμοκρασία δοχείου εξώθησης 430-450°C.
5.2 Πειραματικά αποτελέσματα και ανάλυση στερεού διαλύματος και γήρανσης
Ο Πίνακας 6 αποκαλύπτει ότι τα βέλτιστα επίπεδα είναι A3B1C2D3, με σβέση στους 520°C, θερμοκρασία τεχνητής γήρανσης μεταξύ 165-170°C και διάρκεια γήρανσης 12 ωρών, με αποτέλεσμα υψηλή αντοχή και πλαστικότητα των ράβδων. Η διαδικασία απόσβεσης σχηματίζει υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες σβέσης, η συγκέντρωση του υπερκορεσμένου στερεού διαλύματος μειώνεται, επηρεάζοντας την αντοχή. Μια θερμοκρασία απόσβεσης περίπου 520°C ενισχύει σημαντικά την επίδραση της ενίσχυσης του στερεού διαλύματος που προκαλείται από την απόσβεση. Το διάστημα μεταξύ σβέσης και τεχνητής γήρανσης, δηλαδή αποθήκευσης σε θερμοκρασία δωματίου, επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τις μηχανικές ιδιότητες. Αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο για ράβδους που δεν τεντώνονται μετά το σβήσιμο. Όταν το διάστημα μεταξύ σβέσης και παλαίωσης υπερβαίνει τη 1 ώρα, η αντοχή, ιδιαίτερα η αντοχή διαρροής, μειώνεται σημαντικά.
5.3 Ανάλυση Μεταλλογραφικής Μικροδομής
Υψηλής μεγέθυνσης και πολωμένες αναλύσεις διεξήχθησαν σε ράβδους 6082-T6 σε θερμοκρασίες στερεού διαλύματος 520°C και 530°C. Φωτογραφίες υψηλής μεγέθυνσης αποκάλυψαν ομοιόμορφη κατακρήμνιση ένωσης με άφθονα σωματίδια φάσης ιζήματος ομοιόμορφα κατανεμημένα. Η ανάλυση πολωμένου φωτός με χρήση εξοπλισμού Axiovert200 έδειξε ευδιάκριτες διαφορές στις φωτογραφίες της δομής των κόκκων. Η κεντρική περιοχή παρουσίαζε μικρούς και ομοιόμορφους κόκκους, ενώ οι άκρες παρουσίαζαν κάποια ανακρυστάλλωση με επιμήκεις κόκκους. Αυτό οφείλεται στην ανάπτυξη κρυσταλλικών πυρήνων σε υψηλές θερμοκρασίες, σχηματίζοντας χονδροειδή ιζήματα που μοιάζουν με βελόνες.
6.Αξιολόγηση Παραγωγικής Πρακτικής
Στην πραγματική παραγωγή, διενεργήθηκαν στατιστικές μηχανικής απόδοσης σε 20 παρτίδες ράβδων και 20 παρτίδες προφίλ. Τα αποτελέσματα φαίνονται στους Πίνακες 7 και 8. Στην πραγματική παραγωγή, η διαδικασία εξώθησής μας πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασίες που οδήγησαν σε δείγματα κατάστασης Τ6 και η μηχανική απόδοση ανταποκρίθηκε στις τιμές-στόχους.
7. Συμπέρασμα
(1) Παράμετροι θερμικής επεξεργασίας εξώθησης: Θερμοκρασία εξώθησης πλινθωμάτων 450-500°C. θερμοκρασία δοχείου εξώθησης 430-450°C.
(2) Τελικές παράμετροι θερμικής επεξεργασίας: Βέλτιστη θερμοκρασία στερεού διαλύματος 520-530°C. Θερμοκρασία παλαίωσης στους 165±5°C, διάρκεια παλαίωσης 12 ώρες. το διάστημα μεταξύ σβέσης και παλαίωσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τη 1 ώρα.
(3) Με βάση την πρακτική αξιολόγηση, η βιώσιμη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνει: θερμοκρασία εξώθησης 450-530°C, θερμοκρασία δοχείου εξώθησης 400-450°C. θερμοκρασία στερεού διαλύματος 510-520°C. σχήμα γήρανσης 155-170°C για 12 ώρες. κανένα συγκεκριμένο όριο στο διάστημα μεταξύ σβέσης και παλαίωσης. Αυτό μπορεί να ενσωματωθεί στις οδηγίες λειτουργίας της διαδικασίας.
Επιμέλεια May Jiang από το MAT Aluminium
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-15-2024
