Smanjenje težine automobila zajednički je cilj globalne automobilske industrije. Povećanje upotrebe aluminijskih legura u automobilskim komponentama smjer je razvoja modernih vozila novog tipa. Aluminijska legura 6082 je toplinski obrađiva, ojačana aluminijska legura umjerene čvrstoće, izvrsne oblikovanosti, zavarljivosti, otpornosti na umor i otpornosti na koroziju. Ova legura može se ekstrudirati u cijevi, šipke i profile, a široko se koristi u automobilskim komponentama, zavarenim konstrukcijskim dijelovima, transportu i građevinskoj industriji.
Trenutno su istraživanja aluminijske legure 6082 za upotrebu u vozilima s novim energetskim potencijalom u Kini ograničena. Stoga ova eksperimentalna studija istražuje utjecaje raspona sadržaja elemenata aluminijske legure 6082, parametara procesa ekstruzije, metoda kaljenja itd. na performanse i mikrostrukturu profila legure. Cilj ove studije je optimizirati sastav legure i parametre procesa za proizvodnju materijala od aluminijske legure 6082 pogodnih za vozila s novim energetskim potencijalom.
1. Materijali i metode ispitivanja
Eksperimentalni tijek procesa: Omjer sastava legure – Taljenje ingota – Homogenizacija ingota – Piljenje ingota u gredice – Ekstruzija profila – Kaljenje profila u liniji – Umjetno starenje – Priprema ispitnih uzoraka.
1.1 Priprema ingota
Unutar međunarodnog raspona sastava aluminijske legure 6082, odabrana su tri sastava s užim kontrolnim rasponima, označena kao 6082-/6082″, 6082-Z, s istim udjelom elementa Si. Udio elementa Mg, y > z; udio elementa Mn, x > y > z; udio elemenata Cr, Ti, x > y = z. Specifične ciljane vrijednosti sastava legure prikazane su u Tablici 1. Lijevanje ingota provedeno je polukontinuiranom metodom lijevanja s vodenim hlađenjem, nakon čega je slijedila obrada homogenizacijom. Sva tri ingota homogenizirana su korištenjem tvorničkog sustava na 560°C tijekom 2 sata s hlađenjem vodenom maglom.
1.2 Ekstruzija profila
Parametri procesa ekstruzije prilagođeni su na odgovarajući način za temperaturu zagrijavanja gredice i brzinu hlađenja kaljenjem. Presjek ekstrudiranih profila prikazan je na slici 1. Parametri procesa ekstruzije prikazani su u tablici 2. Status oblikovanja ekstrudiranih profila prikazan je na slici 2.
2. Rezultati ispitivanja i analiza
Specifični kemijski sastav profila aluminijske legure 6082 unutar tri raspona sastava određen je pomoću švicarskog ARL spektrometra s direktnim očitavanjem, kao što je prikazano u Tablici 3.
2.1 Testiranje performansi
Za usporedbu, ispitane su performanse triju profila legura s različitim sastavima, s različitim metodama kaljenja, identičnim parametrima ekstruzije i procesima starenja.
2.1.1 Mehaničke performanse
Nakon umjetnog starenja na 175°C tijekom 8 sati, uzeti su standardni uzorci iz smjera ekstruzije profila za vlačno ispitivanje pomoću elektroničkog univerzalnog ispitnog stroja Shimadzu AG-X100. Mehaničke performanse nakon umjetnog starenja za različite sastave i metode kaljenja prikazane su u Tablici 4.
Iz Tablice 4 može se vidjeti da mehaničke performanse svih profila premašuju vrijednosti nacionalnih standarda. Profili proizvedeni od legura 6082-Z imali su niže istezanje nakon loma. Profili proizvedeni od legura 6082-7 imali su najviše mehaničke performanse. Profili od legure 6082-X, s različitim metodama čvrste otopine, pokazali su veće performanse s metodama brzog hlađenja i kaljenja.
2.1.2 Ispitivanje performansi savijanja
Pomoću elektroničkog univerzalnog ispitnog stroja provedena su ispitivanja savijanja u tri točke na uzorcima, a rezultati savijanja prikazani su na slici 3. Slika 3 pokazuje da su proizvodi proizvedeni od legura 6082-Z imali izraženu narančinu koru na površini i pukotine na stražnjoj strani savijenih uzoraka. Proizvodi proizvedeni od legura 6082-X imali su bolje performanse savijanja, glatke površine bez narančine kore i samo male pukotine na položajima ograničenim geometrijskim uvjetima na stražnjoj strani savijenih uzoraka.
2.1.3 Pregled s velikim uvećanjem
Uzorci su promatrani pod optičkim mikroskopom Carl Zeiss AX10 radi analize mikrostrukture. Rezultati analize mikrostrukture za tri profila legura raspona sastava prikazani su na slici 4. Slika 4 pokazuje da je veličina zrna proizvoda proizvedenih od šipke 6082-X i gredica legure 6082-K bila slična, s nešto boljom veličinom zrna u leguri 6082-X u usporedbi s legurom 6082-y. Proizvodi proizvedeni od gredica legure 6082-Z imali su veće veličine zrna i deblje slojeve kore, što je lakše dovodilo do površinske narančine kore i slabljenja unutarnjeg vezanja metala.
2.2 Analiza rezultata
Na temelju gore navedenih rezultata ispitivanja može se zaključiti da dizajn raspona sastava legure značajno utječe na mikrostrukturu, performanse i oblikovljivost ekstrudiranih profila. Povećani sadržaj Mg elementa smanjuje plastičnost legure i dovodi do stvaranja pukotina tijekom ekstruzije. Veći sadržaj Mn, Cr i Ti pozitivno utječe na poboljšanje mikrostrukture, što zauzvrat pozitivno utječe na kvalitetu površine, performanse savijanja i ukupne performanse.
3. Zaključak
Element Mg značajno utječe na mehanička svojstva aluminijske legure 6082. Povećani sadržaj Mg smanjuje plastičnost legure i dovodi do stvaranja pukotina tijekom ekstruzije.
Mn, Cr i Ti imaju pozitivan učinak na profinjenost mikrostrukture, što dovodi do poboljšane kvalitete površine i svojstava savijanja ekstrudiranih proizvoda.
Različiti intenziteti hlađenja kaljenjem imaju značajan utjecaj na performanse profila od aluminijske legure 6082. Za automobilsku upotrebu, primjena procesa kaljenja vodenom maglom nakon čega slijedi hlađenje prskanjem vode pruža bolje mehaničke performanse i osigurava točnost oblika i dimenzija profila.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 26. ožujka 2024.
