1.Uvod
Aluminijske legure srednje čvrstoće pokazuju povoljne karakteristike obrade, osjetljivost na kaljenje, udarnu žilavost i otpornost na koroziju. Oni su intenzivno zaposleni u raznim industrijama, kao što su elektronika i pomorstvo, za proizvodnju cijevi, šipki, profila i žica. Trenutno postoji sve veća potražnja za polugama od aluminijske legure 6082. Kako bismo zadovoljili zahtjeve tržišta i zahtjeve korisnika, proveli smo eksperimente na različitim procesima grijanja ekstruzijom i procesima završne toplinske obrade za šipke 6082-T6. Naš je cilj bio identificirati režim toplinske obrade koji zadovoljava zahtjeve mehaničkih svojstava za ove šipke.
2. Eksperimentalni materijali i tijek proizvodnog procesa
2.1 Eksperimentalni materijali
Ingoti za lijevanje veličine F162×500 proizvedeni su metodom polukontinuiranog lijevanja i podvrgnuti nejednolikoj obradi. Metalurška kvaliteta ingota bila je u skladu s tehničkim standardima interne kontrole tvrtke. Kemijski sastav legure 6082 prikazan je u tablici 1.
2.2 Tijek proizvodnog procesa
Eksperimentalne 6082 šipke imale su specifikaciju od F14 mm. Spremnik za ekstruziju imao je promjer od F170 mm s dizajnom ekstruzije s 4 rupe i koeficijentom ekstruzije od 18,5. Specifični tijek procesa uključivao je zagrijavanje ingota, ekstruziju, kaljenje, rastezanje, ravnanje i uzorkovanje, ravnanje valjkom, završno rezanje, umjetno starenje, kontrolu kvalitete i isporuku.
3. Eksperimentalni ciljevi
Cilj ove studije bio je identificirati parametre procesa toplinske obrade ekstruzijom i parametre konačne toplinske obrade koji utječu na performanse 6082-T6 šipki, čime se u konačnici postižu standardni zahtjevi za performansama. Prema standardima, uzdužna mehanička svojstva legure 6082 trebaju zadovoljiti specifikacije navedene u tablici 2.
4. Eksperimentalni pristup
4.1 Ispitivanje toplinske obrade ekstruzijom
Ispitivanje toplinske obrade ekstruzijom primarno je bilo usmjereno na učinke temperature ekstruzije ingota odljevka i temperature ekstruzijskog spremnika na mehanička svojstva. Specifični odabiri parametara detaljno su navedeni u tablici 3.
4.2 Istraživanje toplinske obrade čvrste otopine i starenja
Za proces toplinske obrade čvrste otopine i starenja korišten je ortogonalni eksperimentalni dizajn. Odabrane razine faktora dane su u tablici 4, s tablicom ortogonalnog dizajna označenom kao IJ9(34).
5. Rezultati i analiza
5.1 Rezultati pokusa toplinske obrade ekstruzijom i analiza
Rezultati eksperimenata toplinske obrade ekstruzijom prikazani su u tablici 5 i na slici 1. Za svaku skupinu uzeto je devet uzoraka i određeni su njihovi prosječni mehanički učinci. Na temelju metalografske analize i kemijskog sastava utvrđen je režim toplinske obrade: kaljenje na 520°C 40 minuta i starenje na 165°C 12 sati. Iz tablice 5 i slike 1 može se uočiti da kako se temperatura ekstruzije livnog ingota i temperatura spremnika za ekstruziju povećavaju, i vlačna čvrstoća i granica razvlačenja postupno rastu. Najbolji rezultati postignuti su pri temperaturama ekstruzije od 450-500°C i temperaturi ekstruzijske posude od 450°C, što je zadovoljilo standardne zahtjeve. To je bilo zbog učinka otvrdnjavanja hladnim radom na nižim temperaturama ekstruzije, uzrokujući lomove granica zrna i povećanu razgradnju krute otopine između A1 i Mn tijekom zagrijavanja prije kaljenja, što dovodi do rekristalizacije. Kako se temperatura ekstruzije povećavala, krajnja čvrstoća Rm proizvoda se značajno poboljšala. Kada se temperatura spremnika za ekstruziju približila ili premašila temperaturu ingota, neravnomjerna deformacija se smanjila, smanjujući dubinu prstenova grubih zrna i povećavajući granicu tečenja Rm. Stoga su razumni parametri za toplinsku obradu ekstruzijom: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C i temperatura ekstruzijskog spremnika od 430-450°C.
5.2 Kruta otopina i ortogonalni eksperimentalni rezultati i analiza starenja
Tablica 6 otkriva da su optimalne razine A3B1C2D3, s kaljenjem na 520°C, temperaturom umjetnog starenja između 165-170°C i trajanjem starenja od 12 sati, što rezultira visokom čvrstoćom i plastičnošću šipki. Procesom kaljenja nastaje prezasićena čvrsta otopina. Pri nižim temperaturama kaljenja koncentracija prezasićene čvrste otopine opada, što utječe na čvrstoću. Temperatura kaljenja od oko 520°C značajno pojačava učinak jačanja čvrste otopine izazvanog kaljenjem. Razmak između kaljenja i umjetnog starenja, tj. skladištenja na sobnoj temperaturi, uvelike utječe na mehanička svojstva. To je posebno izraženo kod štapova koji nisu istegnuti nakon kaljenja. Kada interval između kaljenja i starenja prelazi 1 sat, čvrstoća, posebno granica razvlačenja, značajno opada.
5.3 Metalografska analiza mikrostrukture
Analize velikog povećanja i polarizacije provedene su na šipkama 6082-T6 pri temperaturama čvrste otopine od 520°C i 530°C. Fotografije s velikim povećanjem otkrile su ravnomjerno taloženje spoja s obiljem ravnomjerno raspoređenih čestica faze taloga. Analiza polarizirane svjetlosti pomoću opreme Axiovert200 pokazala je jasne razlike u fotografijama strukture zrna. Središnje područje imalo je sitna i ujednačena zrna, dok su rubovi pokazivali rekristalizaciju s izduženim zrncima. To je zbog rasta kristalnih jezgri na visokim temperaturama, stvarajući grube igličaste taloge.
6. Procjena proizvodne prakse
U stvarnoj proizvodnji, statistika mehaničkih performansi provedena je na 20 serija šipki i 20 serija profila. Rezultati su prikazani u tablicama 7 i 8. U stvarnoj proizvodnji, naš proces ekstruzije izveden je na temperaturama koje su rezultirale uzorcima u stanju T6, a mehanička izvedba je zadovoljila ciljane vrijednosti.
7. Zaključak
(1) Parametri toplinske obrade ekstruzijom: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C; temperatura ekstruzijskog spremnika od 430-450°C.
(2) Parametri završne toplinske obrade: Optimalna temperatura krute otopine od 520-530°C; temperatura starenja 165±5°C, trajanje starenja 12 sati; razmak između kaljenja i odležavanja ne smije biti duži od 1 sata.
(3) Na temelju praktične procjene, održivi proces toplinske obrade uključuje: temperaturu ekstruzije od 450-530°C, temperaturu spremnika za ekstruziju od 400-450°C; temperatura čvrste otopine od 510-520°C; režim starenja 155-170°C 12 sati; nema posebnih ograničenja za interval između kaljenja i starenja. To se može uključiti u smjernice za rad procesa.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminiuma
Vrijeme objave: 15. ožujka 2024
