Zníženie hmotnosti automobilov je spoločným cieľom globálneho automobilového priemyslu. Zvýšenie používania hliníkových zliatin v automobilových komponentoch je smerom vývoja moderných vozidiel nového typu. Hliníková zliatina 6082 je tepelne spracovateľná, spevnená hliníková zliatina so strednou pevnosťou, vynikajúcou tvárnosťou, zvárateľnosťou, odolnosťou proti únave a odolnosťou proti korózii. Táto zliatina sa dá extrudovať do rúrok, tyčí a profilov a je široko používaná v automobilových komponentoch, zváraných konštrukčných častiach, doprave a stavebníctve.
V súčasnosti je v Číne obmedzený výskum hliníkovej zliatiny 6082 pre použitie vo vozidlách s novými energetickými zdrojmi. Preto táto experimentálna štúdia skúma vplyv rozsahu obsahu prvkov v hliníkovej zliatine 6082, parametrov procesu extrúzie, metód kalenia atď. na výkonnosť a mikroštruktúru profilu zliatiny. Cieľom tejto štúdie je optimalizovať zloženie zliatiny a procesné parametre na výrobu hliníkových zliatin 6082 vhodných pre vozidlá s novými energetickými zdrojmi.
1. Testovacie materiály a metódy
Experimentálny postup: Pomer zloženia zliatiny – Tavenie ingotov – Homogenizácia ingotov – Rezanie ingotov na predvalky – Extrúzia profilov – Kalenie profilov v linke – Umelé starnutie – Príprava skúšobných vzoriek.
1.1 Príprava ingotov
V rámci medzinárodného sortimentu zloženia hliníkovej zliatiny 6082 boli vybrané tri zloženia s užšími kontrolnými rozsahmi, označené ako 6082-/6082″, 6082-Z, s rovnakým obsahom Si. Obsah Mg, y > z; obsah Mn, x > y > z; obsah Cr, Ti, x > y = z. Konkrétne cieľové hodnoty zloženia zliatiny sú uvedené v tabuľke 1. Odlievanie ingotov sa uskutočnilo metódou polokontinuálneho odlievania s vodným chladením, po ktorom nasledovalo homogenizačné spracovanie. Všetky tri ingoty boli homogenizované pomocou zavedeného systému továrne pri teplote 560 °C počas 2 hodín s chladením vodnou hmlou.
1.2 Extrúzia profilov
Parametre procesu extrúzie boli vhodne upravené pre teplotu ohrevu polotovaru a rýchlosť ochladzovania kalením. Prierez extrudovaných profilov je znázornený na obrázku 1. Parametre procesu extrúzie sú uvedené v tabuľke 2. Stav tvárnenia extrudovaných profilov je znázornený na obrázku 2.
2. Výsledky testov a analýza
Špecifické chemické zloženie profilov hliníkovej zliatiny 6082 v rámci troch rozsahov zloženia bolo stanovené pomocou švajčiarskeho spektrometra ARL s priamym odčítaním, ako je uvedené v tabuľke 3.
2.1 Testovanie výkonu
Na porovnanie sa skúmal výkon troch profilov zliatin s rôznym zložením pri rôznych metódach kalenia, identických parametroch extrúzie a procesoch starnutia.
2.1.1 Mechanický výkon
Po umelom starnutí pri teplote 175 °C počas 8 hodín boli odobraté štandardné vzorky zo smeru extrúzie profilov na skúšku ťahom pomocou elektronického univerzálneho testovacieho stroja Shimadzu AG-X100. Mechanické vlastnosti po umelom starnutí pre rôzne zloženia a metódy kalenia sú uvedené v tabuľke 4.
Z tabuľky 4 je zrejmé, že mechanický výkon všetkých profilov presahuje hodnoty národných štandardov. Profily vyrobené z ingotov zo zliatiny 6082-Z mali nižšie predĺženie po lome. Profily vyrobené z ingotov zo zliatiny 6082-7 mali najvyšší mechanický výkon. Profily zo zliatiny 6082-X s rôznymi metódami tuhého roztoku vykazovali vyšší výkon pri metódach rýchleho ochladzovania a kalenia.
2.1.2 Skúšanie ohybových vlastností
Pomocou elektronického univerzálneho testovacieho stroja sa na vzorkách vykonali trojbodové ohybové skúšky a výsledky ohybu sú znázornené na obrázku 3. Obrázok 3 ukazuje, že výrobky vyrobené z predvalkov zo zliatiny 6082-Z mali na povrchu výraznú pomarančovú kôru a na zadnej strane ohnutých vzoriek praskanie. Výrobky vyrobené z predvalkov zo zliatiny 6082-X mali lepší ohybový výkon, hladké povrchy bez pomarančovej kôry a iba malé praskliny v polohách obmedzených geometrickými podmienkami na zadnej strane ohnutých vzoriek.
2.1.3 Kontrola s veľkým zväčšením
Vzorky boli pozorované pod optickým mikroskopom Carl Zeiss AX10 za účelom analýzy mikroštruktúry. Výsledky analýzy mikroštruktúry pre tri profily zliatin s rôznym zložením sú znázornené na obrázku 4. Obrázok 4 ukazuje, že veľkosť zŕn výrobkov vyrobených z tyče 6082-X a predvalkov zo zliatiny 6082-K bola podobná, s mierne lepšou veľkosťou zŕn v zliatine 6082-X v porovnaní so zliatinou 6082-y. Výrobky vyrobené z predvalkov zo zliatiny 6082-Z mali väčšie veľkosti zŕn a hrubšie vrstvy kôry, čo ľahšie viedlo k povrchovej pomarančovej kôre a oslabeniu vnútorných kovových väzieb.
2.2 Analýza výsledkov
Na základe vyššie uvedených výsledkov testov možno konštatovať, že návrh rozsahu zloženia zliatin významne ovplyvňuje mikroštruktúru, výkon a tvárnosť extrudovaných profilov. Zvýšený obsah horčíka (Mg) znižuje plasticitu zliatiny a vedie k tvorbe trhlín počas extrúzie. Vyšší obsah mangánu (Mn), chrómu (Cr) a titánu (Ti) má pozitívny vplyv na zjemnenie mikroštruktúry, čo následne pozitívne ovplyvňuje kvalitu povrchu, ohybové vlastnosti a celkový výkon.
3. Záver
Prvok Mg významne ovplyvňuje mechanické vlastnosti hliníkovej zliatiny 6082. Zvýšený obsah Mg znižuje plasticitu zliatiny a vedie k tvorbe trhlín počas extrúzie.
Mn, Cr a Ti majú pozitívny vplyv na zjemnenie mikroštruktúry, čo vedie k zlepšeniu kvality povrchu a ohybových vlastností extrudovaných výrobkov.
Rôzne intenzity kalenia a chladenia majú znateľný vplyv na výkon profilov z hliníkovej zliatiny 6082. V automobilovom priemysle poskytuje použitie kaliaceho procesu vodnou hmlou a následného chladenia vodným postrekom lepší mechanický výkon a zaisťuje presnosť tvaru a rozmerov profilov.
Upravené May Jiang z MAT Aluminum
Čas uverejnenia: 26. marca 2024
