Lažja teža avtomobilov je skupni cilj svetovne avtomobilske industrije. Povečanje uporabe aluminijevih zlitin v avtomobilskih komponentah je smer razvoja sodobnih vozil novega tipa. Aluminijeva zlitina 6082 je toplotno obdelana, ojačana aluminijeva zlitina z zmerno trdnostjo, odlično oblikovalnostjo, varivostjo, odpornostjo proti utrujanju in koroziji. To zlitino je mogoče ekstrudirati v cevi, palice in profile ter se pogosto uporablja v avtomobilskih komponentah, varjenih konstrukcijskih delih, transportu in gradbeni industriji.
Trenutno je na Kitajskem malo raziskav o aluminijevi zlitini 6082 za uporabo v vozilih z novimi viri energije. Zato ta eksperimentalna študija raziskuje vplive razpona vsebnosti elementov v aluminijevi zlitini 6082, parametrov postopka ekstrudiranja, metod kaljenja itd. na delovanje in mikrostrukturo profila zlitine. Cilj te študije je optimizirati sestavo zlitine in procesne parametre za proizvodnjo materialov iz aluminijeve zlitine 6082, primernih za vozila z novimi viri energije.
1. Testni materiali in metode
Eksperimentalni procesni potek: Razmerje sestave zlitine – Taljenje ingotov – Homogenizacija ingotov – Žaganje ingotov v gredice – Ekstrudiranje profilov – Kaljenje profilov v liniji – Umetno staranje – Priprava preskusnih vzorcev.
1.1 Priprava ingotov
Znotraj mednarodnega razpona sestav aluminijeve zlitine 6082 so bile izbrane tri sestave z ožjimi kontrolnimi območji, označene kot 6082-/6082″, 6082-Z, z enako vsebnostjo elementa Si. Vsebnost elementa Mg, y > z; vsebnost elementa Mn, x > y > z; vsebnost elementa Cr, Ti, x > y = z. Specifične ciljne vrednosti sestave zlitine so prikazane v tabeli 1. Litje ingotov je bilo izvedeno z metodo polkontinuirnega litja z vodnim hlajenjem, ki ji je sledila homogenizacijska obdelava. Vsi trije ingoti so bili homogenizirani z uporabo tovarniško uveljavljenega sistema pri 560 °C 2 uri s hlajenjem z vodno meglo.
1.2 Ekstrudiranje profilov
Parametri ekstruzijskega procesa so bili ustrezno prilagojeni temperaturi segrevanja gredice in hitrosti kaljenja in ohlajanja. Prečni prerez ekstrudiranih profilov je prikazan na sliki 1. Parametri ekstruzijskega procesa so prikazani v tabeli 2. Stanje oblikovanja ekstrudiranih profilov je prikazano na sliki 2.
2. Rezultati testov in analiza
Specifična kemična sestava profilov iz aluminijeve zlitine 6082 znotraj treh območij sestave je bila določena z uporabo švicarskega spektrometra za direktno odčitavanje ARL, kot je prikazano v tabeli 3.
2.1 Testiranje zmogljivosti
Za primerjavo je bila preučena učinkovitost treh profilov zlitin z različnimi sestavnimi območji pri različnih metodah kaljenja, enakih parametrih ekstrudiranja in postopkih staranja.
2.1.1 Mehanske lastnosti
Po umetnem staranju pri 175 °C 8 ur so bili standardni vzorci odvzeti iz smeri ekstruzije profilov za natezne preizkuse z uporabo univerzalnega elektronskega preskusnega stroja Shimadzu AG-X100. Mehanske lastnosti po umetnem staranju za različne sestave in metode kaljenja so prikazane v tabeli 4.
Iz tabele 4 je razvidno, da mehanske lastnosti vseh profilov presegajo vrednosti nacionalnih standardov. Profili, izdelani iz gredic iz zlitine 6082-Z, so imeli manjši raztezek po lomu. Profili, izdelani iz gredic iz zlitine 6082-7, so imeli najvišje mehanske lastnosti. Profili iz zlitine 6082-X, izdelani z različnimi metodami trdne raztopine, so pokazali višjo lastnost pri metodah hitrega hlajenja in kaljenja.
2.1.2 Preizkus upogibne zmogljivosti
Z uporabo elektronskega univerzalnega preskusnega stroja so bili na vzorcih izvedeni tritočkovni upogibni preskusi, rezultati upogibanja pa so prikazani na sliki 3. Slika 3 kaže, da so imeli izdelki, izdelani iz gredic iz zlitine 6082-Z, na površini močno pomarančno lupino in razpoke na hrbtni strani upognjenih vzorcev. Izdelki, izdelani iz gredic iz zlitine 6082-X, so imeli boljše upogibne lastnosti, gladke površine brez pomarančne lupine in le majhne razpoke na mestih, ki jih omejujejo geometrijski pogoji na hrbtni strani upognjenih vzorcev.
2.1.3 Pregled z veliko povečavo
Vzorce smo opazovali pod optičnim mikroskopom Carl Zeiss AX10 za analizo mikrostrukture. Rezultati analize mikrostrukture za tri profile zlitin z različnimi sestavnimi območji so prikazani na sliki 4. Slika 4 kaže, da je bila velikost zrn izdelkov, izdelanih iz palice 6082-X in gredic iz zlitine 6082-K, podobna, z nekoliko boljšo velikostjo zrn pri zlitini 6082-X v primerjavi z zlitino 6082-y. Izdelki, izdelani iz gredic iz zlitine 6082-Z, so imeli večje velikosti zrn in debelejše plasti skorje, kar je lažje povzročilo površinsko pomarančno lupino in oslabitev notranje kovinske vezi.
2.2 Analiza rezultatov
Na podlagi zgornjih rezultatov preskusov lahko sklepamo, da zasnova sestave zlitine pomembno vpliva na mikrostrukturo, delovanje in oblikovalnost ekstrudiranih profilov. Povečana vsebnost elementa Mg zmanjša plastičnost zlitine in povzroči nastanek razpok med ekstrudiranjem. Višja vsebnost Mn, Cr in Ti pozitivno vpliva na izboljšanje mikrostrukture, kar posledično pozitivno vpliva na kakovost površine, upogibne lastnosti in splošno delovanje.
3. Zaključek
Element Mg pomembno vpliva na mehanske lastnosti aluminijeve zlitine 6082. Povečana vsebnost Mg zmanjša plastičnost zlitine in povzroči nastanek razpok med ekstrudiranjem.
Mn, Cr in Ti pozitivno vplivajo na izboljšanje mikrostrukture, kar vodi do izboljšane kakovosti površine in upogibnih lastnosti ekstrudiranih izdelkov.
Različne intenzivnosti kaljenja in hlajenja imajo opazen vpliv na delovanje profilov iz aluminijeve zlitine 6082. Za avtomobilsko uporabo postopek kaljenja z vodno meglo, ki mu sledi hlajenje z vodnim pršenjem, zagotavlja boljše mehanske lastnosti in zagotavlja natančnost oblike in dimenzij profilov.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminum
Čas objave: 26. marec 2024
