1. Uvod
Aluminijeve zlitine srednje trdnosti imajo ugodne lastnosti obdelave, občutljivost na kaljenje, udarno žilavost in odpornost proti koroziji. Veliko jih uporabljajo v različnih industrijah, kot sta elektronika in pomorstvo, za proizvodnjo cevi, palic, profilov in žic. Trenutno je vedno večje povpraševanje po palicah iz aluminijeve zlitine 6082. Da bi izpolnili zahteve trga in zahteve uporabnikov, smo izvedli poskuse na različnih postopkih ekstruzijskega ogrevanja in končnih procesih toplotne obdelave za palice 6082-T6. Naš cilj je bil identificirati režim toplotne obdelave, ki izpolnjuje zahteve glede mehanske učinkovitosti teh palic.
2. Eksperimentalni materiali in potek proizvodnega procesa
2.1 Eksperimentalni materiali
Livni ingoti velikosti Ф162×500 so bili izdelani po metodi polkontinuiranega litja in podvrženi neenakomerni obdelavi. Metalurška kakovost ingotov je bila v skladu s tehničnimi standardi notranje kontrole podjetja. Kemična sestava zlitine 6082 je prikazana v tabeli 1.
2.2 Potek proizvodnega procesa
Eksperimentalnih 6082 palic je imelo specifikacijo F14 mm. Ekstrudijski vsebnik je imel premer F170 mm z ekstruzijsko zasnovo s 4 luknjami in ekstrudijskim koeficientom 18,5. Poseben potek postopka je vključeval segrevanje ingota, ekstruzijo, kaljenje, raztezanje, ravnanje in vzorčenje, ravnanje z valji, končno rezanje, umetno staranje, pregled kakovosti in dostavo.
3. Eksperimentalni cilji
Namen te študije je bil identificirati parametre postopka toplotne obdelave z ekstruzijo in parametre končne toplotne obdelave, ki vplivajo na zmogljivost palic 6082-T6, s čimer bi na koncu dosegli standardne zahteve glede učinkovitosti. V skladu s standardi morajo vzdolžne mehanske lastnosti zlitine 6082 ustrezati specifikacijam, navedenim v tabeli 2.
4. Eksperimentalni pristop
4.1 Preiskava toplotne obdelave z iztiskanjem
Preiskava toplotne obdelave z ekstruzijo se je osredotočila predvsem na učinke temperature ekstrudiranja litja in temperature ekstruzijske posode na mehanske lastnosti. Posebni izbori parametrov so podrobno opisani v tabeli 3.
4.2 Raziskava toplotne obdelave trdne raztopine in staranja
Ortogonalna eksperimentalna zasnova je bila uporabljena za postopek toplotne obdelave trdne raztopine in staranja. Izbrane ravni faktorjev so navedene v tabeli 4, pri čemer je ortogonalna načrtovalna tabela označena kot IJ9(34).
5. Rezultati in analiza
5.1 Rezultati in analiza eksperimenta toplotne obdelave z iztiskanjem
Rezultati poskusov toplotne obdelave z ekstruzijo so predstavljeni v tabeli 5 in na sliki 1. Za vsako skupino je bilo vzetih devet vzorcev in določena so bila njihova povprečna mehanska učinkovitost. Na podlagi metalografske analize in kemijske sestave je bil določen režim toplotne obdelave: kaljenje pri 520°C 40 minut in staranje pri 165°C 12 ur. Iz tabele 5 in slike 1 je mogoče opaziti, da sta se z naraščanjem temperature ekstrudiranja litja in temperature ekstruzijske posode postopoma povečevali natezna trdnost in meja tečenja. Najboljši rezultati so bili doseženi pri temperaturah ekstrudiranja 450-500°C in temperaturi ekstruzijske posode 450°C, kar je izpolnjevalo standardne zahteve. To je bilo posledica učinka utrjevanja s hladnim delom pri nižjih temperaturah iztiskanja, kar je povzročilo zlome na mejah zrn in povečano razgradnjo trdne raztopine med A1 in Mn med segrevanjem pred kaljenjem, kar je povzročilo rekristalizacijo. Ko se je temperatura ekstrudiranja povečala, se je končna trdnost Rm izdelka znatno izboljšala. Ko se je temperatura ekstruzijske posode približala ali presegla temperaturo ingota, se je neenakomerna deformacija zmanjšala, zmanjšala se je globina obročev grobih zrn in povečala meja tečenja Rm. Tako so razumni parametri za ekstruzijsko toplotno obdelavo: temperatura ekstrudiranja ingota 450-500 °C in temperatura ekstruzijske posode 430-450 °C.
5.2 Trdna raztopina in ortogonalni eksperimentalni rezultati in analiza staranja
Tabela 6 razkriva, da so optimalne ravni A3B1C2D3, s kaljenjem pri 520 °C, temperaturo umetnega staranja med 165-170 °C in trajanjem staranja 12 ur, kar ima za posledico visoko trdnost in plastičnost palic. Postopek kaljenja tvori prenasičeno trdno raztopino. Pri nižjih temperaturah gašenja se koncentracija prenasičene trdne raztopine zmanjša, kar vpliva na trdnost. Temperatura kaljenja okoli 520 °C bistveno poveča učinek utrjevanja trdne raztopine, ki ga povzroča kaljenje. Interval med kaljenjem in umetnim staranjem, torej skladiščenjem pri sobni temperaturi, močno vpliva na mehanske lastnosti. To je še posebej izrazito pri palicah, ki po kaljenju niso raztegnjene. Ko interval med kaljenjem in staranjem preseže 1 uro, se trdnost, zlasti meja tečenja, znatno zmanjša.
5.3 Metalografska mikrostrukturna analiza
Analize z veliko povečavo in polarizirane analize so bile izvedene na palicah 6082-T6 pri temperaturah trdne raztopine 520 °C in 530 °C. Fotografije z veliko povečavo so razkrile enakomerno obarjanje spojin z obilnimi delci oborinske faze, enakomerno porazdeljenimi. Analiza polarizirane svetlobe z uporabo opreme Axiovert200 je pokazala izrazite razlike v fotografijah strukture zrn. Osrednje območje je pokazalo majhna in enakomerna zrna, medtem ko so robovi pokazali nekaj rekristalizacije s podolgovatimi zrni. To je posledica rasti kristalnih jeder pri visokih temperaturah, ki tvorijo grobe igličaste oborine.
6. Ocena proizvodne prakse
V dejanski proizvodnji je bila statistika mehanske zmogljivosti izvedena na 20 serijah palic in 20 serijah profilov. Rezultati so prikazani v tabelah 7 in 8. V dejanski proizvodnji je bil naš postopek ekstrudiranja izveden pri temperaturah, pri katerih so bili vzorci v stanju T6, mehanska zmogljivost pa je dosegla ciljne vrednosti.
7. Zaključek
(1) Parametri toplotne obdelave ekstrudiranja: temperatura ekstrudiranja ingotov 450-500 °C; temperatura ekstruzijske posode 430-450°C.
(2) Parametri končne toplotne obdelave: optimalna temperatura trdne raztopine 520-530 °C; temperatura staranja 165±5°C, trajanje staranja 12 ur; interval med kaljenjem in staranjem ne sme presegati 1 ure.
(3) Na podlagi praktične ocene izvedljiv postopek toplotne obdelave vključuje: temperaturo ekstrudiranja 450–530 °C, temperaturo ekstruzijske posode 400–450 °C; temperatura trdne raztopine 510-520 °C; režim staranja 155-170°C 12 ur; ni posebne omejitve za interval med kaljenjem in staranjem. To je mogoče vključiti v smernice za delovanje procesa.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminium
Čas objave: 15. marec 2024
