1. Uvod
Aluminijeve zlitine s srednjo trdnostjo kažejo ugodne obdelovalne lastnosti, občutljivost na kaljenje, udarno žilavost in odpornost proti koroziji. Široko se uporabljajo v različnih panogah, kot sta elektronika in pomorstvo, za izdelavo cevi, palic, profilov in žic. Trenutno je vse večje povpraševanje po palicah iz aluminijeve zlitine 6082. Da bi zadostili povpraševanju trga in zahtevam uporabnikov, smo izvedli poskuse z različnimi postopki ekstruzijskega segrevanja in postopki končne toplotne obdelave za palice 6082-T6. Naš cilj je bil določiti režim toplotne obdelave, ki izpolnjuje zahteve glede mehanskih lastnosti teh palic.
2. Eksperimentalni materiali in potek proizvodnega procesa
2.1 Eksperimentalni materiali
Ulitki velikosti Ф162×500 so bili izdelani s polkontinuirnim litjem in podvrženi neenakomerni obdelavi. Metalurška kakovost ingotov je bila v skladu z internimi tehničnimi standardi nadzora podjetja. Kemična sestava zlitine 6082 je prikazana v tabeli 1.
2.2 Potek proizvodnega procesa
Eksperimentalne palice 6082 so imele specifikacijo Ф14 mm. Ekstruzijska posoda je imela premer Ф170 mm z ekstruzijsko zasnovo s 4 luknjami in koeficientom ekstruzije 18,5. Specifični procesni potek je vključeval segrevanje ingota, ekstruzijo, kaljenje, raztezanje, ravnanje in vzorčenje, ravnanje z valjčki, končno rezanje, umetno staranje, pregled kakovosti in dobavo.
3. Eksperimentalni cilji
Cilj te študije je bil opredeliti parametre procesa ekstruzijske toplotne obdelave in končne parametre toplotne obdelave, ki vplivajo na delovanje palic iz zlitine 6082-T6, s čimer bi se dosegle standardne zahteve glede delovanja. V skladu s standardi morajo vzdolžne mehanske lastnosti zlitine 6082 izpolnjevati specifikacije, navedene v tabeli 2.
4. Eksperimentalni pristop
4.1 Preiskava ekstruzijske toplotne obdelave
Raziskava toplotne obdelave pri ekstruziji se je osredotočila predvsem na vplive temperature ekstrudiranja ulitih ingot in temperature ekstruzijske posode na mehanske lastnosti. Izbira specifičnih parametrov je podrobno opisana v tabeli 3.
4.2 Preiskava trdne raztopine in toplotne obdelave staranja
Za postopek toplotne obdelave s trdno raztopino in staranjem je bila uporabljena ortogonalna eksperimentalna zasnova. Izbrane ravni faktorjev so navedene v tabeli 4, pri čemer je tabela ortogonalne zasnove označena kot IJ9(34).
5. Rezultati in analiza
5.1 Rezultati in analiza poskusa ekstruzijske toplotne obdelave
Rezultati poskusov toplotne obdelave z ekstruzijo so predstavljeni v tabeli 5 in na sliki 1. Za vsako skupino je bilo odvzetih devet vzorcev in določena so bila njihova povprečja mehanskih lastnosti. Na podlagi metalografske analize in kemične 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 razvidno, da se je z naraščanjem temperature ekstruzije ingota in temperature ekstruzijske posode postopoma povečevala tako natezna trdnost kot meja tečenja. Najboljši rezultati so bili doseženi pri temperaturah ekstruzije 450–500 °C in temperaturi ekstruzijske posode 450 °C, kar je izpolnjevalo standardne zahteve. To je bilo posledica učinka hladnega utrjevanja pri nižjih temperaturah ekstruzije, ki je povzročilo lome na mejah zrn in povečano razgradnjo trdne raztopine med A1 in Mn med segrevanjem pred kaljenjem, kar je vodilo do rekristalizacije. Z naraščanjem temperature ekstruzije se je končna trdnost izdelka Rm znatno izboljšala. Ko se je temperatura ekstruzijske posode približala temperaturi ingota ali jo presegla, se je neenakomerna deformacija zmanjšala, kar je zmanjšalo globino grobozrnatih obročev in povečalo mejo tečenja Rm. Zato so razumni parametri za toplotno obdelavo ekstrudiranja: temperatura ekstrudiranja ingotov 450–500 °C in temperatura ekstruzijske posode 430–450 °C.
5.2 Eksperimentalni rezultati in analiza trdnih raztopin in ortogonalnega staranja
Tabela 6 kaže, 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 kaljenja se koncentracija prenasičene trdne raztopine zmanjša, kar vpliva na trdnost. Temperatura kaljenja okoli 520 °C znatno poveča učinek utrjevanja trdne raztopine, ki ga povzroči kaljenje. Interval med kaljenjem in umetnim staranjem, tj. shranjevanje 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 Analiza metalografske mikrostrukture
Analize z veliko povečavo in polarizirane slike 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 obilico delcev oborine, ki so bili enakomerno porazdeljeni. Analiza s polarizirano svetlobo z opremo Axiovert200 je pokazala izrazite razlike na fotografijah strukture zrn. Osrednje območje je prikazovalo majhna in enakomerna zrna, medtem ko so robovi kazali nekaj rekristalizacije z podolgovatimi zrni. To je posledica rasti kristalnih jeder pri visokih temperaturah, ki tvorijo grobe igličaste oborine.
6. Ocena proizvodne prakse
V dejanski proizvodnji so bili statistični podatki o mehanskih lastnostih opravljeni na 20 serijah palic in 20 serijah profilov. Rezultati so prikazani v preglednicah 7 in 8. V dejanski proizvodnji je bil naš postopek ekstrudiranja izveden pri temperaturah, ki so dale vzorce v stanju T6, mehanske lastnosti pa so dosegle ciljne vrednosti.
7. Zaključek
(1) Parametri toplotne obdelave pri ekstrudiranju: 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; temperaturo trdne raztopine 510–520 °C; režim staranja 155–170 °C 12 ur; ni posebne omejitve glede intervala med kaljenjem in staranjem. To se lahko vključi v smernice za postopek.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminum
Čas objave: 15. marec 2024
