Олекотяването на автомобилите е споделена цел на световната автомобилна индустрия. Увеличаването на използването на алуминиеви сплави в автомобилните компоненти е посоката на развитие на съвременните превозни средства от нов тип. Алуминиевата сплав 6082 е термообработваема, подсилена алуминиева сплав с умерена якост, отлична формовъчност, заваряемост, устойчивост на умора и устойчивост на корозия. Тази сплав може да се екструдира в тръби, пръти и профили и се използва широко в автомобилни компоненти, заварени структурни части, транспорт и строителната индустрия.
В момента в Китай има ограничени изследвания върху алуминиевата сплав 6082 за използване в превозни средства с нова енергия. Поради това, това експериментално проучване изследва влиянието на диапазона на съдържание на елементи в алуминиевата сплав 6082, параметрите на процеса на екструдиране, методите на закаляване и др. върху характеристиките и микроструктурата на профила на сплавта. Това проучване има за цел да оптимизира състава на сплавта и параметрите на процеса, за да се получат материали от алуминиева сплав 6082, подходящи за превозни средства с нова енергия.
1. Тестови материали и методи
Експериментален технологичен процес: Съотношение на състава на сплавта – Топене на слитъци – Хомогенизиране на слитъци – Рязане на слитъци на заготовки – Екструдиране на профили – Закаляване на профили в потока – Изкуствено стареене – Подготовка на образци за изпитване.
1.1 Подготовка на слитъци
В рамките на международния диапазон от състави на алуминиевата сплав 6082 бяха избрани три състава с по-тесни контролни диапазони, обозначени като 6082-/6082″, 6082-Z, със същото съдържание на Si. Съдържание на Mg, y > z; съдържание на Mn, x > y > z; съдържание на Cr, Ti, x > y = z. Специфичните целеви стойности на състава на сплавта са показани в Таблица 1. Леенето на блокове е извършено с помощта на полунепрекъснат метод на леене с водно охлаждане, последван от хомогенизираща обработка. И трите блока са хомогенизирани с помощта на установената в завода система при 560°C за 2 часа с охлаждане с водна мъгла.
1.2 Екструдиране на профили
Параметрите на процеса на екструдиране бяха коригирани съответно за температурата на нагряване на заготовката и скоростта на охлаждане при закаляване. Напречното сечение на екструдираните профили е показано на Фигура 1. Параметрите на процеса на екструдиране са показани в Таблица 2. Състоянието на формоване на екструдираните профили е показано на Фигура 2.
2. Резултати от тестове и анализ
Специфичният химичен състав на профилите от алуминиева сплав 6082 в рамките на трите диапазона на състава е определен с помощта на швейцарски ARL спектрометър за директно отчитане, както е показано в Таблица 3.
2.1 Тестване на производителността
За сравнение бяха изследвани характеристиките на трите профила на сплави с различни състави, получени при различни методи на закаляване, идентични параметри на екструдиране и процеси на стареене.
2.1.1 Механични характеристики
След изкуствено стареене при 175°C в продължение на 8 часа, бяха взети стандартни образци от посоката на екструдиране на профилите за изпитване на опън, използвайки универсална електронна изпитвателна машина Shimadzu AG-X100. Механичните характеристики след изкуствено стареене за различни състави и методи на закаляване са показани в Таблица 4.
От Таблица 4 може да се види, че механичните характеристики на всички профили надвишават стойностите на националния стандарт. Профилите, произведени от заготовки от сплав 6082-Z, имат по-ниско удължение след счупване. Профилите, произведени от заготовки от сплав 6082-7, имат най-високи механични характеристики. Профилите от сплав 6082-X, получени с различни методи на твърд разтвор, показват по-високи характеристики при методи за бързо охлаждане и закаляване.
2.1.2 Изпитване на огъващи характеристики
С помощта на електронна универсална изпитвателна машина бяха проведени триточкови тестове за огъване на проби, а резултатите от огъването са показани на Фигура 3. Фигура 3 показва, че продуктите, произведени от заготовки от сплав 6082-Z, имат силно изразена „портокалова кора“ на повърхността и напукване на гърба на огънатите проби. Продуктите, произведени от заготовки от сплав 6082-X, имат по-добри характеристики на огъване, гладки повърхности без „портокалова кора“ и само малки пукнатини на места, ограничени от геометричните условия, на гърба на огънатите проби.
2.1.3 Инспекция с голямо увеличение
Пробите бяха наблюдавани под оптичен микроскоп Carl Zeiss AX10 за анализ на микроструктурата. Резултатите от анализа на микроструктурата за трите профила на сплави с различен състав са показани на Фигура 4. Фигура 4 показва, че размерът на зърната на продуктите, произведени от прът 6082-X и заготовки от сплав 6082-K, е бил сходен, с малко по-добър размер на зърната в сплав 6082-X в сравнение със сплав 6082-y. Продуктите, произведени от заготовки от сплав 6082-Z, имат по-големи размери на зърната и по-дебели коркови слоеве, което по-лесно води до образуване на повърхностна портокалова кора и отслабване на вътрешната метална връзка.
2.2 Анализ на резултатите
Въз основа на горните резултати от тестовете може да се заключи, че дизайнът на диапазона от състави на сплавите влияе значително върху микроструктурата, производителността и формоспособността на екструдираните профили. Повишеното съдържание на магнезий (Mg) намалява пластичността на сплавта и води до образуване на пукнатини по време на екструдиране. По-високото съдържание на Mn, Cr и Ti има положителен ефект върху рафинирането на микроструктурата, което от своя страна влияе положително върху качеството на повърхността, производителността на огъване и цялостната производителност.
3. Заключение
Елементът Mg влияе значително върху механичните характеристики на алуминиевата сплав 6082. Повишеното съдържание на Mg намалява пластичността на сплавта и води до образуване на пукнатини по време на екструдиране.
Mn, Cr и Ti имат положителен ефект върху рафинирането на микроструктурата, което води до подобрено качество на повърхността и огъващи характеристики на екструдираните продукти.
Различните интензитети на закаляване и охлаждане имат забележимо влияние върху производителността на профилите от алуминиева сплав 6082. За автомобилна употреба, прилагането на процес на закаляване с водна мъгла, последван от охлаждане с водна струя, осигурява по-добри механични характеристики и гарантира точността на формата и размерите на профилите.
Редактирано от Мей Джианг от MAT Aluminum
Време на публикуване: 26 март 2024 г.
