1. Въведение
Алуминиевите сплави със средна якост показват благоприятни характеристики на обработка, чувствителност към закаляване, ударна жилавост и устойчивост на корозия. Те се използват широко в различни индустрии, като електроника и корабостроене, за производство на тръби, пръти, профили и телове. В момента има нарастващо търсене на алуминиеви пръти 6082. За да отговорим на пазарните изисквания и изискванията на потребителите, проведохме експерименти върху различни процеси на екструдиране и окончателна термична обработка за пръти 6082-T6. Нашата цел беше да определим режим на термична обработка, който удовлетворява изискванията за механични характеристики на тези пръти.
2. Експериментални материали и производствен процес
2.1 Експериментални материали
Отливки с размер Ф162×500 са произведени чрез полунепрекъснато леене и са подложени на неравномерна обработка. Металургичното качество на отливките отговаря на вътрешните технически стандарти за контрол на компанията. Химичният състав на сплавта 6082 е показан в Таблица 1.
2.2 Поток на производствения процес
Експерименталните 6082 пръта имаха спецификация Ф14 мм. Екструдиращият контейнер имаше диаметър Ф170 мм с 4-отворна екструдираща конструкция и коефициент на екструдиране 18,5. Специфичният технологичен поток включваше нагряване на слитъка, екструдиране, закаляване, разтягане, изправяне и вземане на проби, изправяне с валци, окончателно рязане, изкуствено стареене, проверка на качеството и доставка.
3. Експериментални цели
Целта на това проучване беше да се идентифицират параметрите на процеса на екструдиране и крайните параметри на термична обработка, които влияят върху характеристиките на прътите 6082-T6, като в крайна сметка се постигнат стандартните изисквания за производителност. Съгласно стандартите, надлъжните механични свойства на сплавта 6082 трябва да отговарят на спецификациите, посочени в Таблица 2.
4. Експериментален подход
4.1 Изследване на екструдираща термична обработка
Изследването за термична обработка на екструдирането се фокусира основно върху влиянието на температурата на екструдиране на отливките и температурата на екструдирания контейнер върху механичните свойства. Специфичният избор на параметри е описан подробно в Таблица 3.
4.2 Изследване на термична обработка на твърди разтвори и стареене
За процеса на термична обработка на твърд разтвор и стареене е използван ортогонален експериментален дизайн. Избраните нива на факторите са представени в Таблица 4, като таблицата за ортогонален дизайн е обозначена като IJ9(34).
5. Резултати и анализ
5.1 Резултати и анализ на експеримента с екструдираща термична обработка
Резултатите от експериментите за термична обработка чрез екструдиране са представени в Таблица 5 и Фигура 1. За всяка група са взети девет проби и са определени средните стойности на техните механични характеристики. Въз основа на металографски анализ и химичен състав е установен режим на термична обработка: закаляване при 520°C за 40 минути и стареене при 165°C за 12 часа. От Таблица 5 и Фигура 1 може да се види, че с повишаване на температурата на екструдиране на отливката и температурата на екструдиращия контейнер, както якостта на опън, така и границата на провлачване постепенно се увеличават. Най-добри резултати са получени при температури на екструдиране от 450-500°C и температура на екструдиращ контейнер от 450°C, което отговаря на стандартните изисквания. Това се дължи на ефекта на студено втвърдяване при по-ниски температури на екструдиране, причинявайки фрактури по границите на зърната и увеличено разлагане на твърдия разтвор между A1 и Mn по време на нагряване преди закаляване, което води до рекристализация. С повишаване на температурата на екструдиране, максималната якост Rm на продукта се подобрява значително. Когато температурата на екструдиращия контейнер се приближава или надвишава температурата на слитъка, неравномерната деформация намалява, намалявайки дълбочината на едрите зърнести пръстени и увеличавайки границата на провлачване Rm. Следователно, разумните параметри за термична обработка на екструдиране са: температура на екструдиране на слитъци от 450-500°C и температура на екструдиращия контейнер от 430-450°C.
5.2 Експериментални резултати и анализ на твърд разтвор и ортогонално стареене
Таблица 6 показва, че оптималните нива са A3B1C2D3, с закаляване при 520°C, температура на изкуствено стареене между 165-170°C и продължителност на стареене 12 часа, което води до висока якост и пластичност на прътите. Процесът на закаляване образува пренаситен твърд разтвор. При по-ниски температури на закаляване концентрацията на пренаситен твърд разтвор намалява, което влияе върху якостта. Температура на закаляване от около 520°C значително усилва ефекта на укрепването на твърдия разтвор, предизвикано от закаляването. Интервалът между закаляването и изкуственото стареене, т.е. съхранение при стайна температура, силно влияе върху механичните свойства. Това е особено изразено за пръти, които не са разтегнати след закаляване. Когато интервалът между закаляването и стареенето надвиши 1 час, якостта, особено границата на провлачване, намалява значително.
5.3 Металографски микроструктурен анализ
Анализи с голямо увеличение и поляризирани изображения бяха проведени върху решетки 6082-T6 при температури на твърдия разтвор от 520°C и 530°C. Снимките с голямо увеличение разкриха равномерно утаяване на съединението с изобилие от равномерно разпределени частици от утаечната фаза. Анализът с поляризирана светлина, използващ оборудване Axiovert200, показа отчетливи разлики в снимките на структурата на зърната. Централната област показва малки и равномерни зърна, докато краищата показват известна рекристализация с удължени зърна. Това се дължи на растежа на кристалните ядра при високи температури, образуващи груби игловидни утайки.
6. Оценка на производствената практика
В реално производство, статистиката за механичните характеристики беше проведена върху 20 партиди пръти и 20 партиди профили. Резултатите са показани в Таблици 7 и 8. В реално производство, нашият процес на екструдиране беше проведен при температури, водещи до проби в състояние T6, и механичните характеристики отговаряха на целевите стойности.
7. Заключение
(1) Параметри на термична обработка чрез екструдиране: Температура на екструдиране на блокове 450-500°C; температура на контейнера за екструдиране 430-450°C.
(2) Крайни параметри на термична обработка: Оптимална температура на твърдия разтвор 520-530°C; температура на стареене 165±5°C, продължителност на стареене 12 часа; интервалът между закаляване и стареене не трябва да надвишава 1 час.
(3) Въз основа на практическата оценка, подходящият процес на термична обработка включва: температура на екструдиране 450-530°C, температура на екструдиращия контейнер 400-450°C; температура на твърдия разтвор 510-520°C; режим на стареене 155-170°C за 12 часа; няма специфично ограничение за интервала между закаляване и стареене. Това може да бъде включено в насоките за експлоатация на процеса.
Редактирано от Мей Джианг от MAT Aluminum
Време на публикуване: 15 март 2024 г.
