اثرات دمای اکستروژن و سیستم پیرسازی بر ترک خوردگی پرچ خود سوراخ کننده پروفیل های اکسترود شده آلیاژ آلومینیوم 6082

از آنجایی که کشورهای جهان به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای اهمیت زیادی می‌دهند، توسعه خودروهای تمام الکتریکی با انرژی نو به یک روند تبدیل شده است. علاوه بر عملکرد باتری، کیفیت بدنه نیز عامل مهمی است که بر برد مسافت خودروهای انرژی نو تأثیر می‌گذارد. ترویج توسعه ساختارهای بدنه سبک خودرو و اتصالات با کیفیت بالا می‌تواند با کاهش وزن کل خودرو تا حد امکان و در عین حال تضمین استحکام و عملکرد ایمنی خودرو، برد مسافت رانندگی جامع خودروهای الکتریکی را بهبود بخشد. از نظر سبک‌سازی خودروها، بدنه هیبریدی فولاد-آلومینیوم هم استحکام و هم کاهش وزن بدنه را در نظر می‌گیرد و به ابزاری مهم برای دستیابی به سبک‌سازی بدنه تبدیل می‌شود.

روش اتصال سنتی برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم، عملکرد اتصال ضعیف و قابلیت اطمینان پایینی دارد. پرچ‌کاری خودنافذ، به عنوان یک فناوری اتصال جدید، به دلیل مزیت مطلق آن در اتصال آلیاژهای سبک و مواد کامپوزیتی، به طور گسترده در صنعت خودرو و صنایع هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. در سال‌های اخیر، محققان داخلی چین تحقیقات مرتبطی در مورد فناوری پرچ‌کاری خودنافذ انجام داده‌اند و تأثیر روش‌های مختلف عملیات حرارتی را بر عملکرد اتصالات پرچ‌کاری خودنافذ تیتانیوم خالص صنعتی TA1 بررسی کرده‌اند. مشخص شد که روش‌های عملیات حرارتی آنیل و کوئنچ، استحکام استاتیک اتصالات پرچ‌کاری خودنافذ تیتانیوم خالص صنعتی TA1 را بهبود می‌بخشند. مکانیسم تشکیل اتصال از منظر جریان مواد مشاهده و تجزیه و تحلیل شد و کیفیت اتصال بر اساس آن ارزیابی شد. از طریق آزمایش‌های متالوگرافی، مشخص شد که ناحیه تغییر شکل پلاستیک بزرگ به یک ساختار فیبری با تمایل خاص تبدیل شده است که باعث بهبود تنش تسلیم و استحکام خستگی اتصال می‌شود.

تحقیقات فوق عمدتاً بر خواص مکانیکی اتصالات پس از پرچ کاری صفحات آلیاژ آلومینیوم تمرکز دارد. در تولید پرچ کاری بدنه خودرو، ترک‌های اتصالات پرچ شده پروفیل‌های اکسترود شده آلیاژ آلومینیوم، به ویژه آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا با محتوای عناصر آلیاژی بالا، مانند آلیاژ آلومینیوم 6082، از عوامل کلیدی محدود کننده کاربرد این فرآیند بر روی بدنه خودرو هستند. در عین حال، تلرانس‌های شکل و موقعیت پروفیل‌های اکسترود شده مورد استفاده در بدنه خودرو، مانند خم شدن و پیچش، مستقیماً بر مونتاژ و استفاده از پروفیل‌ها تأثیر می‌گذارند و همچنین دقت ابعادی بدنه خودرو بعدی را تعیین می‌کنند. به منظور کنترل خمش و پیچش پروفیل‌ها و اطمینان از دقت ابعادی پروفیل‌ها، علاوه بر ساختار قالب، دمای خروجی پروفیل‌ها و سرعت کوئنچ آنلاین مهمترین عوامل تأثیرگذار هستند. هرچه دمای خروجی بالاتر و سرعت کوئنچ سریع‌تر باشد، درجه خمش و پیچش پروفیل‌ها بیشتر می‌شود. برای پروفیل‌های آلیاژ آلومینیوم برای بدنه خودرو، لازم است از دقت ابعادی پروفیل‌ها اطمینان حاصل شود و اطمینان حاصل شود که پرچ آلیاژ ترک نمی‌خورد. ساده‌ترین راه برای بهینه‌سازی دقت ابعادی و عملکرد ترک‌خوردگی پرچ آلیاژ، کنترل ترک‌خوردگی با بهینه‌سازی دمای گرمایش و فرآیند پیرسازی میله‌های اکسترود شده در عین حفظ ترکیب مواد، ساختار قالب، سرعت اکستروژن و سرعت کوئنچ بدون تغییر است. برای آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲، با فرض اینکه سایر شرایط فرآیند بدون تغییر باقی بمانند، هرچه دمای اکستروژن بالاتر باشد، لایه دانه درشت کم‌عمق‌تر است، اما تغییر شکل پروفیل پس از کوئنچ بیشتر است.

این مقاله آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ را با ترکیب مشابه با هدف تحقیق در نظر می‌گیرد، از دماهای اکستروژن مختلف و فرآیندهای پیرسازی مختلف برای تهیه نمونه‌ها در حالت‌های مختلف استفاده می‌کند و اثرات دمای اکستروژن و حالت پیرسازی را بر روی تست پرچ از طریق آزمایش‌های پرچ ارزیابی می‌کند. بر اساس نتایج اولیه، فرآیند پیرسازی بهینه بیشتر تعیین می‌شود تا راهنمایی برای تولید بعدی پروفیل‌های اکستروژن بدنه آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ ارائه دهد.

۱ مواد و روش‌های تجربی

همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، آلیاژ آلومینیوم 6082 ذوب و با ریخته‌گری نیمه پیوسته به شمش گرد تبدیل شد. سپس، پس از عملیات حرارتی همگن‌سازی، شمش تا دماهای مختلف گرم شد و با اکسترودر 2200 تنی به صورت پروفیل اکسترود شد. ضخامت دیواره پروفیل 2.5 میلی‌متر، دمای سیلندر اکستروژن 440±10 درجه سانتیگراد، دمای قالب اکستروژن 470±10 درجه سانتیگراد، سرعت اکستروژن 2.3±0.2 میلی‌متر بر ثانیه و روش کوئنچ پروفیل، خنک‌سازی با باد شدید بود. بر اساس دمای گرمایش، نمونه‌ها از ۱ تا ۳ شماره‌گذاری شدند که در بین آنها نمونه ۱ کمترین دمای گرمایش را داشت و دمای بیلت مربوطه ۴۷۰±۵ درجه سانتیگراد، دمای بیلت مربوطه نمونه ۲ ۴۸۵±۵ درجه سانتیگراد و دمای نمونه ۳ بالاترین دما را داشت و دمای بیلت مربوطه ۵۰۰±۵ درجه سانتیگراد بود.

جدول 1 ترکیب شیمیایی اندازه‌گیری شده آلیاژ مورد آزمایش (کسر جرمی/%)

تحت شرایطی که سایر پارامترهای فرآیند مانند ترکیب مواد، ساختار قالب، سرعت اکستروژن و سرعت کوئنچ بدون تغییر باقی بمانند، نمونه‌های شماره ۱ تا ۳ که با تنظیم دمای گرمایش اکستروژن به دست آمده‌اند، در یک کوره مقاومتی جعبه‌ای پیر می‌شوند و سیستم پیرسازی ۱۸۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت و ۱۹۰ درجه سانتیگراد/۶ ساعت است. پس از عایق‌بندی، آنها در هوا خنک می‌شوند و سپس پرچ می‌شوند تا تأثیر دماهای مختلف اکستروژن و حالت‌های پیرسازی بر آزمایش پرچ ارزیابی شود. در آزمایش پرچ، از آلیاژ ۶۰۸۲ با ضخامت ۲.۵ میلی‌متر با دماهای اکستروژن مختلف و سیستم‌های پیرسازی مختلف به عنوان صفحه پایینی و از آلیاژ ۵۷۵۴-O با ضخامت ۱.۴ میلی‌متر به عنوان صفحه بالایی برای آزمایش پرچ SPR استفاده می‌شود. قالب پرچ M260238 و پرچ C5.3×6.0 H0 است. علاوه بر این، به منظور تعیین بیشتر فرآیند پیرسازی بهینه، با توجه به تأثیر دمای اکستروژن و حالت پیرسازی بر ترک خوردگی پرچ، صفحه‌ای با دمای اکستروژن بهینه انتخاب شده و سپس با دماها و زمان‌های پیرسازی مختلف تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد تا تأثیر سیستم پیرسازی بر ترک خوردگی پرچ بررسی شود، تا در نهایت سیستم پیرسازی بهینه تأیید شود. از یک میکروسکوپ پرقدرت برای مشاهده ریزساختار ماده در دماهای اکستروژن مختلف، از یک دستگاه تست جهانی الکترونیکی کنترل‌شده با میکروکامپیوتر سری MTS-SANS CMT5000 برای آزمایش خواص مکانیکی و از یک میکروسکوپ کم‌قدرت برای مشاهده اتصالات پرچ‌شده پس از پرچ‌کاری در حالت‌های مختلف استفاده شد.

۲ نتایج تجربی و بحث

۲.۱ تأثیر دمای اکستروژن و حالت پیرسازی بر ترک خوردگی پرچکاری

نمونه‌برداری در امتداد سطح مقطع پروفیل اکسترود شده انجام شد. پس از سنگ‌زنی خشن، سنگ‌زنی ریز و صیقل دادن با کاغذ سنباده، نمونه به مدت 8 دقیقه با NaOH 10% خورده شد و محصول خوردگی سیاه با اسید نیتریک پاک شد. لایه دانه درشت نمونه با یک میکروسکوپ پرقدرت مشاهده شد که روی سطح خارج از محل اتصال پرچ در موقعیت پرچ مورد نظر قرار داشت، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. عمق متوسط ​​لایه دانه درشت نمونه شماره 1، 352 میکرومتر، عمق متوسط ​​لایه دانه درشت نمونه شماره 2، 135 میکرومتر و عمق متوسط ​​لایه دانه درشت نمونه شماره 3، 31 میکرومتر بود. تفاوت در عمق لایه دانه درشت عمدتاً به دلیل دماهای مختلف اکستروژن است. هرچه دمای اکستروژن بالاتر باشد، مقاومت تغییر شکل آلیاژ ۶۰۸۲ کمتر است، ذخیره انرژی تغییر شکل ایجاد شده توسط اصطکاک بین آلیاژ و قالب اکستروژن (به ویژه تسمه کاری قالب) کمتر است و نیروی محرکه تبلور مجدد کوچکتر است. بنابراین، لایه دانه درشت سطحی کم عمق تر است. هرچه دمای اکستروژن پایین تر باشد، مقاومت تغییر شکل بیشتر است، ذخیره انرژی تغییر شکل بیشتر است، تبلور مجدد آسان تر است و لایه دانه درشت عمیق تر است. برای آلیاژ ۶۰۸۲، مکانیسم تبلور مجدد دانه درشت، تبلور مجدد ثانویه است.

(الف) مدل ۱

(ب) مدل ۲

(ج) مدل ۳

شکل 1 ضخامت لایه دانه درشت پروفیل‌های اکسترود شده با فرآیندهای مختلف

نمونه‌های ۱ تا ۳ که در دماهای اکستروژن مختلف تهیه شده بودند، به ترتیب در دمای ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد/۶ ساعت و ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد/۶ ساعت پیر شدند. خواص مکانیکی نمونه ۲ پس از دو فرآیند پیرسازی در جدول ۲ نشان داده شده است. تحت دو سیستم پیرسازی، استحکام تسلیم و استحکام کششی نمونه در دمای ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد/۶ ساعت به طور قابل توجهی بالاتر از دمای ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد/۶ ساعت است، در حالی که ازدیاد طول این دو تفاوت چندانی ندارد، که نشان می‌دهد ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد/۶ ساعت یک عملیات پیرسازی بیش از حد است. از آنجایی که خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم سری ۶ با تغییر فرآیند پیرسازی در حالت پیرسازی زیرین به شدت نوسان می‌کند، برای پایداری فرآیند تولید پروفیل و کنترل کیفیت پرچ‌کاری مناسب نیست. بنابراین، استفاده از حالت پیرسازی زیرین برای تولید پروفیل‌های بدنه مناسب نیست.

جدول 2 خواص مکانیکی نمونه شماره 2 تحت دو سیستم پیرسازی

ظاهر قطعه آزمایشی پس از پرچ کاری در شکل ۲ نشان داده شده است. هنگامی که نمونه شماره ۱ با لایه دانه درشت عمیق‌تر در حالت پیرسازی اوج پرچ شد، سطح زیرین پرچ دارای پوست پرتقالی و ترک‌های قابل مشاهده با چشم غیرمسلح بود، همانطور که در شکل ۲a نشان داده شده است. به دلیل جهت‌گیری ناهماهنگ درون دانه‌ها، درجه تغییر شکل در طول تغییر شکل ناهموار خواهد بود و سطحی ناهموار تشکیل می‌دهد. هنگامی که دانه‌ها درشت هستند، ناهمواری سطح بزرگتر می‌شود و پدیده پوست پرتقالی قابل مشاهده با چشم غیرمسلح را تشکیل می‌دهد. هنگامی که نمونه شماره ۳ با لایه دانه درشت کم‌عمق‌تر که با افزایش دمای اکستروژن تهیه شده بود، در حالت پیرسازی اوج پرچ شد، سطح زیرین پرچ نسبتاً صاف بود و ترک خوردگی تا حدی سرکوب شد که فقط با بزرگنمایی میکروسکوپ قابل مشاهده بود، همانطور که در شکل ۲b نشان داده شده است. هنگامی که نمونه شماره ۳ در حالت پیرسازی بیش از حد بود، هیچ ترکی با بزرگنمایی میکروسکوپ مشاهده نشد، همانطور که در شکل ۲c نشان داده شده است.

الف) ترک‌هایی که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند

(ب) ترک‌های جزئی قابل مشاهده در زیر میکروسکوپ

(ج) بدون ترک

شکل 2 درجات مختلف ترک خوردگی پس از پرچ کاری

سطح پس از پرچ‌کاری عمدتاً در سه حالت است، یعنی ترک‌هایی که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند (با علامت "×")، ترک‌های جزئی که با بزرگنمایی میکروسکوپ قابل مشاهده هستند (با علامت "△") و بدون ترک (با علامت "○"). نتایج مورفولوژی پرچ‌کاری نمونه‌های سه حالت فوق تحت دو سیستم پیرسازی در جدول 3 نشان داده شده است. مشاهده می‌شود که وقتی فرآیند پیرسازی ثابت است، عملکرد ترک‌خوردگی پرچ‌کاری نمونه با دمای اکستروژن بالاتر و لایه دانه درشت نازک‌تر، بهتر از نمونه با لایه دانه درشت عمیق‌تر است. وقتی لایه دانه درشت ثابت است، عملکرد ترک‌خوردگی پرچ‌کاری در حالت پیرسازی بیش از حد بهتر از حالت پیرسازی اوج است.

جدول 3 ظاهر پرچ‌مانند نمونه‌های 1 تا 3 تحت دو سیستم فرآیندی

اثرات مورفولوژی دانه و وضعیت پیرشدگی بر رفتار ترک خوردگی فشاری محوری پروفیل‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. وضعیت تنش ماده در طول فشار محوری با وضعیت پرچ‌کاری خود-سوراخ‌کن سازگار بود. این مطالعه نشان داد که ترک‌ها از مرز دانه‌ها منشأ می‌گیرند و مکانیسم ترک خوردگی آلیاژ Al-Mg-Si با فرمول توضیح داده شد.

σapp تنش اعمال شده به کریستال است. هنگام ترک خوردن، σapp برابر با مقدار تنش واقعی مربوط به استحکام کششی است؛ σa0 مقاومت رسوبات در هنگام لغزش درون کریستالی است؛ Φ ضریب تمرکز تنش است که به اندازه دانه d و پهنای لغزش p مربوط می‌شود.

در مقایسه با تبلور مجدد، ساختار دانه‌ای فیبری برای مهار ترک خوردگی مساعدتر است. دلیل اصلی این است که اندازه دانه d به دلیل ریز شدن دانه به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، که می‌تواند به طور موثر ضریب تمرکز تنش Φ را در مرز دانه کاهش دهد و در نتیجه ترک خوردگی را مهار کند. در مقایسه با ساختار فیبری، ضریب تمرکز تنش Φ آلیاژ تبلور مجدد یافته با دانه‌های درشت حدود 10 برابر حالت قبلی است.

در مقایسه با پیرسازی اوج، حالت پیرسازی بیش از حد برای مهار ترک خوردگی مساعدتر است، که توسط حالت‌های مختلف فاز رسوبی درون آلیاژ تعیین می‌شود. در طول پیرسازی اوج، فازهای 'β (Mg5Si6) با اندازه 20 تا 50 نانومتر در آلیاژ 6082 رسوب می‌کنند، با تعداد زیادی رسوب و اندازه‌های کوچک؛ هنگامی که آلیاژ در حال پیرسازی بیش از حد است، تعداد رسوبات در آلیاژ کاهش می‌یابد و اندازه آنها بزرگتر می‌شود. رسوبات تولید شده در طول فرآیند پیرسازی می‌توانند به طور مؤثر حرکت نابجایی‌ها را در داخل آلیاژ مهار کنند. نیروی میخکوبی آن بر نابجایی‌ها به اندازه و کسر حجمی فاز رسوب مربوط می‌شود. فرمول تجربی عبارت است از:

f کسر حجمی فاز رسوب است؛ r اندازه فاز است؛ σa انرژی سطح مشترک بین فاز و زمینه است. فرمول نشان می‌دهد که هرچه اندازه فاز رسوب بزرگتر و کسر حجمی کوچکتر باشد، نیروی میخکوبی آن بر روی نابجایی‌ها کمتر است، شروع نابجایی‌ها در آلیاژ آسان‌تر است و σa0 در آلیاژ از حالت پیرشدگی اوج به حالت پیرشدگی بیش از حد کاهش می‌یابد. حتی اگر σa0 کاهش یابد، هنگامی که آلیاژ از حالت پیرشدگی اوج به حالت پیرشدگی بیش از حد می‌رود، مقدار σapp در زمان ترک خوردن آلیاژ بیشتر کاهش می‌یابد و در نتیجه کاهش قابل توجهی در تنش مؤثر در مرز دانه (σapp-σa0) ایجاد می‌شود. تنش مؤثر در مرز دانه پیرشدگی بیش از حد حدود 1/5 تنش مؤثر در مرز دانه پیرشدگی بیش از حد است، یعنی احتمال ترک خوردن در مرز دانه در حالت پیرشدگی بیش از حد کمتر است و در نتیجه عملکرد پرچ‌کاری آلیاژ بهتر می‌شود.

۲.۲ بهینه‌سازی دمای اکستروژن و سیستم فرآیند پیرسازی

طبق نتایج فوق، افزایش دمای اکستروژن می‌تواند عمق لایه دانه درشت را کاهش دهد و در نتیجه از ترک خوردن ماده در طول فرآیند پرچ کاری جلوگیری کند. با این حال، تحت فرض ترکیب آلیاژ خاص، ساختار قالب اکستروژن و فرآیند اکستروژن، اگر دمای اکستروژن خیلی بالا باشد، از یک طرف، درجه خمش و پیچش پروفیل در طول فرآیند کوئنچ بعدی تشدید می‌شود و باعث می‌شود تلرانس اندازه پروفیل مطابق با الزامات نباشد و از طرف دیگر، باعث می‌شود آلیاژ در طول فرآیند اکستروژن به راحتی بیش از حد بسوزد و خطر ضایعات مواد افزایش یابد. با توجه به حالت پرچ کاری، فرآیند اندازه پروفیل، پنجره فرآیند تولید و سایر عوامل، دمای اکستروژن مناسب‌تر برای این آلیاژ کمتر از 485 درجه سانتیگراد، یعنی نمونه شماره 2، نیست. به منظور تأیید سیستم فرآیند پیرسازی بهینه، فرآیند پیرسازی بر اساس نمونه شماره 2 بهینه شد.

خواص مکانیکی نمونه شماره ۲ در زمان‌های مختلف پیرسازی در دماهای ۱۸۰، ۱۸۵ و ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد در شکل ۳ نشان داده شده است که شامل استحکام تسلیم، استحکام کششی و ازدیاد طول است. همانطور که در شکل ۳a نشان داده شده است، در دمای ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد، زمان پیرسازی از ۶ ساعت به ۱۲ ساعت افزایش می‌یابد و استحکام تسلیم ماده به طور قابل توجهی کاهش نمی‌یابد. در دمای ۱۸۵ درجه سانتی‌گراد، با افزایش زمان پیرسازی از ۴ ساعت به ۱۲ ساعت، استحکام تسلیم ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد و زمان پیرسازی مربوط به بالاترین مقدار استحکام ۵-۶ ساعت است. در دمای ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد، با افزایش زمان پیرسازی، استحکام تسلیم به تدریج کاهش می‌یابد. به طور کلی، در سه دمای پیرسازی، هرچه دمای پیرسازی پایین‌تر باشد، استحکام اوج ماده بیشتر است. ویژگی‌های استحکام کششی در شکل ۳b با استحکام تسلیم در شکل ۳a مطابقت دارد. میزان ازدیاد طول در دماهای مختلف پیرسازی که در شکل 3c نشان داده شده است، بین 14 تا 17 درصد است و هیچ الگوی تغییر واضحی ندارد. این آزمایش، اوج پیرسازی تا مرحله بیش از حد پیرسازی را آزمایش می‌کند و به دلیل تفاوت‌های کوچک تجربی، خطای آزمایش باعث می‌شود الگوی تغییر مشخص نباشد.

شکل 3 خواص مکانیکی مواد در دماها و زمان‌های مختلف پیرسازی

پس از عملیات پیرسازی فوق، ترک خوردگی اتصالات پرچ شده در جدول 4 خلاصه شده است. از جدول 4 می‌توان دریافت که با افزایش زمان، ترک خوردگی اتصالات پرچ شده تا حدودی سرکوب می‌شود. در شرایط 180 درجه سانتیگراد، زمانی که زمان پیرسازی از 10 ساعت بیشتر می‌شود، ظاهر اتصال پرچ شده در وضعیت قابل قبولی قرار دارد، اما ناپایدار است. در شرایط 185 درجه سانتیگراد، پس از پیرسازی به مدت 7 ساعت، ظاهر اتصال پرچ شده هیچ ترکی ندارد و وضعیت آن نسبتاً پایدار است. در شرایط 190 درجه سانتیگراد، ظاهر اتصال پرچ شده هیچ ترکی ندارد و وضعیت آن پایدار است. از نتایج آزمایش پرچ کاری می‌توان دریافت که عملکرد پرچ کاری زمانی که آلیاژ در حالت پیرسازی بیش از حد قرار دارد، بهتر و پایدارتر است. در ترکیب با استفاده از پروفیل بدنه، پرچ کاری در دمای 180 درجه سانتیگراد / 10 تا 12 ساعت برای پایداری کیفیت فرآیند تولید کنترل شده توسط OEM مفید نیست. برای اطمینان از پایداری اتصال پرچ شده، زمان پیرسازی باید بیشتر تمدید شود، اما تأیید زمان پیرسازی منجر به کاهش راندمان تولید پروفیل و افزایش هزینه‌ها خواهد شد. در شرایط دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد، تمام نمونه‌ها می‌توانند الزامات ترک خوردگی پرچ را برآورده کنند، اما استحکام ماده به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. طبق الزامات طراحی خودرو، استحکام تسلیم آلیاژ ۶۰۸۲ باید بیش از ۲۷۰ مگاپاسکال تضمین شود. بنابراین، دمای پیرسازی ۱۹۰ درجه سانتیگراد الزامات استحکام ماده را برآورده نمی‌کند. در عین حال، اگر استحکام ماده خیلی کم باشد، ضخامت باقیمانده صفحه پایینی اتصال پرچ شده خیلی کوچک خواهد بود. پس از پیرسازی در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد/۸ ساعت، مشخصات سطح مقطع پرچ شده نشان می‌دهد که ضخامت باقیمانده ۰.۲۶ میلی‌متر است که مطابق با شاخص ≥۰.۳ میلی‌متر، مطابق با شکل ۴a، نیست. با در نظر گرفتن جامع، دمای بهینه پیرسازی ۱۸۵ درجه سانتیگراد است. پس از پیرسازی به مدت ۷ ساعت، ماده می‌تواند به طور پایدار الزامات پرچ‌کاری را برآورده کند و استحکام آن الزامات عملکرد را برآورده می‌کند. با توجه به پایداری تولید فرآیند پرچ‌کاری در کارگاه جوشکاری، زمان بهینه پیرسازی ۸ ساعت پیشنهاد می‌شود. مشخصات سطح مقطع تحت این سیستم فرآیندی در شکل ۴ب نشان داده شده است که الزامات شاخص قفل‌شوندگی را برآورده می‌کند. قفل‌های چپ و راست ۰.۹۰ میلی‌متر و ۰.۷۵ میلی‌متر هستند که الزامات شاخص ≥۰.۴ میلی‌متر را برآورده می‌کنند و ضخامت باقیمانده پایین ۰.۳۸ میلی‌متر است.

جدول 4 ترک خوردگی نمونه شماره 2 در دماها و زمان های مختلف پیرسازی

شکل 4 مشخصات مقطع عرضی اتصالات پرچی صفحات پایینی 6082 در حالت‌های مختلف پیرشدگی

۳ نتیجه‌گیری

هرچه دمای اکستروژن پروفیل‌های آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ بالاتر باشد، لایه دانه‌درشت سطحی پس از اکستروژن کم‌عمق‌تر خواهد بود. ضخامت کمتر لایه دانه‌درشت می‌تواند به طور موثری ضریب تمرکز تنش در مرز دانه را کاهش دهد و در نتیجه ترک‌خوردگی پرچ را مهار کند. تحقیقات تجربی مشخص کرده است که دمای بهینه اکستروژن کمتر از ۴۸۵ درجه سانتیگراد نیست.

وقتی ضخامت لایه دانه درشت پروفیل آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ یکسان باشد، تنش مؤثر مرز دانه آلیاژ در حالت پیرسازی بیش از حد کمتر از حالت پیرسازی اوج است، خطر ترک خوردگی در حین پرچ کاری کمتر است و عملکرد پرچ کاری آلیاژ بهتر است. با در نظر گرفتن سه عامل پایداری پرچ کاری، مقدار قفل شدن اتصال پرچ کاری شده، راندمان تولید عملیات حرارتی و مزایای اقتصادی، سیستم پیرسازی بهینه برای آلیاژ ۱۸۵ درجه سانتیگراد بر ۸ ساعت تعیین می‌شود.