سبک وزن کردن خودروها هدف مشترک صنعت خودروسازی جهانی است. افزایش استفاده از مواد آلیاژ آلومینیوم در قطعات خودرو جهت توسعه وسایل نقلیه مدرن نوع جدید است. آلیاژ آلومینیوم 6082 یک آلیاژ آلومینیوم مقاوم شده و قابل عملیات حرارتی با استحکام متوسط، شکل پذیری عالی، جوش پذیری، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی است. این آلیاژ را می توان در لوله ها، میله ها و پروفیل ها اکسترود کرد و به طور گسترده در قطعات خودرو، قطعات ساختاری جوش داده شده، حمل و نقل و صنعت ساخت و ساز استفاده می شود.
در حال حاضر، تحقیقات محدودی روی آلیاژ آلومینیوم 6082 برای استفاده در خودروهای انرژی جدید در چین وجود دارد. بنابراین، این مطالعه تجربی به بررسی اثرات محدوده محتوای عنصر آلیاژ آلومینیوم 6082، پارامترهای فرآیند اکستروژن، روش‌های خاموش کردن و غیره بر عملکرد و ریزساختار پروفیل آلیاژی می‌پردازد. هدف این مطالعه بهینه سازی ترکیب آلیاژ و پارامترهای فرآیند برای تولید 6082 مواد آلیاژ آلومینیوم مناسب برای وسایل نقلیه انرژی جدید است.
1. مواد و روش های تست
جریان فرآیند آزمایشی: نسبت ترکیب آلیاژ - ذوب شمش - همگن سازی شمش - اره کردن شمش به شکل بیلت - اکستروژن پروفیل ها - خاموش کردن درون خطی پروفیل ها - پیری مصنوعی - آماده سازی نمونه های آزمایشی.
1.1 آماده سازی شمش
در محدوده بین‌المللی 6082 ترکیب آلیاژ آلومینیوم، سه ترکیب با محدوده‌های کنترل باریک‌تر، با برچسب 6082-/6082 اینچ، 6082-Z، با محتوای عنصر Si انتخاب شدند. محتوای عنصر Mg، y > z; محتوای عنصر Mn، x > y > z. Cr، محتوای عنصر Ti، x > y = z. مقادیر هدف ترکیب آلیاژی خاص در جدول 1 نشان داده شده است. ریخته‌گری شمش با استفاده از روش ریخته‌گری نیمه پیوسته با آب خنک‌کننده و به دنبال آن عملیات همگن‌سازی انجام شد. هر سه شمش با استفاده از سیستم تاسیس شده کارخانه در دمای 560 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت با خنک کننده مه آب همگن شدند.
1.2 اکستروژن پروفیل ها
پارامترهای فرآیند اکستروژن به طور مناسب برای دمای گرمایش بیلت و سرعت خنک کننده خاموش تنظیم شدند. سطح مقطع پروفیل های اکسترود شده در شکل 1 نشان داده شده است. پارامترهای فرآیند اکستروژن در جدول 2 نشان داده شده است. وضعیت شکل گیری پروفیل های اکسترود شده در شکل 2 نشان داده شده است.
2. نتایج آزمون و تجزیه و تحلیل
ترکیب شیمیایی خاص پروفیل های آلیاژ آلومینیوم 6082 در سه محدوده ترکیب با استفاده از طیف سنج قرائت مستقیم ARL سوئیسی، همانطور که در جدول 3 نشان داده شده است، تعیین شد.
2.1 تست عملکرد
برای مقایسه، عملکرد سه پروفیل آلیاژی محدوده ترکیبی با روش‌های مختلف خاموش کردن، پارامترهای اکستروژن یکسان و فرآیندهای پیری مورد بررسی قرار گرفت.
2.1.1 عملکرد مکانیکی
پس از پیری مصنوعی در دمای 175 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت، نمونه های استاندارد از جهت اکستروژن پروفیل ها برای آزمایش کشش با استفاده از دستگاه تست جهانی الکترونیکی Shimadzu AG-X100 گرفته شد. عملکرد مکانیکی پس از پیری مصنوعی برای ترکیبات مختلف و روش‌های کوئنچ در جدول 4 نشان داده شده است.
از جدول 4 می توان دریافت که عملکرد مکانیکی کلیه پروفیل ها از مقادیر استاندارد ملی فراتر می رود. پروفیل های تولید شده از بیلت های آلیاژی 6082-Z دارای کشیدگی کمتری پس از شکست بودند. پروفیل های تولید شده از بیلت های آلیاژی 6082-7 بالاترین عملکرد مکانیکی را داشتند. پروفیل‌های آلیاژی 6082-X، با روش‌های مختلف محلول جامد، عملکرد بالاتری را با روش‌های خنک‌کننده سریع نشان دادند.
2.1.2 تست عملکرد خمشی
با استفاده از یک دستگاه تست جهانی الکترونیکی، آزمایش‌های خمشی سه نقطه‌ای بر روی نمونه‌ها انجام شد و نتایج خمش در شکل 3 نشان داده شده است. پشت نمونه های خم شده محصولات تولید شده از بیلت های آلیاژی 6082-X عملکرد خمشی بهتر، سطوح صاف بدون پوست پرتقال، و تنها ترک های کوچک در موقعیت های محدود شده توسط شرایط هندسی در پشت نمونه های خم شده داشتند.
2.1.3 بازرسی با بزرگنمایی بالا
نمونه ها در زیر میکروسکوپ نوری Carl Zeiss AX10 برای تجزیه و تحلیل ریزساختار مشاهده شدند. نتایج تجزیه و تحلیل ریزساختار برای سه پروفیل آلیاژی محدوده ترکیبی در شکل 4 نشان داده شده است. شکل 4 نشان می دهد که اندازه دانه محصولات تولید شده از میله های 6082-X و بیلت های آلیاژی 6082-K مشابه بود، با اندازه دانه کمی بهتر در 6082-X. آلیاژ در مقایسه با آلیاژ 6082-y. محصولات تولید شده از شمش های آلیاژ 6082-Z دارای اندازه دانه های بزرگتر و لایه های قشر ضخیم تر بودند که به راحتی منجر به پوسته پرتقال سطحی و تضعیف پیوند داخلی فلز می شد.
2.2 تجزیه و تحلیل نتایج
بر اساس نتایج آزمون فوق، می توان نتیجه گرفت که طراحی محدوده ترکیب آلیاژ به طور قابل توجهی بر ریزساختار، عملکرد و شکل پذیری پروفیل های اکسترود شده تأثیر می گذارد. افزایش محتوای عنصر منیزیم باعث کاهش انعطاف پذیری آلیاژ شده و منجر به تشکیل ترک در حین اکستروژن می شود. محتوای بالای منگنز، کروم و تیتانیم تأثیر مثبتی بر تصفیه ریزساختار دارد که به نوبه خود بر کیفیت سطح، عملکرد خمشی و عملکرد کلی تأثیر می گذارد.
3. نتیجه گیری
عنصر Mg به طور قابل توجهی بر عملکرد مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 6082 تأثیر می گذارد. افزایش محتوای منیزیم باعث کاهش انعطاف پذیری آلیاژ شده و منجر به تشکیل ترک در حین اکستروژن می شود.
منگنز، کروم و تیتانیم تأثیر مثبتی بر پالایش ریزساختار دارند که منجر به بهبود کیفیت سطح و عملکرد خمشی محصولات اکسترود شده می‌شود.
شدت های مختلف خنک کننده کوئنچ تأثیر قابل توجهی بر عملکرد پروفیل های آلیاژ آلومینیوم 6082 دارد. برای مصارف خودرویی، اتخاذ یک فرآیند خاموش کردن مه آب و به دنبال آن خنک‌سازی اسپری آب، عملکرد مکانیکی بهتری را ارائه می‌دهد و شکل و دقت ابعادی پروفیل‌ها را تضمین می‌کند.
ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT آلومینیوم
زمان ارسال: مارس-26-2024
