سبک‌سازی خودروها یک هدف مشترک صنعت خودروسازی جهانی است. افزایش استفاده از مواد آلیاژی آلومینیوم در قطعات خودرو، جهت توسعه خودروهای مدرن جدید است. آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ یک آلیاژ آلومینیوم قابل عملیات حرارتی و تقویت‌شده با استحکام متوسط، شکل‌پذیری عالی، جوش‌پذیری، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی است. این آلیاژ را می‌توان به صورت لوله، میله و پروفیل اکسترود کرد و به طور گسترده در قطعات خودرو، قطعات سازه‌ای جوش داده شده، حمل و نقل و صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شود.
در حال حاضر، تحقیقات محدودی در مورد آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ برای استفاده در وسایل نقلیه انرژی نو در چین وجود دارد. بنابراین، این مطالعه تجربی به بررسی تأثیر محدوده محتوای عناصر آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲، پارامترهای فرآیند اکستروژن، روش‌های کوئنچ و غیره بر عملکرد و ریزساختار پروفیل آلیاژ می‌پردازد. هدف این مطالعه بهینه‌سازی ترکیب آلیاژ و پارامترهای فرآیند برای تولید مواد آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ مناسب برای وسایل نقلیه انرژی نو است.
۱. مواد و روش‌های آزمایش
جریان فرآیند تجربی: نسبت ترکیب آلیاژ – ذوب شمش – همگن‌سازی شمش – اره کردن شمش به بیلت – اکستروژن پروفیل‌ها – کوئنچ همزمان پروفیل‌ها – پیرسازی مصنوعی – آماده‌سازی نمونه‌های آزمایشی.
۱.۱ آماده‌سازی شمش
در محدوده بین‌المللی ترکیبات آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲، سه ترکیب با محدوده‌های کنترل باریک‌تر انتخاب شدند که با برچسب‌های ۶۰۸۲-/۶۰۸۲″، ۶۰۸۲-Z، با محتوای عنصر Si یکسان مشخص شدند. محتوای عنصر منیزیم، y > z؛ محتوای عنصر منگنز، x > y > z؛ محتوای عنصر کروم، تیتانیوم، x > y = z. مقادیر هدف ترکیب آلیاژ خاص در جدول ۱ نشان داده شده است. ریخته‌گری شمش با استفاده از روش ریخته‌گری نیمه پیوسته با خنک‌کننده آب انجام شد و پس از آن عملیات همگن‌سازی انجام شد. هر سه شمش با استفاده از سیستم تعیین‌شده کارخانه در دمای ۵۶۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت با خنک‌کننده مه آب همگن شدند.
۱.۲ اکستروژن پروفیل‌ها
پارامترهای فرآیند اکستروژن به طور مناسب برای دمای گرمایش بیلت و سرعت خنک شدن تنظیم شدند. سطح مقطع پروفیل‌های اکسترود شده در شکل 1 نشان داده شده است. پارامترهای فرآیند اکستروژن در جدول 2 نشان داده شده است. وضعیت شکل‌دهی پروفیل‌های اکسترود شده در شکل 2 نشان داده شده است.
نتایج و تحلیل آزمون‌ها
ترکیب شیمیایی خاص پروفیل‌های آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ در سه محدوده ترکیب، با استفاده از طیف‌سنج خوانش مستقیم ARL سوئیسی، مطابق جدول ۳ تعیین شد.
۲.۱ تست عملکرد
برای مقایسه، عملکرد پروفیل‌های آلیاژی با سه محدوده ترکیب با روش‌های کوئنچ مختلف، پارامترهای اکستروژن یکسان و فرآیندهای پیرسازی بررسی شد.
۲.۱.۱ عملکرد مکانیکی
پس از پیرسازی مصنوعی در دمای ۱۷۵ درجه سانتیگراد به مدت ۸ ساعت، نمونه‌های استاندارد از جهت اکستروژن پروفیل‌ها برای آزمایش کشش با استفاده از دستگاه تست جهانی الکترونیکی Shimadzu AG-X100 گرفته شد. عملکرد مکانیکی پس از پیرسازی مصنوعی برای ترکیبات و روش‌های کوئنچ مختلف در جدول ۴ نشان داده شده است.
از جدول ۴ می‌توان دریافت که عملکرد مکانیکی همه پروفیل‌ها از مقادیر استاندارد ملی فراتر می‌رود. پروفیل‌های تولید شده از بیلت‌های آلیاژی ۶۰۸۲-Z ازدیاد طول کمتری پس از شکست داشتند. پروفیل‌های تولید شده از بیلت‌های آلیاژی ۶۰۸۲-۷ بالاترین عملکرد مکانیکی را داشتند. پروفیل‌های آلیاژی ۶۰۸۲-X، با روش‌های مختلف محلول جامد، عملکرد بالاتری را با روش‌های کوئنچ سریع خنک‌کننده نشان دادند.
۲.۱.۲ آزمایش عملکرد خمشی
با استفاده از یک دستگاه تست یونیورسال الکترونیکی، آزمایش خمش سه نقطه‌ای روی نمونه‌ها انجام شد و نتایج خمش در شکل 3 نشان داده شده است. شکل 3 نشان می‌دهد که محصولات تولید شده از بیلت‌های آلیاژی 6082-Z دارای پوست پرتقالی شدید در سطح و ترک خوردگی در پشت نمونه‌های خم شده بودند. محصولات تولید شده از بیلت‌های آلیاژی 6082-X عملکرد خمشی بهتری داشتند، سطوح صاف بدون پوست پرتقالی و فقط ترک‌های کوچکی در موقعیت‌های محدود شده توسط شرایط هندسی در پشت نمونه‌های خم شده داشتند.
۲.۱.۳ بازرسی با بزرگنمایی بالا
نمونه‌ها برای آنالیز ریزساختار زیر میکروسکوپ نوری Carl Zeiss AX10 مشاهده شدند. نتایج آنالیز ریزساختار برای پروفیل‌های آلیاژی با سه محدوده ترکیب در شکل 4 نشان داده شده است. شکل 4 نشان می‌دهد که اندازه دانه محصولات تولید شده از شمش‌های آلیاژی 6082-X و 6082-K مشابه بوده و اندازه دانه در آلیاژ 6082-X در مقایسه با آلیاژ 6082-y کمی بهتر است. محصولات تولید شده از شمش‌های آلیاژی 6082-Z دارای اندازه دانه بزرگتر و لایه‌های قشر ضخیم‌تری بودند که به راحتی منجر به پوست پرتقالی شدن سطح و تضعیف پیوند داخلی فلز می‌شد.
۲.۲ تحلیل نتایج
بر اساس نتایج آزمایش فوق، می‌توان نتیجه گرفت که طراحی محدوده ترکیب آلیاژ به طور قابل توجهی بر ریزساختار، عملکرد و شکل‌پذیری پروفیل‌های اکسترود شده تأثیر می‌گذارد. افزایش محتوای عنصر منیزیم، پلاستیسیته آلیاژ را کاهش داده و منجر به تشکیل ترک در حین اکستروژن می‌شود. محتوای بالاتر منگنز، کروم و تیتانیوم تأثیر مثبتی بر اصلاح ریزساختار دارد که به نوبه خود بر کیفیت سطح، عملکرد خمشی و عملکرد کلی تأثیر مثبت می‌گذارد.
۳. نتیجه‌گیری
عنصر منیزیم به طور قابل توجهی بر عملکرد مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 6082 تأثیر می‌گذارد. افزایش مقدار منیزیم، پلاستیسیته آلیاژ را کاهش داده و منجر به تشکیل ترک در حین اکستروژن می‌شود.
منگنز، کروم و تیتانیوم تأثیر مثبتی بر اصلاح ریزساختار دارند که منجر به بهبود کیفیت سطح و عملکرد خمشی محصولات اکسترود شده می‌شود.
شدت‌های مختلف خنک‌کاری کوئنچ تأثیر قابل توجهی بر عملکرد پروفیل‌های آلیاژ آلومینیوم ۶۰۸۲ دارند. برای استفاده در خودرو، اتخاذ فرآیند کوئنچ مه آب و به دنبال آن خنک‌کاری با اسپری آب، عملکرد مکانیکی بهتری را فراهم می‌کند و شکل و دقت ابعادی پروفیل‌ها را تضمین می‌کند.
ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT Aluminum
زمان ارسال: ۲۶ مارس ۲۰۲۴
