۱. مقدمه
آلیاژهای آلومینیوم با استحکام متوسط، ویژگی‌های پردازشی مطلوبی از جمله حساسیت به کوئنچ، چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر خوردگی را نشان می‌دهند. این آلیاژها به طور گسترده در صنایع مختلف مانند الکترونیک و صنایع دریایی برای ساخت لوله، میله، پروفیل و سیم به کار می‌روند. در حال حاضر، تقاضای فزاینده‌ای برای شمش‌های آلیاژ آلومینیوم 6082 وجود دارد. برای برآوردن نیازهای بازار و کاربران، ما آزمایش‌هایی را روی فرآیندهای مختلف گرمایش اکستروژن و فرآیندهای عملیات حرارتی نهایی برای شمش‌های 6082-T6 انجام دادیم. هدف ما شناسایی یک رژیم عملیات حرارتی بود که الزامات عملکرد مکانیکی این شمش‌ها را برآورده کند.
۲. مواد آزمایشی و جریان فرآیند تولید
۲.۱ مواد آزمایشی
شمش‌های ریخته‌گری با اندازه Ф162×500 با استفاده از روش ریخته‌گری نیمه پیوسته تولید و تحت عملیات غیر یکنواخت قرار گرفتند. کیفیت متالورژیکی شمش‌ها با استانداردهای فنی کنترل داخلی شرکت مطابقت داشت. ترکیب شیمیایی آلیاژ 6082 در جدول 1 نشان داده شده است.
۲.۲ جریان فرآیند تولید
شمش‌های آزمایشی ۶۰۸۲ دارای مشخصات Ф۱۴ میلی‌متر بودند. ظرف اکستروژن دارای قطر Ф۱۷۰ میلی‌متر با طراحی اکستروژن ۴ سوراخه و ضریب اکستروژن ۱۸.۵ بود. جریان فرآیند خاص شامل گرم کردن شمش، اکستروژن، کوئنچ، صاف کردن کششی و نمونه‌برداری، صاف کردن غلتکی، برش نهایی، پیرسازی مصنوعی، بازرسی کیفیت و تحویل بود.
۳. اهداف آزمایشی
هدف از این مطالعه شناسایی پارامترهای فرآیند عملیات حرارتی اکستروژن و پارامترهای عملیات حرارتی نهایی است که بر عملکرد میلگردهای 6082-T6 تأثیر می‌گذارند و در نهایت به الزامات عملکرد استاندارد دست می‌یابند. طبق استانداردها، خواص مکانیکی طولی آلیاژ 6082 باید مشخصات ذکر شده در جدول 2 را برآورده کند.
۴. رویکرد تجربی
۴.۱ بررسی عملیات حرارتی اکستروژن
بررسی عملیات حرارتی اکستروژن در درجه اول بر تأثیر دمای اکستروژن شمش ریخته‌گری و دمای محفظه اکستروژن بر خواص مکانیکی متمرکز بود. انتخاب پارامترهای خاص در جدول 3 به تفصیل آمده است.
۴.۲ بررسی عملیات حرارتی محلول جامد و پیرسازی
یک طرح آزمایشی متعامد برای فرآیند عملیات حرارتی محلول جامد و پیرسازی به کار گرفته شد. سطوح فاکتور انتخاب شده در جدول 4 ارائه شده است، که جدول طرح متعامد با IJ9(34) نشان داده شده است.
۵. نتایج و تحلیل
۵.۱ نتایج آزمایش عملیات حرارتی اکستروژن و تحلیل آن
نتایج آزمایش‌های عملیات حرارتی اکستروژن در جدول 5 و شکل 1 ارائه شده است. برای هر گروه 9 نمونه گرفته شد و میانگین عملکرد مکانیکی آنها تعیین شد. بر اساس آنالیز متالوگرافی و ترکیب شیمیایی، یک رژیم عملیات حرارتی تعیین شد: کوئنچ در دمای 520 درجه سانتیگراد به مدت 40 دقیقه و پیرسازی در دمای 165 درجه سانتیگراد به مدت 12 ساعت. از جدول 5 و شکل 1 می‌توان مشاهده کرد که با افزایش دمای اکستروژن شمش ریخته‌گری و دمای محفظه اکستروژن، هم استحکام کششی و هم استحکام تسلیم به تدریج افزایش یافت. بهترین نتایج در دماهای اکستروژن 450-500 درجه سانتیگراد و دمای محفظه اکستروژن 450 درجه سانتیگراد به دست آمد که الزامات استاندارد را برآورده می‌کرد. این به دلیل اثر سخت‌کاری سرد در دماهای اکستروژن پایین‌تر بود که باعث شکستگی مرز دانه‌ها و افزایش تجزیه محلول جامد بین A1 و Mn در طول گرمایش قبل از کوئنچ شد و منجر به تبلور مجدد گردید. با افزایش دمای اکستروژن، استحکام نهایی Rm محصول به طور قابل توجهی بهبود یافت. وقتی دمای محفظه اکستروژن به دمای شمش نزدیک یا از آن بیشتر می‌شد، تغییر شکل ناهموار کاهش می‌یافت، عمق حلقه‌های دانه درشت کاهش می‌یافت و استحکام تسلیم Rm افزایش می‌یافت. بنابراین، پارامترهای منطقی برای عملیات حرارتی اکستروژن عبارتند از: دمای اکستروژن شمش ۴۵۰-۵۰۰ درجه سانتیگراد و دمای محفظه اکستروژن ۴۳۰-۴۵۰ درجه سانتیگراد.
۵.۲ نتایج و تحلیل تجربی متعامد محلول جامد و پیرسازی
جدول 6 نشان می‌دهد که سطوح بهینه A3B1C2D3 هستند، با کوئنچ در دمای 520 درجه سانتیگراد، دمای پیرسازی مصنوعی بین 165 تا 170 درجه سانتیگراد و مدت زمان پیرسازی 12 ساعت که منجر به استحکام و پلاستیسیته بالای میله‌ها می‌شود. فرآیند کوئنچ، محلول جامد فوق اشباع تشکیل می‌دهد. در دماهای کوئنچ پایین‌تر، غلظت محلول جامد فوق اشباع کاهش می‌یابد و بر استحکام تأثیر می‌گذارد. دمای کوئنچ حدود 520 درجه سانتیگراد به طور قابل توجهی اثر تقویت محلول جامد ناشی از کوئنچ را افزایش می‌دهد. فاصله بین کوئنچ و پیرسازی مصنوعی، یعنی نگهداری در دمای اتاق، بر خواص مکانیکی تأثیر زیادی می‌گذارد. این امر به ویژه برای میله‌هایی که پس از کوئنچ کشیده نمی‌شوند، مشهود است. هنگامی که فاصله بین کوئنچ و پیرسازی از 1 ساعت بیشتر شود، استحکام، به ویژه استحکام تسلیم، به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
۵.۳ آنالیز ریزساختار متالوگرافی
آنالیزهای با بزرگنمایی بالا و پلاریزه بر روی میله‌های 6082-T6 در دماهای محلول جامد 520 و 530 درجه سانتیگراد انجام شد. عکس‌های با بزرگنمایی بالا، رسوب یکنواخت ترکیبات با ذرات فاز رسوب فراوان و توزیع یکنواخت را نشان دادند. آنالیز نور پلاریزه با استفاده از تجهیزات Axiovert200 تفاوت‌های مشخصی را در عکس‌های ساختار دانه نشان داد. ناحیه مرکزی دانه‌های کوچک و یکنواختی را نشان می‌داد، در حالی که لبه‌ها مقداری تبلور مجدد با دانه‌های کشیده نشان می‌دادند. این به دلیل رشد هسته‌های کریستالی در دماهای بالا است که رسوبات سوزنی شکل درشتی را تشکیل می‌دهند.
۶. ارزیابی عملکرد تولید
در تولید واقعی، آمار عملکرد مکانیکی بر روی 20 دسته میلگرد و 20 دسته پروفیل انجام شد. نتایج در جداول 7 و 8 نشان داده شده است. در تولید واقعی، فرآیند اکستروژن ما در دماهای منجر به نمونه‌های حالت T6 انجام شد و عملکرد مکانیکی به مقادیر هدف رسید.
۷. نتیجه‌گیری
(1) پارامترهای عملیات حرارتی اکستروژن: دمای اکستروژن شمش 450-500 درجه سانتیگراد؛ دمای ظرف اکستروژن 430-450 درجه سانتیگراد.
(2) پارامترهای عملیات حرارتی نهایی: دمای بهینه محلول جامد 520-530 درجه سانتیگراد؛ دمای پیرسازی در 165±5 درجه سانتیگراد، مدت زمان پیرسازی 12 ساعت؛ فاصله بین کوئنچ و پیرسازی نباید بیش از 1 ساعت باشد.
(3) بر اساس ارزیابی عملی، فرآیند عملیات حرارتی مناسب شامل موارد زیر است: دمای اکستروژن 450-530 درجه سانتیگراد، دمای ظرف اکستروژن 400-450 درجه سانتیگراد؛ دمای محلول جامد 510-520 درجه سانتیگراد؛ رژیم پیرسازی 155-170 درجه سانتیگراد به مدت 12 ساعت؛ بدون محدودیت خاص در فاصله زمانی بین کوئنچ و پیرسازی. این مورد را می‌توان در دستورالعمل‌های عملیاتی فرآیند لحاظ کرد.
ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT Aluminum
زمان ارسال: ۱۵ مارس ۲۰۲۴
