Lettvekt i biler er et felles mål for den globale bilindustrien. Økt bruk av aluminiumslegeringsmaterialer i bilkomponenter er utviklingsretningen for moderne nye typer kjøretøy. 6082 aluminiumslegering er en varmebehandlingsbar, forsterket aluminiumslegering med moderat styrke, utmerket formbarhet, sveisbarhet, utmattingsmotstand og korrosjonsmotstand. Denne legeringen kan ekstruderes til rør, stenger og profiler, og den er mye brukt i bilkomponenter, sveisede konstruksjonsdeler, transport og byggebransjen.
For tiden er det begrenset forskning på 6082-aluminiumlegering for bruk i nye energikjøretøyer i Kina. Derfor undersøker denne eksperimentelle studien effekten av innholdsområdet for 6082-aluminiumlegering, ekstruderingsprosessparametere, bråkjølingsmetoder osv. på legeringsprofilens ytelse og mikrostruktur. Denne studien tar sikte på å optimalisere legeringssammensetningen og prosessparametere for å produsere 6082-aluminiumlegeringsmaterialer som er egnet for nye energikjøretøyer.
1. Testmaterialer og -metoder
Eksperimentell prosessflyt: Legeringssammensetningsforhold – Smelting av barrer – Homogenisering av barrer – Saging av barrer til barrer – Ekstrudering av profiler – Bråkjøling av profiler i linjen – Kunstig aldring – Forberedelse av testprøver.
1.1 Klargjøring av barrer
Innenfor det internasjonale utvalget av 6082 aluminiumlegeringssammensetninger ble tre sammensetninger valgt med smalere kontrollområder, merket som 6082-/6082″, 6082-Z, med samme Si-elementinnhold. Mg-elementinnhold, y > z; Mn-elementinnhold, x > y > z; Cr, Ti-elementinnhold, x > y = z. De spesifikke målverdiene for legeringssammensetningen er vist i tabell 1. Støping av barrer ble utført ved hjelp av en semi-kontinuerlig vannkjølingsstøpemetode, etterfulgt av homogeniseringsbehandling. Alle tre barrene ble homogenisert ved hjelp av fabrikkens etablerte system ved 560 °C i 2 timer med vanntåkekjøling.
1.2 Ekstrudering av profiler
Ekstruderingsprosessparametrene ble justert passende for oppvarmingstemperaturen til barren og avkjølingshastigheten ved bråkjøling. Tverrsnittet av de ekstruderte profilene er vist i figur 1. Ekstruderingsprosessparametrene er vist i tabell 2. Formingsstatusen til de ekstruderte profilene er vist i figur 2.
2. Testresultater og analyse
Den spesifikke kjemiske sammensetningen av 6082-aluminiumslegeringsprofilene innenfor de tre sammensetningsområdene ble bestemt ved hjelp av et sveitsisk ARL-direkteavlesningsspektrometer, som vist i tabell 3.
2.1 Ytelsestesting
For å sammenligne ble ytelsen til de tre legeringsprofilene i sammensetningsområdet med forskjellige bråkjølingsmetoder, identiske ekstruderingsparametere og aldringsprosesser undersøkt.
2.1.1 Mekanisk ytelse
Etter kunstig aldring ved 175 °C i 8 timer ble standardprøver tatt fra ekstruderingsretningen til profilene for strekkprøving ved bruk av en Shimadzu AG-X100 elektronisk universal testmaskin. Mekanisk ytelse etter kunstig aldring for forskjellige sammensetninger og bråkjølingsmetoder er vist i tabell 4.
Fra tabell 4 kan man se at den mekaniske ytelsen til alle profilene overgår de nasjonale standardverdiene. Profiler produsert fra 6082-Z-legeringsemner hadde lavere forlengelse etter brudd. Profiler produsert fra 6082-7-legeringsemner hadde den høyeste mekaniske ytelsen. 6082-X-legeringsprofiler, med forskjellige faststoffløsningsmetoder, viste høyere ytelse med raske avkjølingsmetoder.
2.1.2 Testing av bøyeytelse
Ved hjelp av en elektronisk universaltestmaskin ble det utført trepunkts bøyetester på prøvene, og bøyningsresultatene er vist i figur 3. Figur 3 viser at produkter produsert fra 6082-Z-legeringsemner hadde alvorlig appelsinskall på overflaten og sprekker på baksiden av de bøyde prøvene. Produkter produsert fra 6082-X-legeringsemner hadde bedre bøyeytelse, glatte overflater uten appelsinskall og kun små sprekker på posisjoner begrenset av geometriske forhold på baksiden av de bøyde prøvene.
2.1.3 Inspeksjon med høy forstørrelse
Prøver ble observert under et Carl Zeiss AX10 optisk mikroskop for mikrostrukturanalyse. Resultatene av mikrostrukturanalysen for de tre legeringsprofilene i sammensetningsområdet er vist i figur 4. Figur 4 viser at kornstørrelsen til produkter produsert fra 6082-X-stang og 6082-K-legeringsemner var lik, med litt bedre kornstørrelse i 6082-X-legering sammenlignet med 6082-y-legering. Produkter produsert fra 6082-Z-legeringsemner hadde større kornstørrelser og tykkere cortlag, noe som lettere førte til appelsinhud på overflaten og svekket indre metallbinding.
2.2 Resultatanalyse
Basert på testresultatene ovenfor kan det konkluderes med at utformingen av legeringssammensetningsområdet påvirker mikrostrukturen, ytelsen og formbarheten til ekstruderte profiler betydelig. Et økt Mg-elementinnhold reduserer legeringens plastisitet og fører til sprekkdannelse under ekstrudering. Høyere Mn-, Cr- og Ti-innhold har en positiv effekt på raffinering av mikrostrukturen, som igjen påvirker overflatekvalitet, bøyeytelse og generell ytelse positivt.
3. Konklusjon
Mg-elementet påvirker den mekaniske ytelsen til aluminiumslegering 6082 betydelig. Et økt Mg-innhold reduserer legeringens plastisitet og fører til sprekkdannelse under ekstrudering.
Mn, Cr og Ti har en positiv effekt på mikrostrukturforfining, noe som fører til forbedret overflatekvalitet og bøyeytelse til ekstruderte produkter.
Ulike kjøleintensiteter ved bråkjøling har en merkbar innvirkning på ytelsen til profiler i aluminiumslegering 6082. For bruk i bilindustrien gir en bråkjølingsprosess med vanntåke etterfulgt av vannspraykjøling bedre mekanisk ytelse og sikrer profilenes form- og dimensjonsnøyaktighet.
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminum
Publisert: 26. mars 2024
