Letvægtsfremstilling af biler er et fælles mål for den globale bilindustri. Øget brug af aluminiumlegeringsmaterialer i bilkomponenter er udviklingsretningen for moderne nye køretøjer. 6082 aluminiumlegering er en varmebehandlelig, forstærket aluminiumlegering med moderat styrke, fremragende formbarhed, svejsbarhed, træthedsbestandighed og korrosionsbestandighed. Denne legering kan ekstruderes til rør, stænger og profiler, og den er meget anvendt i bilkomponenter, svejsede konstruktionsdele, transport og byggeindustrien.
Der er i øjeblikket begrænset forskning i 6082 aluminiumlegering til brug i nye energikøretøjer i Kina. Derfor undersøger denne eksperimentelle undersøgelse virkningerne af indholdet af 6082 aluminiumlegeringselementer, ekstruderingsprocesparametre, bratkølingsmetoder osv. på legeringsprofilens ydeevne og mikrostruktur. Denne undersøgelse har til formål at optimere legeringssammensætningen og procesparametrene for at producere 6082 aluminiumlegeringsmaterialer, der er egnede til nye energikøretøjer.
1. Testmaterialer og -metoder
Eksperimentelt procesforløb: Legeringssammensætningsforhold – Smeltning af barrer – Homogenisering af barrer – Savning af barrer til barrer – Ekstrudering af profiler – In-line bratkøling af profiler – Kunstig ældning – Forberedelse af testprøver.
1.1 Forberedelse af barrer
Inden for det internationale udvalg af 6082 aluminiumlegeringssammensætninger blev der udvalgt tre sammensætninger med snævrere kontrolområder, mærket som 6082-/6082″, 6082-Z, med samme Si-elementindhold. Mg-elementindhold, y > z; Mn-elementindhold, x > y > z; Cr-, Ti-elementindhold, x > y = z. De specifikke målværdier for legeringssammensætningen er vist i tabel 1. Støbning af barrer blev udført ved hjælp af en semi-kontinuerlig vandkølende støbemetode, efterfulgt af homogeniseringsbehandling. Alle tre barrer blev homogeniseret ved hjælp af fabrikkens etablerede system ved 560 °C i 2 timer med vandtågekøling.
1.2 Ekstrudering af profiler
Ekstruderingsprocesparametrene blev justeret i overensstemmelse med opvarmningstemperaturen for barren og afkølingshastigheden ved bratkøling. Tværsnittet af de ekstruderede profiler er vist i figur 1. Ekstruderingsprocesparametrene er vist i tabel 2. Formningsstatus for de ekstruderede profiler er vist i figur 2.
2. Testresultater og analyse
Den specifikke kemiske sammensætning af 6082-aluminiumlegeringsprofilerne inden for de tre sammensætningsområder blev bestemt ved hjælp af et schweizisk ARL-direkteaflæsningsspektrometer, som vist i tabel 3.
2.1 Ydelsestest
For at sammenligne blev ydeevnen af de tre legeringsprofiler i sammensætningen med forskellige bratkølingsmetoder, identiske ekstruderingsparametre og ældningsprocesser undersøgt.
2.1.1 Mekanisk ydeevne
Efter kunstig ældning ved 175 °C i 8 timer blev der udtaget standardprøver fra profilernes ekstruderingsretning til trækprøvning ved hjælp af en Shimadzu AG-X100 elektronisk universaltestmaskine. Mekanisk ydeevne efter kunstig ældning for forskellige sammensætninger og bratkølingsmetoder er vist i tabel 4.
Af tabel 4 fremgår det, at den mekaniske ydeevne for alle profiler overstiger de nationale standardværdier. Profiler produceret af 6082-Z-legeringsbillets havde lavere forlængelse efter brud. Profiler produceret af 6082-7-legeringsbillets havde den højeste mekaniske ydeevne. 6082-X-legeringsprofiler, med forskellige faststofopløsningsmetoder, udviste højere ydeevne med hurtige afkølingsmetoder.
2.1.2 Test af bøjningsydelse
Ved hjælp af en elektronisk universaltestmaskine blev der udført trepunktsbøjningstest på prøverne, og bøjningsresultaterne er vist i figur 3. Figur 3 viser, at produkter produceret af 6082-Z-legeringsbilletter havde alvorlig appelsinskal på overfladen og revner på bagsiden af de bukkede prøver. Produkter produceret af 6082-X-legeringsbilletter havde bedre bøjningsevne, glatte overflader uden appelsinskal og kun små revner på positioner begrænset af geometriske forhold på bagsiden af de bukkede prøver.
2.1.3 Inspektion med høj forstørrelse
Prøver blev observeret under et Carl Zeiss AX10 optisk mikroskop til mikrostrukturanalyse. Resultaterne af mikrostrukturanalysen for de tre legeringsprofiler i sammensætningen er vist i figur 4. Figur 4 viser, at kornstørrelsen af produkter produceret af 6082-X stang- og 6082-K legeringsbillets var ensartet, med en lidt bedre kornstørrelse i 6082-X legering sammenlignet med 6082-y legering. Produkter produceret af 6082-Z legeringsbillets havde større kornstørrelser og tykkere cortlag, hvilket lettere førte til appelsinhud på overfladen og svækket intern metalbinding.
2.2 Resultatanalyse
Baseret på ovenstående testresultater kan det konkluderes, at designet af legeringssammensætningsområdet påvirker mikrostrukturen, ydeevnen og formbarheden af ekstruderede profiler betydeligt. Et øget indhold af Mg-elementer reducerer legeringens plasticitet og fører til revnedannelse under ekstrudering. Højere indhold af Mn, Cr og Ti har en positiv effekt på raffineringen af mikrostrukturen, hvilket igen påvirker overfladekvaliteten, bøjningsevnen og den samlede ydeevne positivt.
3. Konklusion
Mg-elementet påvirker den mekaniske ydeevne af 6082 aluminiumlegering betydeligt. Et øget Mg-indhold reducerer legeringens plasticitet og fører til revnedannelse under ekstrudering.
Mn, Cr og Ti har en positiv effekt på mikrostrukturforfining, hvilket fører til forbedret overfladekvalitet og bøjningsevne af ekstruderede produkter.
Forskellige køleintensiteter ved hæmning har en mærkbar indflydelse på ydeevnen af profiler af aluminiumlegering 6082. Til brug i biler giver en hæmningsproces med vandtåge efterfulgt af vandspraykøling bedre mekanisk ydeevne og sikrer profilernes form- og dimensionsnøjagtighed.
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminum
Opslagstidspunkt: 26. marts 2024
