1. Introduktion
Aluminiumlegeringer med medium styrke udviser gunstige forarbejdningsegenskaber, hærdningsfølsomhed, slagfasthed og korrosionsbestandighed. De anvendes i vid udstrækning i forskellige industrier, såsom elektronik og marine, til fremstilling af rør, stænger, profiler og tråde. Der er i øjeblikket en stigende efterspørgsel efter 6082 aluminiumslegeringsstænger. For at imødekomme markedskrav og brugerkrav udførte vi eksperimenter med forskellige ekstruderingsopvarmningsprocesser og afsluttende varmebehandlingsprocesser for 6082-T6 stænger. Vores mål var at identificere et varmebehandlingsprogram, der opfylder de mekaniske ydeevnekrav for disse stænger.
2. Eksperimentelle materialer og produktionsprocesflow
2.1 Eksperimentelle materialer
Støbebarrer i størrelsen Ф162×500 blev produceret ved hjælp af en semikontinuerlig støbemetode og underkastet ikke-ensartet behandling. Den metallurgiske kvalitet af barrerne overholdt virksomhedens interne kontroltekniske standarder. Den kemiske sammensætning af 6082-legeringen er vist i tabel 1.
2.2 Produktionsprocesflow
De eksperimentelle 6082-stænger havde en specifikation på Ф14 mm. Ekstruderingsbeholderen havde en diameter på Ф170 mm med et 4-hullers ekstruderingsdesign og en ekstruderingskoefficient på 18,5. Det specifikke procesforløb omfattede opvarmning af barren, ekstrudering, bratkøling, strækning, glatning og prøveudtagning, valseretning, slutskæring, kunstig ældning, kvalitetsinspektion og levering.
3. Eksperimentelle mål
Formålet med denne undersøgelse var at identificere parametrene for ekstruderingsvarmebehandlingsprocessen og de endelige varmebehandlingsparametre, der påvirker ydeevnen af 6082-T6-stænger, for i sidste ende at opnå standardpræstationskrav. I henhold til standarderne skal de langsgående mekaniske egenskaber af 6082-legeringen opfylde specifikationerne i tabel 2.
4. Eksperimentel tilgang
4.1 Undersøgelse af ekstruderingsvarmebehandling
Undersøgelsen af ekstruderingsvarmebehandlingen fokuserede primært på virkningerne af støbebarrens ekstruderingstemperatur og ekstruderingsbeholderens temperatur på de mekaniske egenskaber. De specifikke parametervalg er beskrevet i tabel 3.
4.2 Undersøgelse af varmebehandling med fast opløsning og ældning
Et ortogonalt eksperimentelt design blev anvendt til varmebehandlingsprocessen med fast opløsning og ældning. De valgte faktorniveauer er vist i tabel 4, hvor den ortogonale designtabel er betegnet som IJ9(34).
5. Resultater og analyse
5.1 Resultater og analyse af ekstruderingsvarmebehandlingsforsøg
Resultaterne af ekstruderingsvarmebehandlingsforsøgene er præsenteret i tabel 5 og figur 1. Ni prøver blev taget for hver gruppe, og deres gennemsnitlige mekaniske ydeevne blev bestemt. Baseret på metallografisk analyse og kemisk sammensætning blev der etableret et varmebehandlingsprogram: bratkøling ved 520 °C i 40 minutter og ældning ved 165 °C i 12 timer. Fra tabel 5 og figur 1 kan det observeres, at efterhånden som støbebarrens ekstruderingstemperatur og ekstruderingsbeholderens temperatur steg, steg både trækstyrken og flydespændingen gradvist. De bedste resultater blev opnået ved ekstruderingstemperaturer på 450-500 °C og en ekstruderingsbeholdertemperatur på 450 °C, hvilket opfyldte standardkravene. Dette skyldtes effekten af koldhærdning ved lavere ekstruderingstemperaturer, hvilket forårsagede korngrænsebrud og øget nedbrydning af fast opløsning mellem A1 og Mn under opvarmning før bratkøling, hvilket førte til omkrystallisation. Efterhånden som ekstruderingstemperaturen steg, forbedredes produktets slutstyrke Rm betydeligt. Når ekstruderingsbeholderens temperatur nærmede sig eller oversteg barrens temperatur, mindskedes den ujævne deformation, hvilket reducerede dybden af grovkornede ringe og øgede flydespændingen Rm. De rimelige parametre for ekstruderingsvarmebehandling er således: barrens ekstruderingstemperatur på 450-500°C og ekstruderingsbeholderens temperatur på 430-450°C.
5.2 Resultater og analyse af ortogonale eksperimenter med fast opløsning og ældning
Tabel 6 viser, at de optimale niveauer er A3B1C2D3, med bratkøling ved 520 °C, kunstig ældningstemperatur mellem 165-170 °C og en ældningsvarighed på 12 timer, hvilket resulterer i stængernes høje styrke og plasticitet. Brændningsprocessen danner en overmættet fast opløsning. Ved lavere bratkølingstemperaturer falder koncentrationen af overmættet fast opløsning, hvilket påvirker styrken. En bratkølingstemperatur på omkring 520 °C forstærker effekten af bratkølingsinduceret forstærkning af den faste opløsning betydeligt. Intervallet mellem bratkøling og kunstig ældning, dvs. opbevaring ved stuetemperatur, påvirker i høj grad de mekaniske egenskaber. Dette er især udtalt for stænger, der ikke strækkes efter bratkøling. Når intervallet mellem bratkøling og ældning overstiger 1 time, falder styrken, især flydespændingen, betydeligt.
5.3 Metallografisk mikrostrukturanalyse
Højforstørrelses- og polariseringsanalyser blev udført på 6082-T6-stænger ved faststofopløsningstemperaturer på 520 °C og 530 °C. Højforstørrelsesfotos afslørede ensartet forbindelsesudfældning med rigelige udfældningsfasepartikler jævnt fordelt. Polariseret lysanalyse ved hjælp af Axiovert200-udstyr viste tydelige forskelle i kornstrukturfotos. Det centrale område viste små og ensartede korn, mens kanterne udviste en vis omkrystallisation med aflange korn. Dette skyldes væksten af krystalkerner ved høje temperaturer, hvorved der dannes grove nålelignende udfældninger.
6. Vurdering af produktionspraksis
I den faktiske produktion blev der udført statistikker over mekanisk ydeevne på 20 partier stænger og 20 partier profiler. Resultaterne er vist i tabel 7 og 8. I den faktiske produktion blev vores ekstruderingsproces udført ved temperaturer, der resulterede i prøver i T6-tilstand, og den mekaniske ydeevne opfyldte målværdierne.
7. Konklusion
(1) Parametre for ekstruderingsvarmebehandling: Ekstruderingstemperatur for barrer er 450-500°C; temperatur for ekstruderingsbeholder er 430-450°C.
(2) Parametre for endelig varmebehandling: Optimal temperatur i fast opløsning på 520-530 °C; ældningstemperatur ved 165 ± 5 °C, ældningsvarighed på 12 timer; intervallet mellem bratkøling og ældning bør ikke overstige 1 time.
(3) Baseret på praktisk vurdering omfatter den anvendelige varmebehandlingsproces: ekstruderingstemperatur på 450-530 °C, ekstruderingsbeholdertemperatur på 400-450 °C; fast opløsningstemperatur på 510-520 °C; ældningsregime på 155-170 °C i 12 timer; ingen specifik grænse for intervallet mellem bratkøling og ældning. Dette kan indarbejdes i procesdriftsretningslinjerne.
Redigeret af May Jiang fra MAT Aluminum
Opslagstidspunkt: 15. marts 2024
