Odlehčení automobilů je společným cílem globálního automobilového průmyslu. Zvyšování používání hliníkových slitin v automobilových součástkách je směrem vývoje moderních vozidel nového typu. Hliníková slitina 6082 je tepelně zpracovatelná, zesílená hliníková slitina se střední pevností, vynikající tvárností, svařitelností, odolností proti únavě a korozi. Tuto slitinu lze extrudovat do trubek, tyčí a profilů a je široce používána v automobilových součástkách, svařovaných konstrukčních dílech, dopravě a stavebnictví.
V současné době je v Číně výzkum hliníkové slitiny 6082 pro použití ve vozidlech s novými energetickými zdroji omezený. Tato experimentální studie proto zkoumá vliv rozsahu obsahu prvků ve slitině hliníku 6082, parametrů procesu extruze, metod kalení atd. na výkon a mikrostrukturu profilu slitiny. Cílem této studie je optimalizovat složení slitiny a procesní parametry pro výrobu hliníkových slitin 6082 vhodných pro vozidla s novými energetickými zdroji.
1. Testovací materiály a metody
Průběh experimentálního procesu: Poměr složení slitiny – Tavení ingotů – Homogenizace ingotů – Řezání ingotů na sochory – Protlačování profilů – Kalení profilů v průběhu výroby – Umělé stárnutí – Příprava zkušebních vzorků.
1.1 Příprava ingotů
V rámci mezinárodního sortimentu složení hliníkové slitiny 6082 byly vybrány tři složení s užšími kontrolními rozsahy, označené jako 6082-/6082″, 6082-Z, se stejným obsahem prvku Si. Obsah prvku Mg, y > z; obsah prvku Mn, x > y > z; obsah prvku Cr, Ti, x > y = z. Konkrétní cílové hodnoty složení slitiny jsou uvedeny v tabulce 1. Odlévání ingotů bylo provedeno metodou polokontinuálního odlévání s vodním chlazením s následnou homogenizací. Všechny tři ingoty byly homogenizovány za použití zavedeného systému továrny při 560 °C po dobu 2 hodin s chlazením vodní mlhou.
1.2 Extruze profilů
Parametry procesu extruze byly vhodně upraveny pro teplotu ohřevu sochoru a rychlost kalení. Průřez extrudovaných profilů je znázorněn na obrázku 1. Parametry procesu extruze jsou uvedeny v tabulce 2. Stav tváření extrudovaných profilů je znázorněn na obrázku 2.
2. Výsledky testů a analýza
Specifické chemické složení profilů z hliníkové slitiny 6082 v rámci tří rozsahů složení bylo stanoveno pomocí švýcarského spektrometru ARL s přímým odečtem, jak je uvedeno v tabulce 3.
2.1 Testování výkonu
Pro porovnání byl zkoumán výkon tří profilů slitin s různými metodami kalení, stejnými parametry extruze a procesy stárnutí.
2.1.1 Mechanické vlastnosti
Po umělém stárnutí při 175 °C po dobu 8 hodin byly odebrány standardní vzorky ze směru extruze profilů pro zkoušky tahem pomocí elektronického univerzálního zkušebního stroje Shimadzu AG-X100. Mechanické vlastnosti po umělém stárnutí pro různá složení a metody kalení jsou uvedeny v tabulce 4.
Z tabulky 4 je patrné, že mechanické vlastnosti všech profilů překračují hodnoty stanovené národními normami. Profily vyrobené z ingotů ze slitiny 6082-Z měly nižší prodloužení po lomu. Profily vyrobené z ingotů ze slitiny 6082-7 měly nejvyšší mechanické vlastnosti. Profily ze slitiny 6082-X, vyrobené různými metodami tuhého roztoku, vykazovaly vyšší vlastnosti při metodách rychlého ochlazování a kalení.
2.1.2 Zkoušky ohybových vlastností
Pomocí elektronického univerzálního zkušebního stroje byly provedeny tříbodové ohybové zkoušky vzorků a výsledky ohybu jsou znázorněny na obrázku 3. Obrázek 3 ukazuje, že výrobky vyrobené z ingotů ze slitiny 6082-Z měly na povrchu výraznou pomerančovou kůru a na zadní straně ohýbaných vzorků praskání. Výrobky vyrobené z ingotů ze slitiny 6082-X měly lepší ohybové vlastnosti, hladké povrchy bez pomerančové kůry a pouze malé praskliny v místech omezených geometrickými podmínkami na zadní straně ohýbaných vzorků.
2.1.3 Inspekce s velkým zvětšením
Vzorky byly pozorovány pod optickým mikroskopem Carl Zeiss AX10 za účelem analýzy mikrostruktury. Výsledky analýzy mikrostruktury pro tři profily slitin s různými rozsahy složení jsou znázorněny na obrázku 4. Obrázek 4 ukazuje, že velikost zrna produktů vyrobených z tyče 6082-X a ingotů ze slitiny 6082-K byla podobná, s mírně lepší velikostí zrna u slitiny 6082-X ve srovnání se slitinou 6082-y. Produkty vyrobené z ingotů ze slitiny 6082-Z měly větší velikost zrna a silnější vrstvy kortexu, což snáze vedlo k povrchové pomerančové kůře a oslabení vnitřních kovových vazeb.
2.2 Analýza výsledků
Na základě výše uvedených výsledků testů lze usoudit, že návrh rozsahu složení slitiny významně ovlivňuje mikrostrukturu, vlastnosti a tvařitelnost extrudovaných profilů. Zvýšený obsah prvku Mg snižuje plasticitu slitiny a vede k tvorbě trhlin během extruze. Vyšší obsah Mn, Cr a Ti má pozitivní vliv na zjemnění mikrostruktury, což má zase pozitivní vliv na kvalitu povrchu, ohybové vlastnosti a celkový výkon.
3. Závěr
Prvek Mg významně ovlivňuje mechanické vlastnosti hliníkové slitiny 6082. Zvýšený obsah Mg snižuje plasticitu slitiny a vede k tvorbě trhlin během extruze.
Mn, Cr a Ti mají pozitivní vliv na zjemnění mikrostruktury, což vede ke zlepšení kvality povrchu a ohybových vlastností extrudovaných výrobků.
Různé intenzity kalení a chlazení mají znatelný vliv na výkon profilů z hliníkové slitiny 6082. Pro automobilové použití poskytuje použití kalení vodní mlhou následovaného chlazením vodní sprchou lepší mechanický výkon a zajišťuje tvarovou a rozměrovou přesnost profilů.
Upraveno May Jiang z MAT Aluminum
Čas zveřejnění: 26. března 2024
