Att lätta bilar är ett gemensamt mål för den globala bilindustrin. Ökad användning av aluminiumlegeringsmaterial i bilkomponenter är utvecklingsriktningen för moderna nya typer av fordon. Aluminiumlegering 6082 är en värmebehandlingsbar, förstärkt aluminiumlegering med måttlig hållfasthet, utmärkt formbarhet, svetsbarhet, utmattningsbeständighet och korrosionsbeständighet. Denna legering kan extruderas till rör, stänger och profiler, och den används ofta i bilkomponenter, svetsade konstruktionsdelar, transport- och byggindustrin.
För närvarande finns det begränsad forskning om 6082-aluminiumlegering för användning i nya energifordon i Kina. Därför undersöker denna experimentella studie effekterna av halten av 6082-aluminiumlegering, extruderingsprocessparametrar, kylningsmetoder etc. på legeringsprofilens prestanda och mikrostruktur. Denna studie syftar till att optimera legeringssammansättningen och processparametrarna för att producera 6082-aluminiumlegeringsmaterial lämpliga för nya energifordon.
1. Testmaterial och metoder
Experimentellt processflöde: Legeringskompositionsförhållande – Smältning av göt – Homogenisering av göt – Sågning av göt till ämnen – Extrudering av profiler – In-line-härdning av profiler – Artificiell åldring – Beredning av provkroppar.
1.1 Gjutberedning
Inom det internationella intervallet av 6082 aluminiumlegeringskompositioner valdes tre kompositioner med snävare kontrollintervall, märkta som 6082-/6082″, 6082-Z, med samma Si-elementhalt. Mg-elementhalt, y > z; Mn-elementhalt, x > y > z; Cr, Ti-elementhalt, x > y = z. De specifika målvärdena för legeringskompositionen visas i tabell 1. Gjutning av tackor utfördes med en semi-kontinuerlig vattenkylningsmetod, följt av homogeniseringsbehandling. Alla tre tackorna homogeniserades med fabrikens etablerade system vid 560 °C i 2 timmar med vattendimma-kylning.
1.2 Extrudering av profiler
Extruderingsprocessens parametrar justerades på lämpligt sätt för uppvärmningstemperaturen för ämnet och kylningshastigheten för kylningen. Tvärsnittet av de extruderade profilerna visas i figur 1. Extruderingsprocessens parametrar visas i tabell 2. Formningsstatusen för de extruderade profilerna visas i figur 2.
2. Testresultat och analys
Den specifika kemiska sammansättningen av 6082-aluminiumlegeringsprofilerna inom de tre sammansättningsområdena bestämdes med hjälp av en schweizisk ARL-direktavläsningsspektrometer, såsom visas i tabell 3.
2.1 Prestandatestning
För jämförelse undersöktes prestandan hos de tre legeringsprofilerna i kompositionsintervallet med olika kylningsmetoder, identiska extruderingsparametrar och åldringsprocesser.
2.1.1 Mekanisk prestanda
Efter artificiell åldring vid 175 °C i 8 timmar togs standardprover från profilernas extruderingsriktning för dragprovning med hjälp av en elektronisk universalprovningsmaskin av typen Shimadzu AG-X100. Mekanisk prestanda efter artificiell åldring för olika sammansättningar och kylningsmetoder visas i tabell 4.
Av tabell 4 framgår att den mekaniska prestandan för alla profiler överstiger de nationella standardvärdena. Profiler producerade av 6082-Z-legeringsämnen hade lägre brottöjning. Profiler producerade av 6082-7-legeringsämnen hade den högsta mekaniska prestandan. 6082-X-legeringsprofiler, med olika fastlösningsmetoder, uppvisade högre prestanda med snabba kylningshärdningsmetoder.
2.1.2 Testning av böjningsprestanda
Med hjälp av en elektronisk universaltestmaskin utfördes trepunktsböjningstester på prover, och böjningsresultaten visas i figur 3. Figur 3 visar att produkter tillverkade av 6082-Z-legeringsämnen hade kraftigt apelsinskal på ytan och sprickbildning på baksidan av de böjda proverna. Produkter tillverkade av 6082-X-legeringsämnen hade bättre böjningsprestanda, släta ytor utan apelsinskal och endast små sprickor i positioner begränsade av geometriska förhållanden på baksidan av de böjda proverna.
2.1.3 Inspektion med hög förstoring
Prover observerades under ett Carl Zeiss AX10 optiskt mikroskop för mikrostrukturanalys. Resultaten av mikrostrukturanalysen för de tre legeringsprofilerna i kompositionen visas i figur 4. Figur 4 visar att kornstorleken hos produkter producerade från 6082-X-stång och 6082-K-legeringsämnen var likartad, med något bättre kornstorlek i 6082-X-legeringen jämfört med 6082-y-legeringen. Produkter producerade från 6082-Z-legeringsämnen hade större kornstorlekar och tjockare cortexlager, vilket lättare ledde till apelsinskal på ytan och försvagad inre metallbindning.
2.2 Resultatanalys
Baserat på ovanstående testresultat kan man dra slutsatsen att utformningen av legeringssammansättningsintervallet avsevärt påverkar mikrostrukturen, prestandan och formbarheten hos extruderade profiler. En ökad halt av Mg-element minskar legeringens plasticitet och leder till sprickbildning under extrudering. Högre halter av Mn, Cr och Ti har en positiv effekt på förfining av mikrostrukturen, vilket i sin tur positivt påverkar ytkvalitet, böjningsprestanda och övergripande prestanda.
3. Slutsats
Mg-elementet påverkar avsevärt den mekaniska prestandan hos aluminiumlegering 6082. En ökad Mg-halt minskar legeringens plasticitet och leder till sprickbildning under extrudering.
Mn, Cr och Ti har en positiv effekt på mikrostrukturförfining, vilket leder till förbättrad ytkvalitet och böjningsprestanda hos extruderade produkter.
Olika kylintensiteter vid kylning har en märkbar inverkan på prestandan hos profiler av aluminiumlegering 6082. För fordonsindustrin ger en kylningsprocess med vattendimma följt av vattenspraykylning bättre mekanisk prestanda och säkerställer profilernas form- och dimensionsnoggrannhet.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminum
Publiceringstid: 26 mars 2024
