Autojen keventäminen on maailmanlaajuisen autoteollisuuden yhteinen tavoite. Alumiiniseosmateriaalien käytön lisääminen auton osissa on nykyaikaisten uudentyyppisten ajoneuvojen kehityssuunta. 6082-alumiiniseos on lämpökäsiteltävä, vahvistettu alumiiniseos, jolla on kohtalainen lujuus, erinomainen muovattavuus, hitsattavuus, väsymiskestävyys ja korroosionkestävyys. Tätä seosta voidaan puristaa putkiksi, tankoiksi ja profiileiksi, ja sitä käytetään laajalti auton osissa, hitsatuissa rakenneosissa, kuljetuksessa ja rakennusteollisuudessa.
Tällä hetkellä Kiinassa on rajoitetusti tutkimusta 6082-alumiiniseoksen käytöstä uusissa energialähteissä. Siksi tässä kokeellisessa tutkimuksessa selvitetään 6082-alumiiniseoksen alkuainepitoisuusalueen, suulakepuristusprosessiparametrien, sammutusmenetelmien jne. vaikutuksia seoksen profiilin suorituskykyyn ja mikrorakenteeseen. Tutkimuksen tavoitteena on optimoida seoksen koostumus ja prosessiparametrit, jotta voidaan tuottaa 6082-alumiiniseosmateriaaleja, jotka soveltuvat uusiin energialähteisiin.
1. Testimateriaalit ja -menetelmät
Kokeellinen prosessikuvaus: Seosaineiden koostumussuhde – Harkon sulatus – Harkon homogenisointi – Harkon sahaus aihioiksi – Profiilien pursotus – Profiilien linjassa tapahtuva sammutus – Keinotekoinen vanhentaminen – Koekappaleiden valmistus.
1.1 Valanteen valmistelu
Kansainvälisestä 6082-alumiiniseosten koostumusvalikoimasta valittiin kolme koostumusta, joilla oli kapeampi säätöalue. Ne on merkitty 6082-/6082″, 6082-Z ja niillä on sama Si-alkuainepitoisuus. Mg-alkuainepitoisuus, y > z; Mn-alkuainepitoisuus, x > y > z; Cr- ja Ti-alkuainepitoisuudet, x > y = z. Tarkat seoskoostumuksen tavoitearvot on esitetty taulukossa 1. Harkkovalu suoritettiin puolijatkuvalla vesijäähdytysmenetelmällä, jota seurasi homogenisointikäsittely. Kaikki kolme harkkoa homogenisoitiin tehtaan vakiintuneella järjestelmällä 560 °C:ssa kahden tunnin ajan vesisumujäähdytyksellä.
1.2 Profiilien pursotus
Suulakepuristusprosessiparametrit säädettiin asianmukaisesti aihion lämmityslämpötilan ja sammutusjäähdytysnopeuden mukaan. Suulakepuristettujen profiilien poikkileikkaus on esitetty kuvassa 1. Suulakepuristusprosessiparametrit on esitetty taulukossa 2. Suulakepuristettujen profiilien muovaustila on esitetty kuvassa 2.
2. Testitulokset ja analyysi
Kolmen koostumusalueen sisällä olevien 6082-alumiiniseosprofiilien spesifinen kemiallinen koostumus määritettiin käyttämällä Swiss ARL -suoralukuspektrometriä, kuten taulukossa 3 on esitetty.
2.1 Suorituskykytestaus
Vertailun vuoksi tutkittiin kolmen koostumusalueen seosprofiilien suorituskykyä eri sammutusmenetelmillä, identtisillä suulakepuristusparametreilla ja vanhentamisprosesseilla.
2.1.1 Mekaaninen suorituskyky
Kahdeksan tunnin keinotekoisen 175 °C:ssa vanhentamisen jälkeen profiilien suulakepuristussuunnasta otettiin standardinäytteitä vetolujuustestausta varten Shimadzu AG-X100 -elektronisella yleiskäyttöisellä koestuskoneella. Taulukossa 4 on esitetty eri koostumusten ja sammutusmenetelmien mekaaninen suorituskyky keinotekoisen vanhentamisen jälkeen.
Taulukosta 4 voidaan nähdä, että kaikkien profiilien mekaaninen suorituskyky ylittää kansalliset standardiarvot. 6082-Z-seosaihioista valmistetuilla profiileilla oli pienempi murtumisvenymä. 6082-7-seosaihioista valmistetuilla profiileilla oli paras mekaaninen suorituskyky. Erilaisilla kiinteäliuosmenetelmillä valmistetut 6082-X-seosprofiilit osoittivat parempaa suorituskykyä nopean jäähdytyssammuksen menetelmillä.
2.1.2 Taivutuslujuuden testaus
Näytteille tehtiin kolmipistetaivutuskokeet elektronisella yleiskäyttöisellä testauskoneella, ja taivutustulokset on esitetty kuvassa 3. Kuvassa 3 näkyy, että 6082-Z-seosaihioista valmistetuissa tuotteissa oli voimakasta appelsiinipinta-alaa pinnalla ja halkeilua taivutettujen näytteiden takapuolella. 6082-X-seosaihioista valmistetuilla tuotteilla oli parempi taivutuskyky, sileät pinnat ilman appelsiinipinta-alaa ja vain pieniä halkeamia geometristen olosuhteiden rajoittamissa kohdissa taivutettujen näytteiden takapuolella.
2.1.3 Suurennoksen tarkastus
Näytteitä tarkasteltiin Carl Zeiss AX10 -optisella mikroskoopilla mikrorakenneanalyysiä varten. Kolmen koostumusalueen seosprofiilien mikrorakenneanalyysin tulokset on esitetty kuvassa 4. Kuva 4 osoittaa, että 6082-X-tangosta ja 6082-K-seosaihioista valmistettujen tuotteiden raekoko oli samanlainen, ja 6082-X-seoksen raekoko oli hieman parempi kuin 6082-y-seoksen. 6082-Z-seosaihioista valmistetuilla tuotteilla oli suuremmat raekokot ja paksummat kuorikerrokset, mikä helpotti pinnan appelsiinipinnan muodostumista ja heikensi sisäistä metallisidosta.
2.2 Tulosten analyysi
Yllä olevien testitulosten perusteella voidaan päätellä, että seoskoostumusvalikoiman suunnittelu vaikuttaa merkittävästi suulakepuristettujen profiilien mikrorakenteeseen, suorituskykyyn ja muovattavuuteen. Suurempi Mn-pitoisuus vähentää seoksen plastisuutta ja johtaa halkeamien muodostumiseen suulakepuristuksen aikana. Suuremmilla Mn-, Cr- ja Ti-pitoisuuksilla on positiivinen vaikutus mikrorakenteen hienojakoisuuteen, mikä puolestaan vaikuttaa positiivisesti pinnanlaatuun, taivutusominaisuuksiin ja kokonaissuorituskykyyn.
3. Johtopäätös
Magnesiumelementti vaikuttaa merkittävästi 6082-alumiiniseoksen mekaaniseen suorituskykyyn. Lisääntynyt magnesiumpitoisuus vähentää seoksen plastisuutta ja johtaa halkeamien muodostumiseen pursotuksen aikana.
Mn:llä, Cr:llä ja Ti:llä on positiivinen vaikutus mikrorakenteen hienojakoisuuteen, mikä johtaa parantuneeseen pinnanlaatuun ja suulakepuristettujen tuotteiden taivutusominaisuuksiin.
Erilaisilla sammutusjäähdytyksen intensiteeteillä on huomattava vaikutus 6082-alumiiniseosprofiilien suorituskykyyn. Autoteollisuudessa vesisumun ja sitä seuraavan vesisuihkujäähdytyksen käyttö parantaa mekaanista suorituskykyä ja varmistaa profiilien muodon ja mittatarkkuuden.
Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista
Julkaisun aika: 26.3.2024
