Autojen keveyttäminen on globaalin autoteollisuuden yhteinen tavoite. Alumiiniseosmateriaalien käytön lisääminen autokomponenteissa on nykyaikaisten uudentyyppisten ajoneuvojen kehityssuunta. 6082 alumiiniseos on lämpökäsiteltävä, vahvistettu alumiiniseos, jolla on kohtalainen lujuus, erinomainen muovattavuus, hitsattavuus, väsymiskestävyys ja korroosionkestävyys. Tämä seos voidaan suulakepuristaa putkiksi, tankoiksi ja profiileiksi, ja sitä käytetään laajalti autokomponenteissa, hitsatuissa rakenneosissa, kuljetuksissa ja rakennusteollisuudessa.
Tällä hetkellä Kiinassa on vain vähän tutkimusta 6082-alumiiniseoksesta käytettäväksi uusissa energiaajoneuvoissa. Siksi tässä kokeellisessa tutkimuksessa tutkitaan 6082-alumiiniseoselementin sisältöalueen, suulakepuristusprosessin parametrien, sammutusmenetelmien jne. vaikutuksia metalliseosprofiilin suorituskykyyn ja mikrorakenteeseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena on optimoida metalliseoksen koostumus ja prosessiparametrit 6082 alumiiniseosmateriaalin valmistamiseksi, jotka soveltuvat uusiin energiaajoneuvoihin.
1. Testausmateriaalit ja -menetelmät
Kokeellinen prosessikulku: Seoksen koostumussuhde – Harkon sulatus – Harkon homogenointi – Harkon sahaus aihioiksi – Profiilien ekstruusio – Profiilien linjasammutus – Keinotekoinen vanhentaminen – Koenäytteiden valmistelu.
1.1 Valanteen valmistelu
Kansainvälisestä 6082-alumiiniseoskoostumusten valikoimasta valittiin kolme koostumusta, joilla on kapeampi säätöalue, merkitty 6082-/6082″, 6082-Z, joilla on sama Si-elementtipitoisuus. Mg-alkuainepitoisuus, y > z; Mn-elementin sisältö, x > y > z; Cr, Ti-alkuainepitoisuus, x > y = z. Spesifiset metalliseoskoostumuksen tavoitearvot on esitetty taulukossa 1. Valanteen valu suoritettiin käyttämällä puolijatkuvaa vesijäähdytysvalumenetelmää, jota seurasi homogenointikäsittely. Kaikki kolme harkkoa homogenisoitiin käyttämällä tehtaan vakiintunutta järjestelmää 560 °C:ssa 2 tunnin ajan vesisumujäähdytyksellä.
1.2 Profiilien puristaminen
Ekstruusioprosessin parametrit säädettiin sopivasti aihion kuumennuslämpötilaa ja sammutuksen jäähdytysnopeutta varten. Suulakepuristettujen profiilien poikkileikkaus on esitetty kuvassa 1. Suulakepuristusprosessin parametrit on esitetty taulukossa 2. Suulakepuristettujen profiilien muodostustila on esitetty kuvassa 2.
2. Testitulokset ja analyysi
6082-alumiiniseosprofiilien spesifinen kemiallinen koostumus kolmella koostumusalueella määritettiin käyttämällä Swiss ARL -suoralukuspektrometriä taulukon 3 mukaisesti.
2.1 Suorituskykytestaus
Vertailun vuoksi tutkittiin kolmen koostumusalueen metalliseosprofiilin suorituskykyä erilaisilla sammutusmenetelmillä, identtisillä ekstruusioparametreilla ja vanhentamisprosesseilla.
2.1.1 Mekaaninen suorituskyky
8 tunnin keinotekoisen vanhentamisen jälkeen 175 °C:ssa otettiin standardinäytteet profiilien ekstruusiosuunnasta vetolujuustestausta varten käyttämällä Shimadzu AG-X100 elektronista yleistestauskonetta. Mekaaninen suorituskyky keinotekoisen vanhentamisen jälkeen eri koostumuksille ja sammutusmenetelmille on esitetty taulukossa 4.
Taulukosta 4 voidaan nähdä, että kaikkien profiilien mekaaninen suorituskyky ylittää kansalliset standardiarvot. 6082-Z-seosaihioista valmistetuilla profiileilla oli pienempi venymä murtumisen jälkeen. 6082-7 metalliseosaihioista valmistetuilla profiileilla oli paras mekaaninen suorituskyky. 6082-X metalliseosprofiilit, joissa oli erilaisia kiinteitä liuosmenetelmiä, osoittivat paremman suorituskyvyn nopeilla jäähdytyssammutusmenetelmillä.
2.1.2 Taivutuksen suorituskyvyn testaus
Näytteille tehtiin elektronisella yleistestauskoneella kolmipistetaivutuskokeet, ja taivutustulokset on esitetty kuvassa 3. Kuva 3 osoittaa, että 6082-Z-seosaihioista valmistetuissa tuotteissa oli voimakasta appelsiininkuorta pinnalla ja halkeilua. taivutettujen näytteiden takaosa. 6082-X metalliseosaihioista valmistetuilla tuotteilla oli parempi taivutuskyky, sileät pinnat ilman appelsiininkuorta ja vain pieniä halkeamia geometristen olosuhteiden rajoittamissa kohdissa taivutettujen näytteiden takana.
2.1.3 Suuren suurennoksen tarkastus
Näytteitä tarkkailtiin Carl Zeiss AX10 optisella mikroskoopilla mikrorakenneanalyysiä varten. Kolmen koostumusalueen metalliseosprofiilin mikrorakenneanalyysitulokset on esitetty kuvassa 4. Kuva 4 osoittaa, että 6082-X sauvoista ja 6082-K metalliseosaihioista valmistettujen tuotteiden raekoko oli samanlainen, hieman parempi raekoko 6082-X:ssä seos verrattuna 6082-y metalliseokseen. 6082-Z-seosaihioista valmistetuissa tuotteissa oli suurempi raekoko ja paksummat kuorikerrokset, mikä johti helpommin appelsiininkuoren pintaan ja heikensi metallin sisäistä sitoutumista.
2.2 Tulosanalyysi
Yllä olevien testitulosten perusteella voidaan päätellä, että lejeeringin koostumusalueen suunnittelu vaikuttaa merkittävästi suulakepuristettujen profiilien mikrorakenteeseen, suorituskykyyn ja muovattavuuteen. Lisääntynyt Mg-elementtipitoisuus vähentää metalliseoksen plastisuutta ja johtaa halkeamien muodostumiseen suulakepuristuksen aikana. Korkeammalla Mn-, Cr- ja Ti-pitoisuudella on myönteinen vaikutus mikrorakenteen jalostukseen, mikä puolestaan vaikuttaa positiivisesti pinnan laatuun, taivutuskykyyn ja yleiseen suorituskykyyn.
3. Johtopäätös
Mg-elementti vaikuttaa merkittävästi 6082-alumiiniseoksen mekaaniseen suorituskykyyn. Lisääntynyt Mg-pitoisuus vähentää metalliseoksen plastisuutta ja johtaa halkeamien muodostumiseen ekstruusion aikana.
Mn, Cr ja Ti vaikuttavat positiivisesti mikrorakenteen jalostukseen, mikä johtaa parantuneeseen pinnan laatuun ja suulakepuristettujen tuotteiden taivutuskykyyn.
Erilaiset sammutuksen jäähdytystehot vaikuttavat huomattavasti 6082 alumiiniseosprofiilin suorituskykyyn. Autokäytössä vesisumun sammutusprosessi, jota seuraa vesisuihkujäähdytys, parantaa mekaanista suorituskykyä ja varmistaa profiilien muodon ja mittatarkkuuden.
Toimittanut May Jiang, MAT Aluminium
Postitusaika: 26.3.2024
