1. Johdanto
Keskivahvalla alumiiniseoksella on suotuisat käsittelyominaisuudet, karkaisuherkkyys, iskunkestävyys ja korroosionkestävyys. Niitä käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, kuten elektroniikka- ja meriteollisuudessa, putkien, tankojen, profiilien ja lankojen valmistukseen. Tällä hetkellä 6082 alumiiniseostankojen kysyntä on kasvava. Markkinoiden ja käyttäjien vaatimusten täyttämiseksi suoritimme kokeita erilaisilla ekstruusiokuumennusprosesseilla ja lopullisilla lämpökäsittelyprosesseilla 6082-T6-tankoille. Tavoitteenamme oli löytää lämpökäsittelyohjelma, joka täyttää näiden tankojen mekaaniset suorituskykyvaatimukset.
2. Kokeellinen materiaali ja tuotantoprosessin kulku
2.1 Koemateriaalit
Valuharkot, joiden koko oli Ф162×500, valmistettiin puolijatkuvalla valumenetelmällä ja ne käsiteltiin epätasaisesti. Harkkojen metallurginen laatu vastasi yhtiön sisäisen valvonnan teknisiä standardeja. 6082-seoksen kemiallinen koostumus on esitetty taulukossa 1.
2.2 Tuotantoprosessin kulku
Kokeellisten 6082-tankojen spesifikaatio oli Ф14mm. Ekstruusiosäiliön halkaisija oli Ф170 mm, 4-reikäinen suulakepuristusrakenne ja ekstruusiokerroin 18,5. Erityiseen prosessivirtaukseen sisältyi harkon kuumennus, suulakepuristus, karkaisu, venytysoikaisu ja näytteenotto, telaoikaisu, loppuleikkaus, keinotekoinen vanhentaminen, laaduntarkastus ja toimitus.
3. Kokeelliset tavoitteet
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa ekstruusiolämpökäsittelyprosessin parametrit ja lopulliset lämpökäsittelyparametrit, jotka vaikuttavat 6082-T6-tankojen suorituskykyyn, mikä lopulta saavuttaa standardin suorituskykyvaatimukset. Standardien mukaan 6082-metalliseoksen pituussuuntaisten mekaanisten ominaisuuksien tulee täyttää taulukossa 2 luetellut vaatimukset.
4. Kokeellinen lähestymistapa
4.1 Ekstruusiolämpökäsittelyn tutkimus
Ekstruusiolämpökäsittelytutkimuksessa keskityttiin ensisijaisesti valuharkon ekstruusiolämpötilan ja ekstruusiosäiliön lämpötilan vaikutuksiin mekaanisiin ominaisuuksiin. Tarkat parametrivalinnat on kuvattu taulukossa 3.
4.2 Kiinteän liuoksen ja ikääntymisen lämpökäsittelytutkimus
Kiinteän liuoksen ja vanhentamisen lämpökäsittelyprosessissa käytettiin ortogonaalista kokeellista suunnittelua. Valitut tekijätasot on esitetty taulukossa 4, ja ortogonaalinen suunnittelutaulukko on merkitty IJ9(34).
5. Tulokset ja analyysi
5.1 Ekstruusiolämpökäsittelykokeen tulokset ja analyysi
Ekstruusiolämpökäsittelykokeiden tulokset on esitetty taulukossa 5 ja kuvassa 1. Jokaisesta ryhmästä otettiin yhdeksän näytettä ja määritettiin niiden mekaanisen suorituskyvyn keskiarvot. Metallografisen analyysin ja kemiallisen koostumuksen perusteella perustettiin lämpökäsittelyohjelma: sammutus 520 °C:ssa 40 minuuttia ja vanhentaminen 165 °C:ssa 12 tuntia. Taulukosta 5 ja kuviosta 1 voidaan havaita, että valuharkon suulakepuristuslämpötilan ja ekstruusiosäiliön lämpötilan noustessa sekä vetolujuus että myötölujuus kasvoivat vähitellen. Parhaat tulokset saatiin 450-500°C:n suulakepuristuslämpötiloissa ja 450°C:n ekstruusiosäiliön lämpötilassa, jotka täyttivät standardivaatimukset. Tämä johtui kylmätyökarkaisun vaikutuksesta alemmissa ekstruusiolämpötiloissa, mikä aiheutti raerajojen murtumia ja lisääntynyttä kiinteän liuoksen hajoamista A1:n ja Mn:n välillä kuumentamisen aikana ennen sammutusta, mikä johti uudelleenkiteytymiseen. Ekstruusiolämpötilan noustessa tuotteen murtolujuus Rm parani merkittävästi. Kun suulakepuristussäiliön lämpötila lähestyi tai ylitti harkon lämpötilaa, epätasainen muodonmuutos väheni, mikä pienensi karkeiden raerenkaiden syvyyttä ja lisäsi myötörajaa Rm. Näin ollen kohtuulliset parametrit ekstruusiolämpökäsittelylle ovat: harkon suulakepuristuslämpötila 450-500 °C ja ekstruusiosäiliön lämpötila 430-450 °C.
5.2 Kiinteä liuos ja vanheneminen Ortogonaaliset koetulokset ja analyysi
Taulukko 6 paljastaa, että optimaaliset tasot ovat A3B1C2D3, jossa sammutus 520 °C:ssa, keinotekoinen vanhentamislämpötila välillä 165-170 °C ja vanhentamisen kesto 12 tuntia, mikä johtaa tankojen suureen lujuuteen ja plastisuuteen. Sammutusprosessi muodostaa ylikyllästyneen kiinteän liuoksen. Alemmissa sammutuslämpötiloissa ylikyllästyneen kiinteän liuoksen pitoisuus laskee, mikä vaikuttaa lujuuteen. Noin 520 °C:n sammutuslämpötila parantaa merkittävästi sammutuksen aiheuttaman kiinteän liuoksen vahvistuksen vaikutusta. Sammuttamisen ja keinovanhentamisen eli huoneenlämmössä säilytyksen välinen aika vaikuttaa suuresti mekaanisiin ominaisuuksiin. Tämä on erityisen voimakasta tankoissa, joita ei venytetä sammutuksen jälkeen. Kun sammutuksen ja vanhentamisen välinen aika on yli 1 tunti, lujuus, erityisesti myötölujuus, laskee merkittävästi.
5.3 Metallografinen mikrorakenneanalyysi
Suuren suurennoksen ja polarisoidut analyysit suoritettiin 6082-T6 barilla kiinteän liuoksen lämpötiloissa 520 °C ja 530 °C. Suurennostetut valokuvat paljastivat tasaisen yhdisteen saostumisen runsaiden sakkafaasihiukkasten tasaisesti jakautuneena. Polarisoidun valon analyysi Axiovert200-laitteistolla osoitti selkeitä eroja raerakennekuvissa. Keskialueella oli pieniä ja yhtenäisiä rakeita, kun taas reunoilla oli jonkin verran uudelleenkiteytystä pitkänomaisten rakeiden kanssa. Tämä johtuu kideytimien kasvusta korkeissa lämpötiloissa, jolloin muodostuu karkeita neulamaisia saostumia.
6. Tuotantokäytännön arviointi
Varsinaisessa tuotannossa mekaanisia suorituskykytilastoja tehtiin 20 tankoerästä ja 20 profiilierästä. Tulokset on esitetty taulukoissa 7 ja 8. Varsinaisessa tuotannossa ekstruusioprosessimme suoritettiin lämpötiloissa, jotka johtivat T6-tilanäytteisiin ja mekaaninen suorituskyky täytti tavoitearvot.
7. Johtopäätös
(1) Ekstruusiolämpökäsittelyparametrit: Harkon suulakepuristuslämpötila 450-500 °C; ekstruusiosäiliön lämpötila 430-450 °C.
(2) Lopulliset lämpökäsittelyparametrit: Optimaalinen kiinteän liuoksen lämpötila 520-530 °C; vanhentamislämpötila 165±5°C, vanhentamisaika 12 tuntia; sammutuksen ja vanhentamisen välinen aika ei saa ylittää 1 tunti.
(3) Käytännön arvioinnin perusteella toteuttamiskelpoinen lämpökäsittelyprosessi sisältää: suulakepuristuslämpötila 450-530 °C, ekstruusiosäiliön lämpötila 400-450 °C; kiinteän liuoksen lämpötila 510-520 °C; vanhentamisohjelma 155-170 °C 12 tunnin ajan; ei erityisiä rajoituksia sammutuksen ja vanhentamisen väliselle ajalle. Tämä voidaan sisällyttää prosessin toimintaohjeisiin.
Toimittanut May Jiang, MAT Aluminium
Postitusaika: 15.3.2024
