Autode kergendamine on ülemaailmse autotööstuse ühine eesmärk. Alumiiniumsulamite materjalide kasutamise suurendamine autokomponentides on tänapäevaste uut tüüpi sõidukite arengusuund. 6082 alumiiniumisulam on kuumtöödeldav, tugevdatud alumiiniumisulam, millel on mõõdukas tugevus, suurepärane vormitavus, keevitatavus, väsimuskindlus ja korrosioonikindlus. Seda sulamit saab pressida torudeks, varrasteks ja profiilideks ning seda kasutatakse laialdaselt autokomponentides, keevitatud konstruktsioonielementides, transpordis ja ehituses.
Praegu on Hiinas 6082 alumiiniumisulami kasutamise kohta uutes energiasõidukites piiratud uuringuid. Seetõttu uurib see eksperimentaalne uuring 6082 alumiiniumisulami elementide sisalduse vahemiku, ekstrusiooniprotsessi parameetrite, karastusmeetodite jms mõju sulami profiili jõudlusele ja mikrostruktuurile. Selle uuringu eesmärk on optimeerida sulami koostist ja protsessi parameetreid, et toota 6082 alumiiniumisulamist materjale, mis sobivad uutele energiasõidukitele.
1. Katsematerjalid ja -meetodid
Eksperimentaalne protsessivoog: Sulami koostise suhe – Valangi sulatamine – Valangi homogeniseerimine – Valangi saagimine toorikuteks – Profiilide ekstrusioon – Profiilide karastamine tootmisliinil – Kunstlik vanandamine – Katsekehade ettevalmistamine.
1.1 Valuploki ettevalmistamine
6082 alumiiniumisulamite koostiste rahvusvahelisest vahemikust valiti välja kolm kitsama kontrollvahemikuga koostist, mis on tähistatud kui 6082-/6082″, 6082-Z, sama Si elemendi sisaldusega. Mg elemendi sisaldus, y > z; Mn elemendi sisaldus, x > y > z; Cr, Ti elemendi sisaldus, x > y = z. Spetsiifilised sulami koostise sihtväärtused on esitatud tabelis 1. Valuplokkide valamine viidi läbi poolpideva vesijahutusega valamismeetodil, millele järgnes homogeniseerimine. Kõik kolm valuplokki homogeniseeriti tehase väljakujunenud süsteemi abil temperatuuril 560 °C 2 tundi veeudu jahutamisega.
1.2 Profiilide ekstrusioon
Ekstrusiooniprotsessi parameetreid kohandati vastavalt tooriku kuumutamistemperatuurile ja karastusjahutuskiirusele. Ekstrudeeritud profiilide ristlõige on näidatud joonisel 1. Ekstrusiooniprotsessi parameetrid on näidatud tabelis 2. Ekstrudeeritud profiilide vormimisstaatus on näidatud joonisel 2.
2. Testi tulemused ja analüüs
6082 alumiiniumisulami profiilide spetsiifiline keemiline koostis kolmes koostisevahemikus määrati Šveitsi ARL otselugemisspektromeetri abil, nagu on näidatud tabelis 3.
2.1 Jõudlustestimine
Võrdluseks uuriti kolme koostisega sulamiprofiili toimivust erinevate karastusmeetodite, identsete ekstrusiooniparameetrite ja vanandamisprotsesside korral.
2.1.1 Mehaaniline jõudlus
Pärast 8-tunnist kunstlikku vanandamist temperatuuril 175 °C võeti profiilide ekstrusioonisuunast standardproovid tõmbekatseteks, kasutades Shimadzu AG-X100 elektroonilist universaalset katsemasinat. Erinevate koostiste ja karastusmeetodite mehaaniline jõudlus pärast kunstlikku vanandamist on näidatud tabelis 4.
Tabelist 4 on näha, et kõigi profiilide mehaaniline jõudlus ületab riiklikke standardväärtusi. 6082-Z sulamist toorikutest valmistatud profiilidel oli väiksem purunemisjärgne pikenemine. 6082-7 sulamist toorikutest valmistatud profiilidel olid kõrgeimad mehaanilised jõudlusnäitajad. Erinevate tahke lahuse meetoditega valmistatud 6082-X sulamprofiilid näitasid kiire jahutamise ja karastamise meetodite korral paremaid omadusi.
2.1.2 Paindetugevuse katsetamine
Elektroonilise universaalse testimismasina abil viidi proovidega läbi kolmepunktilised paindekatsed ja paindetulemused on näidatud joonisel 3. Joonisel 3 on näidatud, et 6082-Z sulamist toorikutest valmistatud toodetel oli pinnal tugev apelsinikoor ja painutatud proovide tagaküljel pragusid. 6082-X sulamist toorikutest valmistatud toodetel oli parem paindeomadus, siledad pinnad ilma apelsinikooreta ja painutatud proovide tagaküljel ainult väikesed praod geomeetriliste tingimustega piiratud kohtades.
2.1.3 Suurendatud kontroll
Proove vaadeldi mikrostruktuuri analüüsimiseks Carl Zeiss AX10 optilise mikroskoobi all. Kolme koostisvahemiku sulamiprofiilide mikrostruktuuri analüüsi tulemused on näidatud joonisel 4. Joonis 4 näitab, et 6082-X vardast ja 6082-K sulamist toorikutelt valmistatud toodete terasuurus oli sarnane, kusjuures 6082-X sulamil oli veidi parem terasuurus võrreldes 6082-y sulamiga. 6082-Z sulamist toorikutelt valmistatud toodetel olid suuremad terasuurused ja paksemad ajukoore kihid, mis põhjustasid kergemini pinna apelsinikoort ja nõrgenesid sisemised metallisidemed.
2.2 Tulemuste analüüs
Eeltoodud katsetulemuste põhjal võib järeldada, et sulami koostise vahemiku disain mõjutab oluliselt ekstrudeeritud profiilide mikrostruktuuri, jõudlust ja vormitavust. Suurem Mg-elemendi sisaldus vähendab sulami plastilisust ja põhjustab ekstrusiooni ajal pragude teket. Suurem Mn-, Cr- ja Ti-sisaldus avaldab positiivset mõju mikrostruktuuri viimistlemisele, mis omakorda mõjutab positiivselt pinna kvaliteeti, paindeomadusi ja üldist jõudlust.
3. Kokkuvõte
Mg element mõjutab oluliselt 6082 alumiiniumsulami mehaanilisi omadusi. Suurem Mg sisaldus vähendab sulami plastilisust ja põhjustab pragude teket ekstrusiooni ajal.
Mn, Cr ja Ti mõjutavad positiivselt mikrostruktuuri, parandades ekstrudeeritud toodete pinnakvaliteeti ja paindeomadusi.
Erinevatel jahutusintensiivsustel on 6082 alumiiniumisulamist profiilide jõudlusele märgatav mõju. Autotööstuses tagab veeudu ja sellele järgneva jahutuse karastamine parema mehaanilise jõudluse ning profiilide kuju ja mõõtmete täpsuse.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 26. märts 2024
