1. Sissejuhatus
Keskmise tugevusega alumiiniumisulamitel on soodsad töötlemisomadused, karastustundlikkus, löögikindlus ja korrosioonikindlus. Neid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, näiteks elektroonikas ja merenduses, torude, varraste, profiilide ja traatide tootmiseks. Praegu on 6082 alumiiniumisulamist varraste järele üha suurem nõudlus. Turu ja kasutajate nõuete rahuldamiseks viisime läbi katseid 6082-T6 varraste erinevate ekstrusioonkuumutusprotsesside ja lõplike kuumtöötlusprotsesside kohta. Meie eesmärk oli leida kuumtöötlusrežiim, mis vastab nende varraste mehaanilistele jõudlusnõuetele.
2. Eksperimentaalsed materjalid ja tootmisprotsessi voog
2.1 Eksperimentaalsed materjalid
Valuplokid mõõtudega Ф162×500 valmistati poolpideva valamise meetodil ja töödeldi ebaühtlaselt. Valuplokkide metallurgiline kvaliteet vastas ettevõtte sisekontrolli tehnilistele standarditele. 6082 sulami keemiline koostis on esitatud tabelis 1.
2.2 Tootmisprotsessi voog
Eksperimentaalsete 6082 varraste spetsifikatsioon oli Ф14 mm. Ekstrusioonimahuti läbimõõt oli Ф170 mm, ekstrusioonikonstruktsioon oli 4 auguga ja ekstrusioonitegur 18,5. Spetsiifiline protsessivoog hõlmas valuploki kuumutamist, ekstrusiooni, karastamist, venitamist, sirgendamist ja proovivõtmist, rull-sirgendamist, lõplikku lõikamist, kunstlikku vanandamist, kvaliteedikontrolli ja tarnimist.
3. Eksperimentaalsed eesmärgid
Selle uuringu eesmärk oli kindlaks teha ekstrusioonikuumtöötlusprotsessi parameetrid ja lõplikud kuumtöötlusparameetrid, mis mõjutavad 6082-T6 varraste jõudlust, saavutades lõppkokkuvõttes standardsed jõudlusnõuded. Standardite kohaselt peaksid 6082 sulami pikisuunalised mehaanilised omadused vastama tabelis 2 loetletud spetsifikatsioonidele.
4. Eksperimentaalne lähenemine
4.1 Ekstrusioonikuumtöötluse uuring
Ekstrusioonikuumtöötluse uuring keskendus peamiselt valuploki ekstrusioonitemperatuuri ja ekstrusioonimahuti temperatuuri mõjule mehaanilistele omadustele. Konkreetsed parameetrite valikud on esitatud tabelis 3.
4.2 Tahke lahuse ja vananemise kuumtöötluse uuring
Tahke lahuse ja vanandamise kuumtöötlusprotsessi jaoks kasutati ortogonaalset eksperimentaalset disaini. Valitud teguritasemed on esitatud tabelis 4, kus ortogonaalse disaini tabel on tähistatud kui IJ9(34).
5. Tulemused ja analüüs
5.1 Ekstrusioonikuumtöötluse katse tulemused ja analüüs
Ekstrusioonikuumtöötluskatsete tulemused on esitatud tabelis 5 ja joonisel 1. Igast rühmast võeti üheksa proovi ja määrati nende mehaaniliste omaduste keskmised väärtused. Metallograafilise analüüsi ja keemilise koostise põhjal kehtestati kuumtöötlusrežiim: karastamine temperatuuril 520 °C 40 minutit ja vanandamine temperatuuril 165 °C 12 tundi. Tabelist 5 ja jooniselt 1 on näha, et valuploki ekstrusioonitemperatuuri ja ekstrusioonimahuti temperatuuri tõustes suurenesid järk-järgult nii tõmbetugevus kui ka voolavuspiir. Parimad tulemused saadi ekstrusioonitemperatuuridel 450–500 °C ja ekstrusioonimahuti temperatuuril 450 °C, mis vastas standardnõuetele. See oli tingitud külmtöötlemiskõvenemise mõjust madalamatel ekstrusioonitemperatuuridel, mis põhjustas terade piiride pragusid ja suurendas tahke lahuse lagunemist A1 ja Mn vahel kuumutamisel enne karastamist, mis viis rekristalliseerumiseni. Ekstrusioonitemperatuuri tõustes paranes toote piirtugevus Rm oluliselt. Kui ekstrusioonimahuti temperatuur lähenes valuploki temperatuurile või ületas seda, vähenes ebaühtlane deformatsioon, vähendades jämedate terarõngaste sügavust ja suurendades voolavuspiiri Rm. Seega on ekstrusioonkuumtöötluse mõistlikud parameetrid: valuploki ekstrusioonitemperatuur 450–500 °C ja ekstrusioonimahuti temperatuur 430–450 °C.
5.2 Tahke lahuse ja vananemise ortogonaalsete eksperimentaalsete tulemuste ja analüüsi tulemused
Tabel 6 näitab, et optimaalsed tasemed on A3B1C2D3, karastamise temperatuur on 520 °C, kunstliku vanandamise temperatuur on vahemikus 165–170 °C ja vanandamise kestus 12 tundi, mis annab varrastele suure tugevuse ja plastilisuse. Karastamisprotsess moodustab üleküllastunud tahke lahuse. Madalamatel karastustemperatuuridel üleküllastunud tahke lahuse kontsentratsioon väheneb, mis mõjutab tugevust. Umbes 520 °C karastustemperatuur suurendab oluliselt karastamisest tingitud tahke lahuse tugevdamise mõju. Karastamise ja kunstliku vanandamise vaheline ajavahemik, st toatemperatuuril säilitamine, mõjutab oluliselt mehaanilisi omadusi. See on eriti ilmne varraste puhul, mida pärast karastamist ei venitata. Kui karastamise ja vanandamise vaheline ajavahemik ületab 1 tunni, väheneb tugevus, eriti voolavuspiir, oluliselt.
5.3 Metallograafiline mikrostruktuuri analüüs
6082-T6 varrastega viidi läbi suure suurendusega ja polariseeritud analüüsid tahke lahuse temperatuuridel 520 °C ja 530 °C. Suure suurendusega fotod näitasid ühtlast ühendi sadestumist, kus rohkelt sademefaasi osakesi oli ühtlaselt jaotunud. Axiovert200 seadmega tehtud polariseeritud valguse analüüs näitas terade struktuuri fotodel selgeid erinevusi. Keskosas olid näha väikesed ja ühtlased terad, servades aga piklike teradega ümberkristalliseerumine. See on tingitud kristallituumade kasvust kõrgetel temperatuuridel, moodustades jämedaid nõelataolisi saendikuid.
6. Tootmispraktika hindamine
Tegelikus tootmises viidi läbi mehaanilise jõudluse statistika 20 varraste ja 20 profiilide partiil. Tulemused on esitatud tabelites 7 ja 8. Tegelikus tootmises viidi meie ekstrusiooniprotsess läbi temperatuuridel, mille tulemuseks olid T6-olekus proovid ja mehaaniline jõudlus vastas sihtväärtustele.
7. Kokkuvõte
(1) Ekstrusiooni kuumtöötlusparameetrid: valuplokkide ekstrusioonitemperatuur 450–500 °C; ekstrusioonimahuti temperatuur 430–450 °C.
(2) Lõplikud kuumtöötlusparameetrid: optimaalne tahke lahuse temperatuur 520–530 °C; vanandamise temperatuur 165 ± 5 °C, vanandamise kestus 12 tundi; karastamise ja vanandamise vaheline intervall ei tohiks ületada 1 tundi.
(3) Praktilise hinnangu põhjal hõlmab sobiv kuumtöötlusprotsess järgmist: ekstrusioonitemperatuur 450–530 °C, ekstrusioonimahuti temperatuur 400–450 °C; tahke lahuse temperatuur 510–520 °C; vanandamisrežiim 155–170 °C 12 tunni jooksul; karastamise ja vanandamise vahelise ajavahemiku osas konkreetset piirangut ei ole. Selle saab lisada protsessi käitamise suunistesse.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 15. märts 2024
