1.Uvod
Aluminijske legure srednje čvrstoće pokazuju povoljne karakteristike obrade, osjetljivost na gašenje, žilavost na udar i otpornost na koroziju. Oni se intenzivno koriste u raznim industrijama, kao što su elektronika i brodarstvo, za proizvodnju cijevi, šipki, profila i žica. Trenutno postoji sve veća potražnja za šipkama od 6082 aluminijske legure. Kako bismo zadovoljili zahtjeve tržišta i zahtjeve korisnika, proveli smo eksperimente na različitim procesima ekstruzijskog grijanja i procesima finalne toplinske obrade za šipke 6082-T6. Naš cilj je bio identificirati režim toplinske obrade koji zadovoljava zahtjeve mehaničkih performansi za ove šipke.
2. Eksperimentalni materijali i tok proizvodnog procesa
2.1 Eksperimentalni materijali
Ingoti za livenje veličine F162×500 proizvedeni su metodom polu-kontinuiranog livenja i podvrgnuti neujednačenom tretmanu. Metalurški kvalitet ingota je u skladu sa tehničkim standardima interne kontrole kompanije. Hemijski sastav legure 6082 prikazan je u tabeli 1.
2.2 Tok proizvodnog procesa
Eksperimentalne šipke 6082 imale su specifikaciju od F14mm. Kontejner za ekstruziju imao je prečnik F170mm sa dizajnom ekstruzije sa 4 rupe i koeficijentom ekstruzije 18,5. Specifični tok procesa uključivao je zagrijavanje ingota, ekstruziju, gašenje, ravnanje istezanjem i uzorkovanje, ravnanje valjaka, završno rezanje, umjetno starenje, inspekciju kvaliteta i isporuku.
3. Eksperimentalni ciljevi
Cilj ovog istraživanja bio je identificirati parametre procesa ekstruzijske toplinske obrade i završne parametre toplinske obrade koji utječu na performanse šipki 6082-T6, čime se u konačnici postižu zahtjevi standardnih performansi. Prema standardima, uzdužne mehaničke osobine legure 6082 trebale bi zadovoljiti specifikacije navedene u tabeli 2.
4. Eksperimentalni pristup
4.1 Ispitivanje termičke obrade ekstruzijom
Istraživanje toplinske obrade ekstruzijom prvenstveno se fokusiralo na efekte temperature ekstruzije ingota za livenje i temperature ekstruzijskog kontejnera na mehanička svojstva. Odabir specifičnih parametara detaljno je prikazan u Tabeli 3.
4.2 Ispitivanje čvrstog rastvora i termičke obrade starenja
Za proces termičke obrade čvrstog rastvora i starenja primenjen je ortogonalni eksperimentalni dizajn. Odabrani nivoi faktora dati su u tablici 4, s ortogonalnom tablicom dizajna označenom kao IJ9(34).
5.Rezultati i analiza
5.1 Ekstruzioni rezultati i analiza eksperimenata toplinske obrade
Rezultati eksperimenata termičke obrade ekstruzijom prikazani su u tablici 5 i slici 1. Za svaku grupu uzeto je devet uzoraka i utvrđeni su prosjeci njihovih mehaničkih performansi. Na osnovu metalografske analize i hemijskog sastava, utvrđen je režim termičke obrade: gašenje na 520°C 40 minuta i starenje na 165°C 12 sati. Iz tablice 5 i slike 1, može se primijetiti da kako su se temperatura ekstruzije ingota za livenje i temperatura ekstruzijskog spremnika povećavale, kako vlačna čvrstoća i granica popuštanja postupno raste. Najbolji rezultati postignuti su pri temperaturama ekstruzije od 450-500°C i temperaturi ekstruzijskog kontejnera od 450°C, što je zadovoljavalo standardne zahtjeve. To je bilo zbog efekta hladnog obradivog kaljenja na nižim temperaturama ekstruzije, uzrokujući lomove granica zrna i povećanu razgradnju čvrstog rastvora između A1 i Mn tokom zagrijavanja prije gašenja, što je dovelo do rekristalizacije. Kako se temperatura ekstruzije povećavala, krajnja čvrstoća Rm proizvoda značajno se poboljšala. Kada se temperatura spremnika za ekstruziju približi ili premaši temperaturu ingota, neravnomjerna deformacija se smanjuje, smanjujući dubinu prstenova krupnog zrna i povećavajući granicu tečenja Rm. Dakle, razumni parametri za ekstruzionu termičku obradu su: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C i temperatura ekstruzijskog kontejnera od 430-450°C.
5.2 Čvrsti rastvor i ortogonalni eksperimentalni rezultati i analiza starenja
Tablica 6 otkriva da su optimalni nivoi A3B1C2D3, sa gašenjem na 520°C, temperaturom umjetnog starenja između 165-170°C i trajanjem starenja od 12 sati, što rezultira visokom čvrstoćom i plastičnošću šipki. Proces gašenja stvara prezasićeni čvrsti rastvor. Na nižim temperaturama gašenja, koncentracija prezasićene čvrste otopine opada, što utječe na čvrstoću. Temperatura gašenja od oko 520°C značajno pojačava efekat jačanja čvrstog rastvora izazvanog gašenjem. Interval između gašenja i veštačkog starenja, odnosno skladištenja na sobnoj temperaturi, u velikoj meri utiče na mehanička svojstva. Ovo je posebno izraženo kod štapova koji se ne rastežu nakon gašenja. Kada interval između kaljenja i starenja prelazi 1 sat, čvrstoća, posebno granica popuštanja, značajno opada.
5.3 Metalografska mikrostrukturna analiza
Analize sa velikim uvećanjem i polarizovane analize sprovedene su na šipkama 6082-T6 pri temperaturama čvrstog rastvora od 520°C i 530°C. Fotografije sa velikim uvećanjem otkrile su ujednačenu precipitaciju jedinjenja sa ravnomerno raspoređenim obilnim česticama faze precipitata. Analiza polarizovanog svetla korišćenjem opreme Axiovert200 pokazala je jasne razlike u fotografijama strukture zrna. Centralno područje ima sitna i jednolična zrna, dok su rubovi pokazivali rekristalizaciju sa izduženim zrnima. To je zbog rasta kristalnih jezgri na visokim temperaturama, formirajući grube igličaste taloge.
6. Procjena proizvodne prakse
U stvarnoj proizvodnji, statistika mehaničkih performansi provedena je na 20 serija šipki i 20 serija profila. Rezultati su prikazani u tabelama 7 i 8. U stvarnoj proizvodnji, naš proces ekstruzije je izveden na temperaturama koje su rezultirale uzorcima stanja T6, a mehaničke performanse su zadovoljile ciljne vrijednosti.
7. Zaključak
(1) Parametri termičke obrade ekstruzijom: Temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C; temperatura ekstruzijskog kontejnera 430-450°C.
(2) Parametri završne termičke obrade: Optimalna temperatura čvrstog rastvora od 520-530°C; temperatura starenja na 165±5°C, trajanje starenja 12 sati; interval između gašenja i starenja ne bi trebao biti duži od 1 sata.
(3) Na osnovu praktične procjene, održivi proces toplinske obrade uključuje: temperaturu ekstruzije od 450-530°C, temperaturu ekstruzijskog kontejnera od 400-450°C; temperatura čvrstog rastvora 510-520°C; režim starenja od 155-170°C 12 sati; nema određenog ograničenja za interval između gašenja i starenja. Ovo se može uključiti u smjernice za rad procesa.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminium
Vrijeme objave: Mar-15-2024
