O alixeiramento dos automóbiles é un obxectivo compartido da industria automobilística mundial. Aumentar o uso de materiais de aliaxe de aluminio en compoñentes de automoción é a dirección de desenvolvemento para os vehículos modernos de novo tipo. A aliaxe de aluminio 6082 é unha aliaxe de aluminio reforzada e tratable termicamente con resistencia moderada, excelente conformabilidade, soldabilidade, resistencia á fatiga e resistencia á corrosión. Esta aliaxe pódese extruír en tubos, varillas e perfís, e úsase amplamente en compoñentes de automoción, pezas estruturais soldadas, transporte e industria da construción.
Actualmente, hai pouca investigación sobre a aliaxe de aluminio 6082 para o seu uso en vehículos de novas enerxías na China. Polo tanto, este estudo experimental investiga os efectos do rango de contido de elementos da aliaxe de aluminio 6082, os parámetros do proceso de extrusión, os métodos de temperado, etc., no rendemento e a microestrutura do perfil da aliaxe. Este estudo ten como obxectivo optimizar a composición da aliaxe e os parámetros do proceso para producir materiais de aliaxe de aluminio 6082 axeitados para vehículos de novas enerxías.
1. Materiais e métodos de proba
Fluxo do proceso experimental: Relación de composición da aliaxe – Fusión de lingotes – Homoxeneización de lingotes – Serrado de lingotes en lingotes – Extrusión de perfís – Tempeo en liña de perfís – Envellecemento artificial – Preparación de probetas.
1.1 Preparación do lingote
Dentro da gama internacional de composicións de aliaxe de aluminio 6082, seleccionáronse tres composicións con rangos de control máis estreitos, etiquetadas como 6082-/6082″, 6082-Z, co mesmo contido de elementos Si. Contido de elementos Mg, y > z; contido de elementos Mn, x > y > z; contido de elementos Cr, Ti, x > y = z. Os valores obxectivo específicos da composición da aliaxe móstranse na Táboa 1. A fundición de lingotes realizouse mediante un método de fundición con arrefriamento semicontinuo por auga, seguido dun tratamento de homoxeneización. Os tres lingotes foron homoxeneizados mediante o sistema establecido da fábrica a 560 °C durante 2 horas con arrefriamento por néboa de auga.
1.2 Extrusión de perfís
Os parámetros do proceso de extrusión axustáronse axeitadamente para a temperatura de quecemento do lingote e a velocidade de arrefriamento por temple. A sección transversal dos perfís extruídos móstrase na Figura 1. Os parámetros do proceso de extrusión móstranse na Táboa 2. O estado de conformado dos perfís extruídos móstrase na Figura 2.
2. Resultados das probas e análise
A composición química específica dos perfís de aliaxe de aluminio 6082 dentro dos tres rangos de composición determinouse empregando un espectrómetro de lectura directa Swiss ARL, como se mostra na Táboa 3.
2.1 Probas de rendemento
Para comparar, examinouse o rendemento dos tres perfís de aliaxe de gama de composición con diferentes métodos de temple, parámetros de extrusión idénticos e procesos de envellecemento.
2.1.1 Rendemento mecánico
Tras o envellecemento artificial a 175 °C durante 8 horas, tomáronse mostras estándar desde a dirección de extrusión dos perfís para as probas de tracción empregando unha máquina de ensaios universal electrónica Shimadzu AG-X100. O rendemento mecánico tras o envellecemento artificial para diferentes composicións e métodos de temple móstrase na Táboa 4.
Na Táboa 4, pódese observar que o rendemento mecánico de todos os perfís supera os valores estándar nacionais. Os perfís producidos a partir de lingotes da aliaxe 6082-Z tiveron un menor alongamento despois da fractura. Os perfís producidos a partir de lingotes da aliaxe 6082-7 tiveron o maior rendemento mecánico. Os perfís da aliaxe 6082-X, con diferentes métodos de solución sólida, mostraron un maior rendemento con métodos de arrefriamento rápido.
2.1.2 Probas de rendemento á flexión
Empregando unha máquina de ensaio universal electrónica, realizáronse ensaios de flexión de tres puntos en mostras, e os resultados da flexión móstranse na Figura 3. A Figura 3 mostra que os produtos producidos a partir de lingotes da aliaxe 6082-Z presentaban unha forte pela de laranxa na superficie e gretas na parte traseira das mostras curvadas. Os produtos producidos a partir de lingotes da aliaxe 6082-X tiveron un mellor rendemento de flexión, superficies lisas sen pela de laranxa e só pequenas gretas en posicións limitadas por condicións xeométricas na parte traseira das mostras curvadas.
2.1.3 Inspección de gran aumento
Observáronse mostras cun microscopio óptico Carl Zeiss AX10 para a análise da microestrutura. Os resultados da análise da microestrutura para os tres perfís de aliaxe de rango de composición móstranse na Figura 4. A Figura 4 indica que o tamaño de gran dos produtos producidos a partir de barras de aliaxe 6082-X e lingotes de aliaxe 6082-K foi similar, cun tamaño de gran lixeiramente mellor na aliaxe 6082-X en comparación coa aliaxe 6082-y. Os produtos producidos a partir de lingotes de aliaxe 6082-Z tiñan tamaños de gran maiores e capas de córtex máis grosas, o que provocaba máis facilmente a pela de laranxa superficial e o debilitamento da unión metálica interna.
2.2 Análise de resultados
Baseándose nos resultados das probas anteriores, pódese concluír que o deseño do rango de composición da aliaxe afecta significativamente á microestrutura, ao rendemento e á conformabilidade dos perfís extruídos. Un maior contido de elementos Mg reduce a plasticidade da aliaxe e leva á formación de gretas durante a extrusión. Un maior contido de Mn, Cr e Ti ten un efecto positivo no refinamento da microestrutura, o que á súa vez inflúe positivamente na calidade da superficie, no rendemento á flexión e no rendemento xeral.
3. Conclusión
O elemento Mg afecta significativamente o rendemento mecánico da aliaxe de aluminio 6082. Un maior contido de Mg reduce a plasticidade da aliaxe e leva á formación de gretas durante a extrusión.
O Mn, o Cr e o Ti teñen un efecto positivo no refinamento da microestrutura, o que leva a unha mellora da calidade superficial e do rendemento de flexión dos produtos extruídos.
As diferentes intensidades de arrefriamento por temple teñen un impacto notable no rendemento dos perfís de aliaxe de aluminio 6082. Para o uso na automoción, a adopción dun proceso de temple con néboa de auga seguido de arrefriamento por pulverización de auga proporciona un mellor rendemento mecánico e garante a precisión da forma e as dimensións dos perfís.
Editado por May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicación: 26 de marzo de 2024
