1. Увод
Алуминијумске легуре средње чврстоће показују повољне карактеристике обраде, осетљивост на каљење, ударну жилавост и отпорност на корозију. Широко се користе у разним индустријама, као што су електроника и поморство, за производњу цеви, шипки, профила и жица. Тренутно постоји све већа потражња за шипкама од легуре алуминијума 6082. Да бисмо задовољили захтеве тржишта и захтеве корисника, спровели смо експерименте на различитим процесима загревања екструзијом и процесима завршне термичке обраде за шипке од легуре 6082-Т6. Наш циљ је био да идентификујемо режим термичке обраде који задовољава захтеве механичких перформанси за ове шипке.
2. Експериментални материјали и ток производног процеса
2.1 Експериментални материјали
Ливени инготи величине Ф162×500 произведени су методом полуконтинуираног ливења и подвргнути су неравномерној обради. Металуршки квалитет ингота је у складу са техничким стандардима интерне контроле компаније. Хемијски састав легуре 6082 приказан је у Табели 1.
2.2 Ток производног процеса
Експерименталне шипке 6082 имале су спецификацију од Ф14 мм. Контејнер за екструзију имао је пречник од Ф170 мм са дизајном екструзије са 4 рупе и коефицијентом екструзије од 18,5. Специфични ток процеса обухватао је загревање ингота, екструзију, каљење, истезање, исправљање и узорковање, исправљање ваљцима, завршно сечење, вештачко старење, контролу квалитета и испоруку.
3. Експериментални циљеви
Циљ ове студије био је да се идентификују параметри процеса термичке обраде екструзијом и коначни параметри термичке обраде који утичу на перформансе шипки 6082-Т6, чиме се на крају постижу стандардни захтеви за перформансе. Према стандардима, уздужна механичка својства легуре 6082 треба да испуњавају спецификације наведене у Табели 2.
4. Експериментални приступ
4.1 Истраживање термичке обраде екструзијом
Истраживање термичке обраде екструзијом првенствено се фокусирало на утицај температуре екструзије ливених ингота и температуре екструзионог контејнера на механичка својства. Избор специфичних параметара детаљно је описан у Табели 3.
4.2 Истраживање чврстих раствора и термичке обраде старењем
За процес термичке обраде чврстог раствора и старења коришћен је ортогонални експериментални дизајн. Изабрани нивои фактора дати су у Табели 4, где је табела ортогоналног дизајна означена као IJ9(34).
5. Резултати и анализа
5.1 Резултати и анализа експеримента термичке обраде екструзијом
Резултати експеримената термичке обраде екструзијом приказани су у Табели 5 и на Слици 1. Узето је девет узорака за сваку групу и одређени су њихови просечни механички перформансе. На основу металографске анализе и хемијског састава, утврђен је режим термичке обраде: каљење на 520°C током 40 минута и старење на 165°C током 12 сати. Из Табеле 5 и Слике 1 може се видети да су се, како се температура екструзије ливених ингота и температура екструзионог контејнера повећавале, и затезна чврстоћа и граница течења постепено повећавале. Најбољи резултати су добијени на температурама екструзије од 450-500°C и температури екструзионог контејнера од 450°C, што је испуњавало стандардне захтеве. То је било због ефекта хладног очвршћавања на нижим температурама екструзије, што је узроковало преломе граница зрна и повећано разлагање чврстог раствора између А1 и Mn током загревања пре каљења, што је довело до рекристализације. Како се температура екструзије повећавала, гранична чврстоћа Rm производа се значајно побољшавала. Када се температура екструзионог контејнера приближила или прешла температуру ингота, неравномерна деформација се смањивала, смањујући дубину прстенова крупних зрна и повећавајући границу течења Rm. Дакле, разумни параметри за термичку обраду екструзијом су: температура екструзије ингота од 450-500°C и температура екструзионог контејнера од 430-450°C.
5.2 Експериментални резултати и анализа чврстих раствора и старења у ортогоналном облику
Табела 6 показује да су оптимални нивои A3B1C2D3, са каљењем на 520°C, температуром вештачког старења између 165-170°C и трајањем старења од 12 сати, што резултира високом чврстоћом и пластичношћу шипки. Процес каљења формира презасићени чврсти раствор. На нижим температурама каљења, концентрација презасићеног чврстог раствора се смањује, што утиче на чврстоћу. Температура каљења од око 520°C значајно појачава ефекат ојачавања чврстог раствора изазваног каљењем. Интервал између каљења и вештачког старења, тј. складиштење на собној температури, у великој мери утиче на механичка својства. Ово је посебно изражено код шипки које нису истегнуте након каљења. Када интервал између каљења и старења пређе 1 сат, чврстоћа, посебно граница течења, значајно се смањује.
5.3 Металографска микроструктурна анализа
Анализе са великим увећањем и поларизоване анализе спроведене су на шипкама 6082-T6 на температурама чврстог раствора од 520°C и 530°C. Фотографије са великим увећањем откриле су једнообразно таложење једињења са обилним честицама фазе талога равномерно распоређеним. Анализа поларизованог светла коришћењем опреме Axiovert200 показала је изразите разлике у фотографијама структуре зрна. Централно подручје је приказивало мала и једнообразна зрна, док су ивице показивале извесну рекристализацију са издуженим зрнима. То је због раста кристалних језгара на високим температурама, формирајући грубе игличасте талоге.
6. Процена производне праксе
У стварној производњи, статистика механичких перформанси је спроведена на 20 серија шипки и 20 серија профила. Резултати су приказани у табелама 7 и 8. У стварној производњи, наш процес екструзије је изведен на температурама које су резултирале узорцима у стању Т6, а механичке перформансе су испуниле циљне вредности.
7. Закључак
(1) Параметри термичке обраде екструзијом: температура екструзије ингота од 450-500°C; температура посуде за екструзију од 430-450°C.
(2) Параметри коначне термичке обраде: Оптимална температура чврстог раствора од 520-530°C; температура старења на 165±5°C, трајање старења 12 сати; интервал између каљења и старења не би требало да прелази 1 сат.
(3) На основу практичне процене, одржив процес термичке обраде укључује: температуру екструзије од 450-530°C, температуру посуде за екструзију од 400-450°C; температуру чврстог раствора од 510-520°C; режим старења од 155-170°C током 12 сати; нема специфичног ограничења интервала између каљења и старења. Ово се може укључити у смернице за рад процеса.
Уредила Меј Ђијанг из МАТ Алуминијума
Време објаве: 15. март 2024.
