קלילת משקל של כלי רכב היא מטרה משותפת של תעשיית הרכב העולמית. הגברת השימוש בחומרי סגסוגת אלומיניום ברכיבי רכב היא כיוון הפיתוח של כלי רכב מודרניים וחדשים. סגסוגת אלומיניום 6082 היא סגסוגת אלומיניום מחוזקת הניתנת לטיפול בחום, בעלת חוזק בינוני, יכולת עיצוב, יכולת ריתוך, עמידות בפני עייפות ועמידות בפני קורוזיה מצוינים. ניתן לעצב סגסוגת זו לצינורות, מוטות ופרופילים, והיא נמצאת בשימוש נרחב ברכיבי רכב, חלקים מבניים מרותכים, תחבורה ותעשיית הבנייה.
נכון לעכשיו, קיים מחקר מוגבל על סגסוגת אלומיניום 6082 לשימוש בכלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה בסין. לכן, מחקר ניסיוני זה בוחן את ההשפעות של טווח תכולת אלמנטים בסגסוגת אלומיניום 6082, פרמטרי תהליך ההבלטה, שיטות הריכוך וכו', על ביצועי פרופיל הסגסוגת והמיקרו-מבנה שלה. מחקר זה נועד לייעל את הרכב הסגסוגת ופרמטרי התהליך כדי לייצר חומרי סגסוגת אלומיניום 6082 המתאימים לרכבי אנרגיה חדשים.
1. חומרי בדיקה ושיטות
זרימת תהליך ניסיונית: יחס הרכב סגסוגת - התכת מטילי מתכת - הומוגניזציה של מטילי מתכת - ניסור מטילי מתכת לבלטים - שיחול פרופילים - קירור פרופילים בקו - הזדקנות מלאכותית - הכנת דגימות בדיקה.
1.1 הכנת מטילי
בתוך הטווח הבינלאומי של הרכבי סגסוגת אלומיניום 6082, נבחרו שלושה הרכבים עם טווחי בקרה צרים יותר, המסומנים כ-6082-/6082″, 6082-Z, עם אותה תכולת יסוד Si. תכולת יסוד Mg, y > z; תכולת יסוד Mn, x > y > z; תכולת יסוד Cr ו-Ti, x > y = z. ערכי היעד הספציפיים של הרכב הסגסוגת מוצגים בטבלה 1. יציקת מטילי אלומיניום בוצעה בשיטת יציקה קירור מים חצי רציפה, ולאחר מכן טיפול הומוגניזציה. כל שלושת המטילים עברו הומוגניזציה באמצעות המערכת שהוקמה במפעל ב-560°C למשך שעתיים עם קירור בערפל מים.
1.2 שחול פרופילים
פרמטרי תהליך השיחול הותאמו בהתאם לטמפרטורת החימום של הבילטים ולקצב הקירור של השכבה. חתך הרוחב של הפרופילים השיחול מוצג באיור 1. פרמטרי תהליך השיחול מוצגים בטבלה 2. מצב העיצוב של הפרופילים השיחול מוצג באיור 2.
2. תוצאות בדיקה וניתוח
ההרכב הכימי הספציפי של פרופילי סגסוגת האלומיניום 6082 בשלושת טווחי ההרכב נקבע באמצעות ספקטרומטר קריאה ישיר ARL שוויצרי, כפי שמוצג בטבלה 3.
2.1 בדיקות ביצועים
לשם השוואה, נבדקו הביצועים של שלושת פרופילי הסגסוגות בטווח ההרכבים עם שיטות כיבוי שונות, פרמטרי שיחול זהים ותהליכי הזדקנות.
2.1.1 ביצועים מכניים
לאחר הזדקנות מלאכותית בטמפרטורה של 175 מעלות צלזיוס למשך 8 שעות, נלקחו דגימות סטנדרטיות מכיוון האקסטרוזיה של הפרופילים לצורך בדיקת מתיחה באמצעות מכונת בדיקה אלקטרונית אוניברסלית מדגם Shimadzu AG-X100. ביצועים מכניים לאחר הזדקנות מלאכותית עבור הרכבים ושיטות כיבוי שונות מוצגים בטבלה 4.
מטבלה 4 ניתן לראות כי הביצועים המכניים של כל הפרופילים עולים על ערכי התקן הלאומי. פרופילים שיוצרו מבילטים מסגסוגת 6082-Z היו בעלי התארכות נמוכה יותר לאחר שבר. פרופילים שיוצרו מבילטים מסגסוגת 6082-7 היו בעלי הביצועים המכניים הגבוהים ביותר. פרופילים מסגסוגת 6082-X, בשיטות תמיסה מוצקה שונות, הציגו ביצועים גבוהים יותר בשיטות קירור מהירות.
2.1.2 בדיקת ביצועי כיפוף
באמצעות מכונת בדיקה אלקטרונית אוניברסלית, נערכו בדיקות כיפוף תלת-נקודות על דגימות, ותוצאות הכיפוף מוצגות באיור 3. איור 3 מראה כי מוצרים שיוצרו מבילטים מסגסוגת 6082-Z הראו קליפת תפוז חמורה על פני השטח וסדקים בגב הדגימות הכפופות. מוצרים שיוצרו מבילטים מסגסוגת 6082-X הציגו ביצועי כיפוף טובים יותר, משטחים חלקים ללא קליפת תפוז, וסדקים קטנים בלבד במיקומים המוגבלים על ידי תנאים גיאומטריים בגב הדגימות הכפופות.
2.1.3 בדיקה בהגדלה גבוהה
דגימות נצפו תחת מיקרוסקופ אופטי Carl Zeiss AX10 לצורך ניתוח מיקרו-מבנה. תוצאות ניתוח המיקרו-מבנה עבור שלושת פרופילי הסגסוגות בטווח ההרכב מוצגות באיור 4. איור 4 מצביע על כך שגודל הגרעינים של מוצרים שיוצרו ממוט 6082-X ומבילטים מסגסוגת 6082-K היה דומה, עם גודל גרגירים מעט טוב יותר בסגסוגת 6082-X בהשוואה לסגסוגת 6082-y. מוצרים שיוצרו מבילטים מסגסוגת 6082-Z היו בעלי גדלי גרגירים גדולים יותר ושכבות קליפה עבות יותר, מה שהוביל ביתר קלות לקליפת תפוז על פני השטח ולקשר מתכת פנימי מוחלש.
2.2 ניתוח תוצאות
בהתבסס על תוצאות הבדיקה לעיל, ניתן להסיק כי תכנון טווח הרכב הסגסוגות משפיע באופן משמעותי על המיקרו-מבנה, הביצועים ויכולת העיצוב של פרופילים שעברו שיחול. תכולה מוגברת של יסודות מגנזיום מפחיתה את גמישות הסגסוגת ומובילה להיווצרות סדקים במהלך השיחול. תכולה גבוהה יותר של מגנזיום, כרום וגלקסיה משפיעה לטובה על עידון המיקרו-מבנה, אשר בתורו משפיעה לטובה על איכות פני השטח, ביצועי הכיפוף והביצועים הכוללים.
3. סיכום
יסוד המגנזיום משפיע באופן משמעותי על הביצועים המכניים של סגסוגת אלומיניום 6082. תכולת מגנזיום מוגברת מפחיתה את גמישות הסגסוגת ומובילה להיווצרות סדקים במהלך האקסטרוזיה.
ל-Mn, Cr ו-Ti יש השפעה חיובית על עידון המיקרו-מבנה, מה שמוביל לשיפור איכות פני השטח וביצועי הכיפוף של מוצרים אקסטרודיים.
עוצמות קירור שונות של חימום יש השפעה ניכרת על ביצועי פרופילי סגסוגת אלומיניום 6082. לשימוש ברכב, אימוץ תהליך קירור של ערפל מים ולאחריו קירור בהתזה של מים מספק ביצועים מכניים טובים יותר ומבטיח את דיוק הצורה והממדים של הפרופילים.
נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum
זמן פרסום: 26 במרץ 2024
