1. מבוא
סגסוגות אלומיניום בעלות חוזק בינוני מציגות מאפייני עיבוד נוחים, רגישות מרווה, קשיחות פגיעה ועמידות בפני קורוזיה. הם מועסקים רבות בתעשיות שונות, כגון אלקטרוניקה וימית, לייצור צינורות, מוטות, פרופילים וחוטים. נכון לעכשיו, יש ביקוש הולך וגובר למוטות סגסוגת אלומיניום 6082. כדי לענות על דרישות השוק ודרישות המשתמש, ערכנו ניסויים בתהליכי חימום שונים באקסטרוזיה ותהליכי טיפול סופיים בחום עבור ברים 6082-T6. המטרה שלנו הייתה לזהות משטר טיפול בחום שעומד בדרישות הביצועים המכאניים של הסורגים הללו.
2. חומרים ניסויים וזרימת תהליך ייצור
2.1 חומרים ניסיוניים
מטילי יציקה בגודל Ф162×500 יוצרו בשיטת יציקה חצי רציפה ועברו טיפול לא אחיד. האיכות המתכתית של המטילים עמדה בתקנים הטכניים של בקרה פנימית של החברה. ההרכב הכימי של סגסוגת 6082 מוצג בטבלה 1.
2.2 זרימת תהליך ייצור
לסרגלי 6082 הניסויים היה מפרט של Ф14 מ"מ. למיכל האקסטרוזיה היה קוטר של Ф170 מ"מ עם עיצוב שחול של 4 חורים ומקדם שחול של 18.5. זרימת התהליך הספציפית כללה חימום המטיל, שחול, מרווה, יישור ודגימה מתיחה, יישור רולר, חיתוך סופי, יישון מלאכותי, בדיקת איכות ואספקה.
3. מטרות ניסוי
מטרת מחקר זה הייתה לזהות את הפרמטרים של תהליך טיפול בחום בשחול ופרמטרים סופיים של טיפול בחום המשפיעים על הביצועים של ברים 6082-T6, ובסופו של דבר להשיג דרישות ביצועים סטנדרטיות. על פי התקנים, המאפיינים המכניים האורכיים של סגסוגת 6082 צריכות לעמוד במפרטים המפורטים בטבלה 2.
4. גישה נסיונית
4.1 חקירת טיפול בחום בשיחול
חקירת טיפול החום בשיחול התמקדה בעיקר בהשפעות של טמפרטורת שחול יציקה וטמפרטורת מיכל האקסטרוזיה על תכונות מכניות. בחירות הפרמטרים הספציפיות מפורטות בטבלה 3.
4.2 תחקיר מוצק וטיפול בחום
תכנון ניסיוני אורתוגונלי הופעל עבור הפתרון המוצק ותהליך הטיפול בחום ההזדקנות. רמות הגורמים שנבחרו מסופקות בטבלה 4, כאשר טבלת העיצוב האורתוגונלית מסומנת כ-IJ9(34).
5.תוצאות וניתוח
5.1 תוצאות וניתוח של טיפול בחום בשיחול
התוצאות של ניסויי טיפול בחום בשחול מוצגות בטבלה 5 ובאיור 1. נלקחו תשע דגימות עבור כל קבוצה, ונקבעו ממוצעי הביצועים המכניים שלהן. בהתבסס על ניתוח מטאלוגרפי והרכב כימי, נקבע משטר טיפול בחום: כיבוי ב-520 מעלות צלזיוס למשך 40 דקות ויישון ב-165 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות. מטבלה 5 ואיור 1, ניתן להבחין כי ככל שטמפרטורת שחול מטילי היציקה וטמפרטורת מיכל האקסטרוזיה עלו, הן חוזק המתיחה והן חוזק התפוקה גדלו בהדרגה. התוצאות הטובות ביותר התקבלו בטמפרטורות אקסטרוזיה של 450-500 מעלות צלזיוס ובטמפרטורת מיכל אקסטרוזיה של 450 מעלות צלזיוס, שעמדו בדרישות התקן. זה נבע מההשפעה של התקשות עבודה קרה בטמפרטורות אקסטרוזיה נמוכות יותר, גרימת שברים בגבול התבואה ופירוק מוגבר של תמיסה מוצקה בין A1 ל-Mn במהלך החימום לפני הכיווה, מה שמוביל להתגבשות מחדש. ככל שטמפרטורת האקסטרוזיה עלתה, החוזק האולטימטיבי Rm של המוצר השתפר משמעותית. כאשר טמפרטורת מיכל האקסטרוזיה התקרבה או עלתה לטמפרטורת המטיל, דפורמציה לא אחידה ירדה, והקטינה את עומקן של טבעות גרגר גס והגדילה את חוזק התפוקה Rm. לפיכך, הפרמטרים הסבירים לטיפול בחום באקסטרוזיה הם: טמפרטורת שחול מטיל של 450-500 מעלות צלזיוס וטמפרטורת מיכל שחול של 430-450 מעלות צלזיוס.
5.2 תוצאות וניתוח ניסויים אורתוגונליים של פתרון מוצק והזדקנות
טבלה 6 חושפת שהרמות האופטימליות הן A3B1C2D3, עם כיבוי ב-520 מעלות צלזיוס, טמפרטורת יישון מלאכותי בין 165-170 מעלות צלזיוס ומשך יישון של 12 שעות, וכתוצאה מכך חוזק ופלסטיות גבוהים של הסורגים. תהליך ההמרה יוצר תמיסה מוצקה על-רוויה. בטמפרטורות מרווה נמוכות יותר, ריכוז התמיסה המוצקה העל-רוויה יורד, ומשפיע על החוזק. טמפרטורת כיבוי של סביב 520 מעלות צלזיוס משפרת משמעותית את ההשפעה של חיזוק תמיסה מוצקה המושרה על ידי כיבוי. המרווח בין כיבוי להזדקנות מלאכותית, כלומר אחסון בטמפרטורת החדר, משפיע רבות על התכונות המכניות. זה בולט במיוחד עבור מוטות שאינם נמתחים לאחר ההמרה. כאשר המרווח בין כיבוי להזדקנות עולה על שעה, החוזק, במיוחד חוזק התפוקה, פוחת באופן משמעותי.
5.3 ניתוח מיקרו-מבנה מטלוגרפי
ניתוחים בהגדלה גבוהה ומקוטבים בוצעו על ברים 6082-T6 בטמפרטורות תמיסה מוצקה של 520 מעלות צלזיוס ו-530 מעלות צלזיוס. תמונות בהגדלה גבוהה חשפו משקעים תרכובים אחידים עם חלקיקי שלב המשקעים בשפע מפוזרים באופן שווה. ניתוח אור מקוטב באמצעות ציוד Axiovert200 הראה הבדלים ברורים בתצלומי מבנה הגרגרים. השטח המרכזי הציג גרגירים קטנים ואחידים, בעוד שבשוליים הופיעו התגבשות מסוימת עם גרגירים מוארכים. הסיבה לכך היא צמיחה של גרעיני גביש בטמפרטורות גבוהות, ויוצרים משקעים גסים דמויי מחט.
6. הערכת עיסוק בהפקה
בייצור בפועל, בוצעו סטטיסטיקות ביצועים מכניות על 20 קבוצות של ברים ו-20 קבוצות של פרופילים. התוצאות מוצגות בטבלאות 7 ו-8. בייצור בפועל, תהליך האקסטרוזיה שלנו בוצע בטמפרטורות שהובילו לדגימות מצב T6, והביצועים המכניים עמדו בערכי היעד.
7.מסקנה
(1) פרמטרים של טיפול בחום שחול: טמפרטורת שחול של מטיל של 450-500 מעלות צלזיוס; טמפרטורת מיכל שחול של 430-450 מעלות צלזיוס.
(2) פרמטרים סופיים של טיפול בחום: טמפרטורת תמיסה מוצקה אופטימלית של 520-530 מעלות צלזיוס; טמפרטורת יישון ב-165±5 מעלות צלזיוס, משך יישון של 12 שעות; המרווח בין כיבוי להזדקנות לא יעלה על שעה אחת.
(3) בהתבסס על הערכה מעשית, תהליך טיפול בחום בר-קיימא כולל: טמפרטורת אקסטרוזיה של 450-530 מעלות צלזיוס, טמפרטורת מיכל שחול של 400-450 מעלות צלזיוס; טמפרטורת תמיסה מוצקה של 510-520 מעלות צלזיוס; משטר הזדקנות של 155-170 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות; אין הגבלה ספציפית על המרווח בין כיבוי להזדקנות. ניתן לשלב זאת בהנחיות התפעול של התהליך.
עריכה מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminium
זמן פרסום: 15-3-2024
