1. מבוא
סגסוגות אלומיניום בעלות חוזק בינוני מציגות מאפייני עיבוד נוחים, רגישות לכיבוי, קשיחות פגיעות ועמידות בפני קורוזיה. הן נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות שונות, כגון אלקטרוניקה וימי, לייצור צינורות, מוטות, פרופילים וחוטים. כיום, יש ביקוש גובר למוטות מסגסוגת אלומיניום 6082. כדי לענות על דרישות השוק ודרישות המשתמשים, ערכנו ניסויים בתהליכי חימום שונים של שחול ותהליכי טיפול בחום סופיים עבור מוטות 6082-T6. מטרתנו הייתה לזהות משטר טיפול בחום העונה על דרישות הביצועים המכניים עבור מוטות אלה.
2. חומרים ניסיוניים וזרימת תהליך הייצור
2.1 חומרים ניסיוניים
מטילי יציקה בגודל Ф162×500 יוצרו בשיטת יציקה חצי רציפה ועברו טיפול לא אחיד. האיכות המתכתית של המטילים עמדה בתקני הבקרה הטכניים הפנימיים של החברה. ההרכב הכימי של סגסוגת 6082 מוצג בטבלה 1.
2.2 זרימת תהליך הייצור
למוטות הניסויים מדגם 6082 היה מפרט של 14 מ"מ Ф. מיכל השיחול היה בקוטר של 170 מ"מ Ф עם עיצוב שיחול בעל 4 חורים ומקדם שיחול של 18.5. תהליך התהליך הספציפי כלל חימום המטיל, שיחול, מרווה, מתיחה, יישור ודגימה, יישור גלילים, חיתוך סופי, הזדקנות מלאכותית, בדיקת איכות ומסירה.
3. מטרות ניסוייות
מטרת מחקר זה הייתה לזהות את פרמטרי תהליך טיפול החום באבלוט ואת פרמטרי טיפול החום הסופיים המשפיעים על ביצועי מוטות 6082-T6, ובכך להשיג בסופו של דבר את דרישות הביצועים הסטנדרטיות. על פי התקנים, התכונות המכניות האורכיות של סגסוגת 6082 צריכות לעמוד במפרטים המפורטים בטבלה 2.
4. גישה ניסיונית
4.1 חקירת טיפול בחום באקראי
חקירת טיפול החום באקסטרוזיה התמקדה בעיקר בהשפעות טמפרטורת האקסטרוזיה של מטילי יציקה וטמפרטורת מיכל האקסטרוזיה על תכונות מכניות. בחירות הפרמטרים הספציפיות מפורטות בטבלה 3.
4.2 חקירת טיפול בחום בתמיסה מוצקה ובטיפול בהזדקנות
תכנון ניסיוני אורתוגונלי יושם עבור תהליך הטיפול בחום בתמיסה מוצקה ובזקנה. רמות הגורם שנבחרו מוצגות בטבלה 4, כאשר טבלת התכנון האורתוגונלית מסומנת כ-IJ9(34).
5. תוצאות וניתוח
5.1 תוצאות וניתוח ניסוי טיפול בחום באקראי
תוצאות ניסויי טיפול החום באבלוסט מוצגות בטבלה 5 ובאיור 1. נלקחו תשע דגימות מכל קבוצה, וממוצעי הביצועים המכניים שלהן נקבעו. בהתבסס על ניתוח מטלוגרפי והרכב כימי, נקבע משטר טיפול בחום: קיטור ב-520 מעלות צלזיוס למשך 40 דקות ויישון ב-165 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות. מטבלה 5 ומאיור 1, ניתן לראות שככל שטמפרטורת הבלוסט של מטיל היציקה וטמפרטורת מיכל הבלוסט עלו, גם חוזק המתיחה וגם חוזק הכניעה עלו בהדרגה. התוצאות הטובות ביותר התקבלו בטמפרטורות בלוסט של 450-500 מעלות צלזיוס ובטמפרטורת מיכל בלוסט של 450 מעלות צלזיוס, אשר עמדו בדרישות התקן. זאת בשל השפעת התקשות בעבודה קרה בטמפרטורות בלוסט נמוכות יותר, שגרמה לסדקים בגבולות הגרעינים ולפירוק מוגבר של תמיסה מוצקה בין A1 ל-Mn במהלך החימום לפני הקילוט, מה שהוביל להתגבשות מחדש. ככל שטמפרטורת הבלוסט עלתה, החוזק הסופי Rm של המוצר השתפר משמעותית. כאשר טמפרטורת מיכל השיחול התקרבה או חרגה מטמפרטורת המטיל, העיוות הלא אחיד ירד, מה שהפחית את עומק טבעות הגרעין הגס והגדיל את חוזק הכניעה Rm. לפיכך, הפרמטרים הסבירים לטיפול בחום של שיחול הם: טמפרטורת שיחול מטיל של 450-500°C וטמפרטורת מיכל השיחול של 430-450°C.
5.2 תוצאות וניתוח של ניסויים אורתוגונליים בתמיסה מוצקה והזדקנות
טבלה 6 מגלה כי הרמות האופטימליות הן A3B1C2D3, עם קפיאה ב-520°C, טמפרטורת הזדקנות מלאכותית בין 165-170°C, ומשך הזדקנות של 12 שעות, וכתוצאה מכך חוזק ופלסטיות גבוהים של המוטות. תהליך הקפיאה יוצר תמיסה מוצקה רוויה יתר על המידה. בטמפרטורות קפיאה נמוכות יותר, ריכוז התמיסה המוצקה הרוויה יתר על המידה יורד, מה שמשפיע על החוזק. טמפרטורת קפיאה של כ-520°C משפרת משמעותית את השפעת חיזוק התמיסה המוצקה הנגרמת על ידי קפיאה. המרווח בין קפיאה להזדקנות מלאכותית, כלומר אחסון בטמפרטורת החדר, משפיע מאוד על התכונות המכניות. זה בולט במיוחד עבור מוטות שאינם נמתחים לאחר הקפיאה. כאשר המרווח בין קפיאה להזדקנות עולה על שעה אחת, החוזק, ובמיוחד חוזק הכניעה, יורד משמעותית.
5.3 ניתוח מיקרו-מבנה מטלוגרפי
ניתוחים בהגדלה גבוהה ובקיטוב נערכו על מוטות 6082-T6 בטמפרטורות תמיסה מוצקה של 520°C ו-530°C. תמונות בהגדלה גבוהה גילו משקעים אחידים של תרכובת עם חלקיקי פאזה של משקעים בשפע המפוזרים באופן שווה. ניתוח אור מקוטב באמצעות ציוד Axiovert200 הראה הבדלים ברורים בתמונות מבנה הגרעינים. האזור המרכזי הציג גרגירים קטנים ואחידים, בעוד שהקצוות הציגו התגבשות מחדש מסוימת עם גרגירים מוארכים. זאת בשל גדילת גרעיני גביש בטמפרטורות גבוהות, היוצרים משקעים גסים דמויי מחט.
6. הערכת שיטות ייצור
בייצור בפועל, נערכו סטטיסטיקות ביצועים מכניים על 20 אצוות של מוטות ו-20 אצוות של פרופילים. התוצאות מוצגות בטבלאות 7 ו-8. בייצור בפועל, תהליך האקסטרוזיה שלנו בוצע בטמפרטורות שהביאו לדגימות במצב T6, והביצועים המכניים עמדו בערכי היעד.
7. סיכום
(1) פרמטרים של טיפול בחום של שחול: טמפרטורת שחול של מטילי 450-500 מעלות צלזיוס; טמפרטורת מיכל שחול של 430-450 מעלות צלזיוס.
(2) פרמטרים סופיים לטיפול בחום: טמפרטורת תמיסה מוצקה אופטימלית של 520-530 מעלות צלזיוס; טמפרטורת יישון של 165±5 מעלות צלזיוס, משך יישון של 12 שעות; המרווח בין כיבוי ליישון לא יעלה על שעה אחת.
(3) בהתבסס על הערכה מעשית, תהליך טיפול בחום בר-קיימא כולל: טמפרטורת שיחול של 450-530 מעלות צלזיוס, טמפרטורת מיכל שיחול של 400-450 מעלות צלזיוס; טמפרטורת תמיסה מוצקה של 510-520 מעלות צלזיוס; משטר יישון של 155-170 מעלות צלזיוס למשך 12 שעות; אין הגבלה ספציפית על המרווח בין כיבוי ליישון. ניתן לשלב זאת בהנחיות תפעול התהליך.
נערך על ידי מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminum
זמן פרסום: 15 במרץ 2024
