L’alleggerimento delle automobili è un obiettivo condiviso dall’industria automobilistica globale. L'aumento dell'uso di materiali in lega di alluminio nei componenti automobilistici è la direzione di sviluppo dei moderni veicoli di nuovo tipo. La lega di alluminio 6082 è una lega di alluminio rinforzata e trattabile termicamente con resistenza moderata, eccellente formabilità, saldabilità, resistenza alla fatica e resistenza alla corrosione. Questa lega può essere estrusa in tubi, barre e profili ed è ampiamente utilizzata nei componenti automobilistici, nelle parti strutturali saldate, nei trasporti e nell'industria delle costruzioni.
Attualmente, la ricerca sulla lega di alluminio 6082 da utilizzare nei veicoli a nuova energia in Cina è limitata. Pertanto, questo studio sperimentale indaga gli effetti della gamma di contenuti degli elementi della lega di alluminio 6082, dei parametri del processo di estrusione, dei metodi di tempra, ecc., sulle prestazioni e sulla microstruttura del profilo della lega. Questo studio mira a ottimizzare la composizione della lega e i parametri di processo per produrre materiali in lega di alluminio 6082 adatti ai veicoli a nuova energia.
1. Materiali e metodi di prova
Flusso del processo sperimentale: Rapporto di composizione della lega – Fusione lingotti – Omogeneizzazione lingotti – Segatura lingotti in billette – Estrusione di profili – Tempra in linea di profili – Invecchiamento artificiale – Preparazione dei provini.
1.1 Preparazione del lingotto
All'interno della gamma internazionale di composizioni della lega di alluminio 6082, sono state selezionate tre composizioni con intervalli di controllo più ristretti, etichettate come 6082-/6082″, 6082-Z, con lo stesso contenuto di elementi Si. Contenuto dell'elemento Mg, y > z; Mn contenuto dell'elemento, x > y > z; Cr, contenuto di elementi Ti, x > y = z. I valori target specifici della composizione della lega sono mostrati nella Tabella 1. La colata del lingotto è stata eseguita utilizzando un metodo di colata semicontinuo con raffreddamento ad acqua, seguito da un trattamento di omogeneizzazione. Tutti e tre i lingotti sono stati omogeneizzati utilizzando il sistema consolidato della fabbrica a 560°C per 2 ore con raffreddamento a nebbia d'acqua.
1.2 Estrusione di Profili
I parametri del processo di estrusione sono stati regolati adeguatamente per la temperatura di riscaldamento della billetta e la velocità di raffreddamento della tempra. La sezione trasversale dei profili estrusi è mostrata nella Figura 1. I parametri del processo di estrusione sono mostrati nella Tabella 2. Lo stato di formatura dei profili estrusi è mostrato nella Figura 2.
2.Risultati e analisi dei test
La composizione chimica specifica dei profili in lega di alluminio 6082 all'interno dei tre intervalli di composizione è stata determinata utilizzando uno spettrometro a lettura diretta Swiss ARL, come mostrato nella Tabella 3.
2.1 Test delle prestazioni
Per confrontare, sono state esaminate le prestazioni dei profili di lega di tre gamme di composizione con diversi metodi di tempra, parametri di estrusione identici e processi di invecchiamento.
2.1.1 Prestazioni meccaniche
Dopo invecchiamento artificiale a 175°C per 8 ore, sono stati prelevati provini standard dalla direzione di estrusione dei profili per prove di trazione utilizzando una macchina di prova universale elettronica Shimadzu AG-X100. Le prestazioni meccaniche dopo l'invecchiamento artificiale per diverse composizioni e metodi di tempra sono mostrate nella Tabella 4.
Dalla Tabella 4 si può vedere che le prestazioni meccaniche di tutti i profili superano i valori standard nazionali. I profili prodotti da billette in lega 6082-Z presentavano un allungamento inferiore dopo la frattura. I profili prodotti da billette in lega 6082-7 avevano le prestazioni meccaniche più elevate. I profili in lega 6082-X, con diversi metodi di soluzione solida, hanno mostrato prestazioni più elevate con metodi di raffreddamento rapido.
2.1.2 Test delle prestazioni di flessione
Utilizzando una macchina di prova elettronica universale, sono stati condotti test di flessione su tre punti sui campioni e i risultati di flessione sono mostrati nella Figura 3. La Figura 3 mostra che i prodotti realizzati con billette in lega 6082-Z presentavano una grave buccia d'arancia sulla superficie e fessurazioni sulla superficie. retro dei campioni piegati. I prodotti realizzati con billette in lega 6082-X presentavano prestazioni di piegatura migliori, superfici lisce senza buccia d'arancia e solo piccole crepe in posizioni limitate dalle condizioni geometriche sul retro dei campioni piegati.
2.1.3 Ispezione ad alto ingrandimento
I campioni sono stati osservati al microscopio ottico Carl Zeiss AX10 per l'analisi della microstruttura. I risultati dell'analisi microstrutturale per i tre profili di lega della gamma di composizione sono mostrati nella Figura 4. La Figura 4 indica che la dimensione del grano dei prodotti realizzati con barre 6082-X e billette in lega 6082-K era simile, con una dimensione del grano leggermente migliore nel 6082-X lega rispetto alla lega 6082-y. I prodotti realizzati con billette in lega 6082-Z avevano granulometrie più grandi e strati di corteccia più spessi, che portavano più facilmente alla buccia d'arancia superficiale e all'indebolimento dei legami metallici interni.
2.2 Analisi dei risultati
Sulla base dei risultati dei test di cui sopra, si può concludere che la progettazione della gamma di composizione della lega influisce in modo significativo sulla microstruttura, sulle prestazioni e sulla formabilità dei profili estrusi. Un maggiore contenuto di elementi Mg riduce la plasticità della lega e porta alla formazione di crepe durante l'estrusione. Un contenuto più elevato di Mn, Cr e Ti ha un effetto positivo sull'affinamento della microstruttura, che a sua volta ha un impatto positivo sulla qualità della superficie, sulle prestazioni di flessione e sulle prestazioni generali.
3.Conclusione
L'elemento Mg influisce in modo significativo sulle prestazioni meccaniche della lega di alluminio 6082. Un maggiore contenuto di Mg riduce la plasticità della lega e porta alla formazione di crepe durante l'estrusione.
Mn, Cr e Ti hanno un effetto positivo sul perfezionamento della microstruttura, portando a una migliore qualità della superficie e alle prestazioni di piegatura dei prodotti estrusi.
Diverse intensità di raffreddamento di tempra hanno un impatto notevole sulle prestazioni dei profili in lega di alluminio 6082. Per l'uso automobilistico, l'adozione di un processo di tempra con acqua nebulizzata seguito da un raffreddamento a spruzzo d'acqua fornisce migliori prestazioni meccaniche e garantisce la forma e la precisione dimensionale dei profili.
A cura di May Jiang di MAT Aluminium
Orario di pubblicazione: 26 marzo 2024
