1. Ievads
Vidējas stiprības alumīnija sakausējumiem ir labvēlīgas apstrādes īpašības, rūdīšanas jutība, triecienizturība un izturība pret koroziju. Tos plaši izmanto dažādās nozarēs, piemēram, elektronikā un jūrniecībā, cauruļu, stieņu, profilu un stiepļu ražošanā. Pašlaik pieaug pieprasījums pēc 6082 alumīnija sakausējuma stieņiem. Lai apmierinātu tirgus pieprasījumu un lietotāju prasības, mēs veicām eksperimentus ar dažādiem ekstrūzijas sildīšanas procesiem un galīgās termiskās apstrādes procesiem 6082-T6 stieņiem. Mūsu mērķis bija noteikt termiskās apstrādes režīmu, kas atbilst šo stieņu mehāniskajām veiktspējas prasībām.
2. Eksperimentālie materiāli un ražošanas procesa plūsma
2.1 Eksperimentālie materiāli
Liešanas stieņi ar izmēru Ф162×500 tika izgatavoti, izmantojot pusnepārtrauktās liešanas metodi, un pakļauti nevienmērīgai apstrādei. Lietņu metalurģiskā kvalitāte atbilda uzņēmuma iekšējās kontroles tehniskajiem standartiem. 6082 sakausējuma ķīmiskais sastāvs ir parādīts 1. tabulā.
2.2 Ražošanas procesa plūsma
Eksperimentālajiem 6082 stieņiem bija specifikācija Ф14 mm. Ekstrūzijas konteinera diametrs bija Ф170 mm, ekstrūzijas konstrukcija ar 4 caurumiem un ekstrūzijas koeficients 18,5. Konkrētā procesa plūsma ietvēra lietņa karsēšanu, ekstrūziju, rūdīšanu, stiepšanu, taisnošanu un paraugu ņemšanu, taisnošanu ar veltņiem, galīgo griešanu, mākslīgo novecošanu, kvalitātes pārbaudi un piegādi.
3. Eksperimentālie mērķi
Šī pētījuma mērķis bija noteikt ekstrūzijas termiskās apstrādes procesa parametrus un galīgās termiskās apstrādes parametrus, kas ietekmē 6082-T6 stieņu veiktspēju, galu galā sasniedzot standarta veiktspējas prasības. Saskaņā ar standartiem 6082 sakausējuma gareniskajām mehāniskajām īpašībām jāatbilst 2. tabulā uzskaitītajām specifikācijām.
4. Eksperimentāla pieeja
4.1 Ekstrūzijas termiskās apstrādes izpēte
Ekstrūzijas termiskās apstrādes pētījumā galvenā uzmanība tika pievērsta liešanas stieņa ekstrūzijas temperatūras un ekstrūzijas konteinera temperatūras ietekmei uz mehāniskajām īpašībām. Konkrēto parametru izvēle ir sīki aprakstīta 3. tabulā.
4.2 Cietvielu šķīduma un novecošanas termiskās apstrādes izpēte
Cietvielu šķīduma un novecošanas termiskās apstrādes procesam tika izmantots ortogonāls eksperimentāls dizains. Izvēlētie faktoru līmeņi ir norādīti 4. tabulā, kur ortogonālā dizaina tabula ir apzīmēta ar IJ9(34).
5. Rezultāti un analīze
5.1 Ekstrūzijas termiskās apstrādes eksperimenta rezultāti un analīze
Ekstrūzijas termiskās apstrādes eksperimentu rezultāti ir parādīti 5. tabulā un 1. attēlā. Katrai grupai tika paņemti deviņi paraugi, un tika noteikti to vidējie mehāniskie raksturlielumi. Pamatojoties uz metalogrāfisko analīzi un ķīmisko sastāvu, tika noteikts termiskās apstrādes režīms: rūdīšana 520 °C temperatūrā 40 minūtes un novecošana 165 °C temperatūrā 12 stundas. No 5. tabulas un 1. attēla var redzēt, ka, palielinoties liešanas stieņa ekstrūzijas temperatūrai un ekstrūzijas trauka temperatūrai, pakāpeniski palielinājās gan stiepes izturība, gan tecēšanas robeža. Vislabākie rezultāti tika iegūti ekstrūzijas temperatūrā 450–500 °C un ekstrūzijas trauka temperatūrā 450 °C, kas atbilda standarta prasībām. Tas bija saistīts ar aukstās sacietēšanas ietekmi zemākās ekstrūzijas temperatūrās, izraisot graudu robežlūzumus un palielinātu cietvielu šķīduma sadalīšanos starp A1 un Mn karsēšanas laikā pirms rūdīšanas, kas noveda pie pārkristalizācijas. Palielinoties ekstrūzijas temperatūrai, ievērojami uzlabojās produkta robežizturība Rm. Kad ekstrūzijas trauka temperatūra tuvojās vai pārsniedza stieņa temperatūru, nevienmērīgā deformācija samazinājās, samazinot rupjo graudu gredzenu dziļumu un palielinot tecēšanas robežu Rm. Tādējādi saprātīgi ekstrūzijas termiskās apstrādes parametri ir: lietņu ekstrūzijas temperatūra 450–500 °C un ekstrūzijas konteinera temperatūra 430–450 °C.
5.2 Cietvielu šķīduma un novecošanas ortogonālie eksperimentālie rezultāti un analīze
6. tabulā redzams, ka optimālie līmeņi ir A3B1C2D3, rūdot 520 °C temperatūrā, mākslīgās novecošanas temperatūrā no 165 līdz 170 °C un novecošanas ilgumā 12 stundas, kā rezultātā stieņiem ir augsta izturība un plastiskums. Rūdīšanas procesā veidojas pārsātināts cietais šķīdums. Zemākā rūdīšanas temperatūrā pārsātinātā cietā šķīduma koncentrācija samazinās, ietekmējot izturību. Rūdīšanas temperatūra aptuveni 520 °C ievērojami pastiprina rūdīšanas izraisītās cietā šķīduma stiprināšanas efektu. Intervāls starp rūdīšanu un mākslīgo novecošanu, t. i., uzglabāšana istabas temperatūrā, ievērojami ietekmē mehāniskās īpašības. Tas ir īpaši izteikti stieņiem, kas pēc rūdīšanas netiek stiepti. Ja intervāls starp rūdīšanu un novecošanu pārsniedz 1 stundu, izturība, īpaši tecēšanas robeža, ievērojami samazinās.
5.3 Metalogrāfiskā mikrostruktūras analīze
Ar 6082-T6 stieņiem cietvielu šķīduma temperatūrā 520 °C un 530 °C tika veiktas liela palielinājuma un polarizācijas analīzes. Liela palielinājuma fotoattēli atklāja vienmērīgu savienojuma nogulsnēšanos ar vienmērīgi izkliedētām, bagātīgām nogulšņu fāzes daļiņām. Polarizētās gaismas analīze, izmantojot Axiovert200 aprīkojumu, uzrādīja būtiskas atšķirības graudu struktūras fotoattēlos. Centrālajā zonā bija redzami mazi un vienmērīgi graudi, savukārt malās bija vērojama zināma pārkristalizācija ar pagarinātiem graudiem. Tas ir saistīts ar kristālu kodolu augšanu augstās temperatūrās, veidojot rupjas, adatai līdzīgas nogulsnes.
6. Ražošanas prakses novērtējums
Faktiskajā ražošanā mehāniskās veiktspējas statistika tika veikta 20 stieņu partijām un 20 profilu partijām. Rezultāti ir parādīti 7. un 8. tabulā. Faktiskajā ražošanā mūsu ekstrūzijas process tika veikts temperatūrās, kā rezultātā tika iegūti T6 stāvokļa paraugi, un mehāniskā veiktspēja atbilda mērķa vērtībām.
7. Secinājums
(1) Ekstrūzijas termiskās apstrādes parametri: lietņu ekstrūzijas temperatūra 450–500 °C; ekstrūzijas trauka temperatūra 430–450 °C.
(2) Galīgie termiskās apstrādes parametri: optimālā cietā šķīduma temperatūra 520–530 °C; novecošanas temperatūra 165 ± 5 °C, novecošanas ilgums 12 stundas; intervāls starp dzēšanu un novecošanu nedrīkst pārsniegt 1 stundu.
(3) Pamatojoties uz praktisku novērtējumu, dzīvotspējīgais termiskās apstrādes process ietver: ekstrūzijas temperatūru 450–530 °C, ekstrūzijas trauka temperatūru 400–450 °C; cietā šķīduma temperatūru 510–520 °C; novecošanas režīmu 155–170 °C temperatūrā 12 stundas; nav īpaša ierobežojuma attiecībā uz intervālu starp dzēšanu un novecošanu. To var iekļaut procesa darbības vadlīnijās.
Rediģēja Meja Dzjana no MAT Aluminum
Publicēšanas laiks: 2024. gada 15. marts
