Aligerar el peso de los automóviles es un objetivo compartido de la industria automovilística mundial. Aumentar el uso de materiales de aleación de aluminio en componentes automotrices es la dirección del desarrollo de vehículos modernos de nuevo tipo. La aleación de aluminio 6082 es una aleación de aluminio reforzada y tratable térmicamente con resistencia moderada, excelente formabilidad, soldabilidad, resistencia a la fatiga y resistencia a la corrosión. Esta aleación se puede extruir en tubos, varillas y perfiles, y se usa ampliamente en componentes automotrices, piezas estructurales soldadas, transporte y la industria de la construcción.
Actualmente, existe una investigación limitada sobre la aleación de aluminio 6082 para su uso en vehículos de nueva energía en China. Por lo tanto, este estudio experimental investiga los efectos del rango de contenido de elementos de aleación de aluminio 6082, los parámetros del proceso de extrusión, los métodos de enfriamiento, etc., sobre el rendimiento y la microestructura del perfil de aleación. Este estudio tiene como objetivo optimizar la composición de la aleación y los parámetros del proceso para producir materiales de aleación de aluminio 6082 adecuados para vehículos de nueva energía.
1. Materiales y métodos de prueba
Flujo del proceso experimental: Relación de composición de la aleación – Fusión de lingotes – Homogeneización de lingotes – Aserrado de lingotes en palanquillas – Extrusión de perfiles – Enfriamiento en línea de perfiles – Envejecimiento artificial – Preparación de probetas.
1.1 Preparación del lingote
Dentro de la gama internacional de composiciones de aleaciones de aluminio 6082, se seleccionaron tres composiciones con rangos de control más estrechos, etiquetadas como 6082-/6082″, 6082-Z, con el mismo contenido de elementos Si. contenido del elemento mg, y > z; Contenido del elemento Mn, x > y > z; Cr, contenido del elemento Ti, x > y = z. Los valores objetivo de composición de aleación específica se muestran en la Tabla 1. La fundición de lingotes se realizó utilizando un método de fundición semicontinuo con refrigeración por agua, seguido de un tratamiento de homogeneización. Los tres lingotes se homogeneizaron utilizando el sistema establecido en la fábrica a 560°C durante 2 horas con enfriamiento por niebla de agua.
1.2 Extrusión de Perfiles
Los parámetros del proceso de extrusión se ajustaron adecuadamente para la temperatura de calentamiento del tocho y la velocidad de enfriamiento del temple. La sección transversal de los perfiles extruidos se muestra en la Figura 1. Los parámetros del proceso de extrusión se muestran en la Tabla 2. El estado de formación de los perfiles extruidos se muestra en la Figura 2.
2.Resultados y análisis de las pruebas
La composición química específica de los perfiles de aleación de aluminio 6082 dentro de los tres rangos de composición se determinó utilizando un espectrómetro de lectura directa Swiss ARL, como se muestra en la Tabla 3.
2.1 Pruebas de rendimiento
Para comparar, se examinó el rendimiento de los perfiles de aleación de tres rangos de composición con diferentes métodos de enfriamiento, parámetros de extrusión idénticos y procesos de envejecimiento.
2.1.1 Rendimiento mecánico
Después del envejecimiento artificial a 175°C durante 8 horas, se tomaron muestras estándar de la dirección de extrusión de los perfiles para ensayos de tracción utilizando una máquina de ensayo universal electrónica Shimadzu AG-X100. El rendimiento mecánico después del envejecimiento artificial para diferentes composiciones y métodos de enfriamiento se muestra en la Tabla 4.
En la Tabla 4 se puede observar que el rendimiento mecánico de todos los perfiles supera los valores estándar nacionales. Los perfiles producidos a partir de palanquillas de aleación 6082-Z tuvieron un menor alargamiento después de la fractura. Los perfiles producidos a partir de palanquillas de aleación 6082-7 tuvieron el mayor rendimiento mecánico. Los perfiles de aleación 6082-X, con diferentes métodos de solución sólida, mostraron un mayor rendimiento con métodos de enfriamiento rápido.
2.1.2 Prueba de rendimiento de flexión
Usando una máquina de prueba universal electrónica, se realizaron pruebas de flexión de tres puntos en muestras, y los resultados de flexión se muestran en la Figura 3. La Figura 3 muestra que los productos producidos a partir de palanquillas de aleación 6082-Z tenían piel de naranja severa en la superficie y grietas en la superficie. parte posterior de las muestras dobladas. Los productos producidos a partir de palanquillas de aleación 6082-X tuvieron un mejor rendimiento de flexión, superficies lisas sin piel de naranja y solo pequeñas grietas en posiciones limitadas por condiciones geométricas en la parte posterior de las muestras dobladas.
2.1.3 Inspección con gran aumento
Las muestras se observaron bajo un microscopio óptico Carl Zeiss AX10 para análisis de microestructura. Los resultados del análisis de microestructura para los perfiles de aleación de tres rangos de composición se muestran en la Figura 4. La Figura 4 indica que el tamaño de grano de los productos producidos a partir de varillas 6082-X y palanquillas de aleación 6082-K fue similar, con un tamaño de grano ligeramente mejor en 6082-X. aleación en comparación con la aleación 6082-y. Los productos producidos a partir de palanquillas de aleación 6082-Z tenían tamaños de grano más grandes y capas de corteza más gruesas, lo que conducía más fácilmente a la aparición de piel de naranja en la superficie y debilitaba la unión metálica interna.
2.2 Análisis de resultados
Con base en los resultados de las pruebas anteriores, se puede concluir que el diseño del rango de composición de la aleación afecta significativamente la microestructura, el rendimiento y la formabilidad de los perfiles extruidos. Un mayor contenido de elementos de Mg reduce la plasticidad de la aleación y conduce a la formación de grietas durante la extrusión. Un mayor contenido de Mn, Cr y Ti tiene un efecto positivo en el refinado de la microestructura, lo que a su vez impacta positivamente en la calidad de la superficie, el rendimiento de flexión y el rendimiento general.
3.Conclusión
El elemento Mg afecta significativamente el rendimiento mecánico de la aleación de aluminio 6082. Un mayor contenido de Mg reduce la plasticidad de la aleación y conduce a la formación de grietas durante la extrusión.
Mn, Cr y Ti tienen un efecto positivo en el refinamiento de la microestructura, lo que mejora la calidad de la superficie y el rendimiento de flexión de los productos extruidos.
Las diferentes intensidades de enfriamiento tienen un impacto notable en el rendimiento de los perfiles de aleación de aluminio 6082. Para uso automotriz, la adopción de un proceso de enfriamiento de agua nebulizada seguido de enfriamiento por pulverización de agua proporciona un mejor rendimiento mecánico y garantiza la precisión dimensional y de forma de los perfiles.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 26 de marzo de 2024
