การลดน้ำหนักของรถยนต์ถือเป็นเป้าหมายร่วมกันของอุตสาหกรรมยานยนต์ทั่วโลก การเพิ่มการใช้วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมในชิ้นส่วนยานยนต์เป็นทิศทางของการพัฒนารถยนต์ประเภทใหม่ที่ทันสมัย อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 เป็นโลหะผสมอะลูมิเนียมเสริมความแข็งแรงที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อน มีความแข็งแรงปานกลาง ขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม เชื่อมได้ ทนต่อความล้า และทนต่อการกัดกร่อน โลหะผสมนี้สามารถอัดขึ้นรูปเป็นท่อ แท่ง และโปรไฟล์ได้ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนโครงสร้างเชื่อม การขนส่ง และอุตสาหกรรมการก่อสร้าง
ปัจจุบัน มีงานวิจัยจำกัดเกี่ยวกับอะลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 สำหรับใช้ในรถยนต์พลังงานใหม่ในประเทศจีน ดังนั้น การศึกษาเชิงทดลองนี้จึงศึกษาผลกระทบของช่วงปริมาณองค์ประกอบอะลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 พารามิเตอร์กระบวนการอัดขึ้นรูป วิธีการชุบแข็ง ฯลฯ ต่อประสิทธิภาพและโครงสร้างจุลภาคของโปรไฟล์โลหะผสม การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบของโลหะผสมและพารามิเตอร์กระบวนการเพื่อผลิตวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียม 6082 ที่เหมาะสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่
1. วัสดุและวิธีการทดสอบ
ผังกระบวนการทดลอง: อัตราส่วนองค์ประกอบของโลหะผสม – การหลอมแท่งโลหะ – การทำให้แท่งโลหะเป็นเนื้อเดียวกัน – การเลื่อยแท่งโลหะเป็นแท่งยาว – การอัดขึ้นรูปโปรไฟล์ – การชุบแข็งโปรไฟล์ในสายการผลิต – การบ่มตามธรรมชาติ – การเตรียมชิ้นงานทดสอบ
1.1 การเตรียมลิ่ม
ภายในกลุ่มส่วนประกอบอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 ในระดับสากล มีการเลือกองค์ประกอบสามรายการโดยมีช่วงการควบคุมที่แคบกว่า โดยมีป้ายกำกับเป็น 6082-/6082″, 6082-Z โดยมีเนื้อหาองค์ประกอบ Si เหมือนกัน เนื้อหาองค์ประกอบ Mg, y > z; เนื้อหาองค์ประกอบ Mn x > y > z; Cr, เนื้อหาองค์ประกอบ Ti, x > y = z ค่าเป้าหมายองค์ประกอบของโลหะผสมจำเพาะแสดงอยู่ในตารางที่ 1 การหล่อหลอมดำเนินการโดยใช้วิธีการหล่อเย็นด้วยน้ำกึ่งต่อเนื่อง ตามด้วยการบำบัดที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน แท่งโลหะทั้งสามถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้ระบบที่โรงงานตั้งไว้ที่อุณหภูมิ 560°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมงพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยละอองน้ำ
1.2 การอัดขึ้นรูปโปรไฟล์
พารามิเตอร์กระบวนการอัดรีดได้รับการปรับอย่างเหมาะสมสำหรับอุณหภูมิการให้ความร้อนของแท่งเหล็กและอัตราการเย็นตัวในการดับ ภาพตัดขวางของโปรไฟล์ที่ถูกอัดจะแสดงในรูปที่ 1 พารามิเตอร์กระบวนการอัดรีดจะแสดงในตารางที่ 2 สถานะการขึ้นรูปของโปรไฟล์ที่ถูกอัดจะแสดงในรูปที่ 2
2.ผลการทดสอบและการวิเคราะห์
องค์ประกอบทางเคมีเฉพาะของโปรไฟล์อะลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 ภายในช่วงองค์ประกอบสามช่วงถูกกำหนดโดยใช้สเปกโตรมิเตอร์แบบอ่านค่าโดยตรงของ Swiss ARL ดังแสดงในตารางที่ 3
2.1 การทดสอบประสิทธิภาพ
เพื่อเปรียบเทียบ ได้มีการตรวจสอบประสิทธิภาพของโปรไฟล์โลหะผสมที่มีช่วงองค์ประกอบทั้งสามด้วยวิธีการชุบแข็งที่ต่างกัน พารามิเตอร์การอัดขึ้นรูปที่เหมือนกัน และกระบวนการชราภาพ
2.1.1 สมรรถนะทางกล
หลังจากการบ่มที่อุณหภูมิ 175°C เป็นเวลา 8 ชั่วโมง ตัวอย่างมาตรฐานจะถูกนำมาจากทิศทางของการอัดขึ้นรูปโปรไฟล์สำหรับการทดสอบแรงดึงโดยใช้เครื่องทดสอบอเนกประสงค์อิเล็กทรอนิกส์ Shimadzu AG-X100 สมรรถนะทางกลหลังจากการชราภาพเทียมสำหรับองค์ประกอบและวิธีการดับที่แตกต่างกันแสดงไว้ในตารางที่ 4
จากตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าสมรรถนะทางกลของโปรไฟล์ทั้งหมดเกินกว่าค่ามาตรฐานแห่งชาติ โปรไฟล์ที่ผลิตจากเหล็กแท่งโลหะผสม 6082-Z มีการยืดตัวหลังจากการแตกหักต่ำกว่า โปรไฟล์ที่ผลิตจากเหล็กแท่งโลหะผสม 6082-7 มีประสิทธิภาพเชิงกลสูงสุด โปรไฟล์โลหะผสม 6082-X มีวิธีการแก้ปัญหาของแข็งที่แตกต่างกัน มีประสิทธิภาพที่สูงกว่าด้วยวิธีการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว
2.1.2 การทดสอบประสิทธิภาพการดัด
การทดสอบการดัดงอแบบสามจุดได้ดำเนินการกับตัวอย่างโดยใช้เครื่องทดสอบอเนกประสงค์อิเล็กทรอนิกส์ และผลการดัดจะแสดงในรูปที่ 3 รูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเหล็กแท่งโลหะผสม 6082-Z มีเปลือกส้มอย่างรุนแรงบนพื้นผิวและแตกร้าวบน ด้านหลังของตัวอย่างที่โค้งงอ ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเหล็กแท่งโลหะผสม 6082-X มีประสิทธิภาพการดัดงอที่ดีกว่า พื้นผิวเรียบไม่มีเปลือกส้ม และมีเพียงรอยแตกเล็กๆ เท่านั้นที่ตำแหน่งที่ถูกจำกัดด้วยเงื่อนไขทางเรขาคณิตที่ด้านหลังของตัวอย่างที่โค้งงอ
2.1.3 การตรวจสอบกำลังขยายสูง
ตัวอย่างถูกสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง Carl Zeiss AX10 สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค ผลการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคสำหรับโปรไฟล์โลหะผสมช่วงองค์ประกอบทั้งสามจะแสดงในรูปที่ 4 รูปที่ 4 บ่งชี้ว่าขนาดเกรนของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากแท่งโลหะผสม 6082-X และแท่งโลหะผสม 6082-K มีความคล้ายคลึงกัน โดยมีขนาดเกรนที่ดีขึ้นเล็กน้อยใน 6082-X โลหะผสมเมื่อเทียบกับโลหะผสม 6082-y ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเหล็กแท่งโลหะผสม 6082-Z มีขนาดเกรนที่ใหญ่ขึ้นและมีชั้นเยื่อหุ้มสมองที่หนาขึ้น ซึ่งนำไปสู่ผิวเปลือกส้มได้ง่ายขึ้นและพันธะโลหะภายในที่อ่อนแอลง
2.2 การวิเคราะห์ผลลัพธ์
จากผลการทดสอบข้างต้น สรุปได้ว่าการออกแบบช่วงองค์ประกอบของโลหะผสมส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างจุลภาค ประสิทธิภาพ และความสามารถในการขึ้นรูปของโปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูป ปริมาณองค์ประกอบ Mg ที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสมและทำให้เกิดรอยแตกร้าวในระหว่างการอัดขึ้นรูป ปริมาณ Mn, Cr และ Ti ที่สูงขึ้นมีผลในเชิงบวกต่อการปรับแต่งโครงสร้างจุลภาค ซึ่งจะส่งผลเชิงบวกต่อคุณภาพพื้นผิว ประสิทธิภาพการโก่งตัว และประสิทธิภาพโดยรวม
3.บทสรุป
องค์ประกอบ Mg มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพทางกลของอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 ปริมาณ Mg ที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสมและทำให้เกิดรอยแตกร้าวในระหว่างการอัดขึ้นรูป
Mn, Cr และ Ti มีผลเชิงบวกต่อการปรับแต่งโครงสร้างจุลภาค ส่งผลให้คุณภาพพื้นผิวดีขึ้นและประสิทธิภาพการโค้งงอของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูป
ความเข้มของการทำความเย็นที่แตกต่างกันมีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อประสิทธิภาพของโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 สำหรับการใช้งานในยานยนต์ การใช้กระบวนการดับตัวด้วยละอองน้ำตามด้วยการพ่นน้ำให้เย็นลง จะให้ประสิทธิภาพเชิงกลที่ดีขึ้น และรับประกันรูปร่างและมิติของโปรไฟล์
เรียบเรียงโดย May Jiang จาก MAT Aluminium
เวลาโพสต์: 26 มี.ค. 2024
