อิทธิพลของกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของแท่งอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 เกรดสูงที่อัดขึ้นรูป

2.2 การไหลของกระบวนการผลิต

แท่งทดลอง 6082 แท่ง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง Ф14 มม. ภาชนะอัดรีดมีเส้นผ่านศูนย์กลาง Ф170 มม. พร้อมการออกแบบการอัดรีดแบบ 4 รู และค่าสัมประสิทธิ์การอัดรีด 18.5 กระบวนการเฉพาะประกอบด้วยการให้ความร้อนแก่แท่งโลหะ การอัดรีด การชุบแข็ง การยืด การยืด และการสุ่มตัวอย่าง การยืดลูกกลิ้ง การตัดขั้นสุดท้าย การบ่มเทียม การตรวจสอบคุณภาพ และการจัดส่ง

3.วัตถุประสงค์การทดลอง

วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการระบุพารามิเตอร์ของกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีดและพารามิเตอร์การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแท่ง 6082-T6 เพื่อให้บรรลุข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพมาตรฐานในที่สุด ตามมาตรฐาน คุณสมบัติเชิงกลตามยาวของโลหะผสม 6082 ควรเป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในตารางที่ 2

4.แนวทางการทดลอง

4.1 การตรวจสอบการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีด

การวิจัยการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีดมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของอุณหภูมิการอัดรีดแท่งโลหะและอุณหภูมิภาชนะอัดรีดต่อคุณสมบัติเชิงกลเป็นหลัก การเลือกพารามิเตอร์เฉพาะมีรายละเอียดอยู่ในตารางที่ 3

4.2 การตรวจสอบการอบด้วยความร้อนด้วยสารละลายของแข็งและการเสื่อมสภาพ

การออกแบบการทดลองแบบตั้งฉากถูกนำมาใช้สำหรับสารละลายของแข็งและกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบเก่า ระดับปัจจัยที่เลือกแสดงอยู่ในตารางที่ 4 โดยตารางการออกแบบแบบตั้งฉากแสดงเป็น IJ9(34)

5.ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

5.1 ผลการทดลองและการวิเคราะห์การอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีด

ผลการทดลองการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีดแสดงในตารางที่ 5 และรูปที่ 1 โดยเก็บตัวอย่างเก้าตัวอย่างสำหรับแต่ละกลุ่ม และคำนวณหาค่าเฉลี่ยสมรรถนะเชิงกล จากการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาและองค์ประกอบทางเคมี ได้มีการกำหนดวิธีการอบชุบด้วยความร้อน ได้แก่ การชุบแข็งที่อุณหภูมิ 520°C เป็นเวลา 40 นาที และการบ่มที่อุณหภูมิ 165°C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง จากตารางที่ 5 และรูปที่ 1 พบว่าเมื่ออุณหภูมิการอัดรีดของแท่งโลหะและอุณหภูมิภาชนะอัดรีดเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงแรงดึงและความแข็งแรงครากจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้ที่อุณหภูมิการอัดรีด 450-500°C และอุณหภูมิภาชนะอัดรีด 450°C ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน สาเหตุนี้เกิดจากผลของการชุบแข็งด้วยความเย็นที่อุณหภูมิการอัดรีดต่ำ ทำให้เกิดการแตกของขอบเกรนและการสลายตัวของสารละลายของแข็งที่เพิ่มขึ้นระหว่าง A1 และ Mn ระหว่างการให้ความร้อนก่อนการชุบแข็ง ซึ่งนำไปสู่การตกผลึกใหม่ เมื่ออุณหภูมิการอัดรีดเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงสูงสุด (Rm) ของผลิตภัณฑ์ก็เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่ออุณหภูมิภาชนะอัดรีดเข้าใกล้หรือสูงกว่าอุณหภูมิแท่งโลหะ การเสียรูปที่ไม่สม่ำเสมอจะลดลง ทำให้ความลึกของวงแหวนเกรนหยาบลดลงและเพิ่มความแข็งแรงคราก (Rm) ดังนั้น พารามิเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีดคือ อุณหภูมิการอัดรีดแท่งโลหะอยู่ที่ 450-500°C และอุณหภูมิภาชนะอัดรีดอยู่ที่ 430-450°C

5.2 ผลการทดลองและการวิเคราะห์สารละลายของแข็งและการเสื่อมสภาพแบบตั้งฉาก

ตารางที่ 6 แสดงให้เห็นว่าระดับที่เหมาะสมคือ A3B1C2D3 โดยอุณหภูมิการชุบแข็ง (quenching temperature) 520°C อุณหภูมิการบ่มเทียม (artificial aging temperature) ระหว่าง 165-170°C และระยะเวลาการบ่ม 12 ชั่วโมง ส่งผลให้แท่งเหล็กมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูง กระบวนการชุบแข็งจะเกิดสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวด ที่อุณหภูมิการชุบแข็งต่ำ ความเข้มข้นของสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวดจะลดลง ส่งผลต่อความแข็งแรง อุณหภูมิการชุบแข็งประมาณ 520°C ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการเพิ่มความแข็งแรงของสารละลายของแข็งที่เกิดจากการชุบแข็งอย่างมีนัยสำคัญ ช่วงเวลาระหว่างการชุบแข็งและการบ่มเทียม เช่น การเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้อง มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแท่งเหล็กที่ไม่มีการยืดหลังจากการชุบแข็ง เมื่อช่วงเวลาระหว่างการชุบแข็งและการบ่มเทียมนานกว่า 1 ชั่วโมง ความแข็งแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงคราก (yield strength) จะลดลงอย่างมาก

5.3 การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคทางโลหะวิทยา

การวิเคราะห์กำลังขยายสูงและโพลาไรซ์ดำเนินการบนแท่ง 6082-T6 ที่อุณหภูมิสารละลายของแข็ง 520°C และ 530°C ภาพถ่ายกำลังขยายสูงแสดงให้เห็นการตกตะกอนสารประกอบที่สม่ำเสมอ โดยมีอนุภาคเฟสของตะกอนจำนวนมากกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ การวิเคราะห์แสงโพลาไรซ์โดยใช้อุปกรณ์ Axiovert200 แสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างชัดเจนในภาพถ่ายโครงสร้างเกรน บริเวณส่วนกลางแสดงเกรนขนาดเล็กและสม่ำเสมอ ในขณะที่ขอบแสดงการตกผลึกใหม่บางส่วนด้วยเกรนที่ยาวขึ้น ซึ่งเกิดจากการเติบโตของนิวเคลียสผลึกที่อุณหภูมิสูง ก่อให้เกิดตะกอนหยาบคล้ายเข็ม

6.การประเมินการปฏิบัติงานด้านการผลิต

ในการผลิตจริง เราได้ทำสถิติประสิทธิภาพเชิงกลของแท่งเหล็ก 20 ชุด และโปรไฟล์ 20 ชุด ผลลัพธ์แสดงไว้ในตารางที่ 7 และ 8 ในการผลิตจริง กระบวนการอัดรีดของเราดำเนินการที่อุณหภูมิที่ได้ตัวอย่างสถานะ T6 และประสิทธิภาพเชิงกลเป็นไปตามค่าเป้าหมาย

 

7.บทสรุป

(1) พารามิเตอร์การอบชุบด้วยความร้อนแบบอัดรีด: อุณหภูมิการอัดรีดแท่งโลหะอยู่ที่ 450-500°C; อุณหภูมิภาชนะอัดรีดอยู่ที่ 430-450°C

(2) พารามิเตอร์การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย: อุณหภูมิสารละลายของแข็งที่เหมาะสมคือ 520-530°C อุณหภูมิการบ่มคือ 165±5°C ระยะเวลาการบ่มคือ 12 ชั่วโมง ช่วงเวลาระหว่างการดับและการบ่มไม่ควรเกิน 1 ชั่วโมง

(3) จากการประเมินเชิงปฏิบัติ กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่เหมาะสมประกอบด้วย: อุณหภูมิการอัดรีด 450-530°C อุณหภูมิภาชนะอัดรีด 400-450°C อุณหภูมิสารละลายของแข็ง 510-520°C ระยะเวลาบ่ม 155-170°C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง โดยไม่มีข้อจำกัดเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับช่วงเวลาระหว่างการชุบแข็งและการบ่ม ซึ่งสามารถนำมารวมไว้ในแนวทางปฏิบัติของกระบวนการได้

แก้ไขโดย May Jiang จาก MAT Aluminum