6063 álblendi tilheyrir lágblanduðu Al-Mg-Si röð hitameðhöndlaðrar álblöndu. Það hefur framúrskarandi útpressunarmótunarafköst, góða tæringarþol og alhliða vélræna eiginleika. Það er einnig mikið notað í bílaiðnaðinum vegna auðveldrar oxunarlitunar. Með hröðun þróun léttra bíla hefur notkun 6063 álblöndur útpressunarefna í bílaiðnaðinum einnig aukist enn frekar.
Örbygging og eiginleikar pressuðu efna verða fyrir áhrifum af samsettum áhrifum útpressunarhraða, útpressunarhitastigs og útpressunarhlutfalls. Meðal þeirra er extrusion hlutfallið aðallega ákvarðað af extrusion þrýstingi, framleiðslu skilvirkni og framleiðslubúnaði. Þegar útpressunarhlutfallið er lítið er aflögun málmblöndunnar lítil og fágun örbyggingar er ekki augljós; Með því að auka útpressunarhlutfallið er hægt að betrumbæta kornin verulega, brjóta upp grófan annan áfanga, fá samræmda örbyggingu og bæta vélræna eiginleika málmblöndunnar.
6061 og 6063 álblöndur gangast undir kraftmikla endurkristöllun meðan á útpressunarferlinu stendur. Þegar útpressunarhitastigið er stöðugt, þegar útpressunarhlutfallið eykst, minnkar kornastærðin, styrkingarfasinn er fínt dreift og togstyrkur og lenging málmblöndunnar eykst í samræmi við það; Hins vegar, eftir því sem útpressunarhlutfallið eykst, eykst útpressunarkrafturinn sem þarf fyrir útpressunarferlið einnig, sem veldur meiri hitauppstreymi, sem veldur því að innra hitastig málmblöndunnar hækkar og afköst vörunnar minnkar. Þessi tilraun rannsakar áhrif útpressunarhlutfalls, sérstaklega stórs útpressunarhlutfalls, á örbyggingu og vélræna eiginleika 6063 álblöndu.
1 Tilraunaefni og aðferðir
Tilraunaefnið er 6063 álblendi og efnasamsetningin er sýnd í töflu 1. Upprunaleg stærð hleifsins er Φ55 mm×165 mm, og það er unnið í útpressu með stærðinni Φ50 mm×150 mm eftir einsleitni meðferð við 560 ℃ í 6 klst. Bílan er hituð í 470 ℃ og haldið heitum. Forhitunarhitastig útpressunartunnu er 420 ℃ og forhitunarhitastig mótsins er 450 ℃. Þegar útpressunarhraði (hreyfingarhraði útpressunarstanga) V=5 mm/s helst óbreyttur, eru gerðar 5 hópar af mismunandi útpressunarhlutfallsprófum og útpressunarhlutföllin R eru 17 (sem samsvarar þvermáli deyjaholunnar D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm) og 156 (D=4 mm).
Tafla 1 Efnasamsetning 6063 Al álfelgur (wt/%)
Eftir sandpappírsslípun og vélræna slípun voru málmsýnin ætuð með HF hvarfefni með 40% rúmmálshlutfalli í um 25 sekúndur og málmfræðileg uppbygging sýnanna sást á LEICA-5000 ljóssmásjá. Áferðargreiningarsýni með stærðina 10 mm × 10 mm var skorið úr miðju lengdarhluta pressuðu stangarinnar og vélræn slípa og æting voru framkvæmd til að fjarlægja yfirborðsspennulagið. Ófullnægjandi póltölur kristalplananna þriggja {111}, {200} og {220} sýnisins voru mældar með X′Pert Pro MRD röntgenbeygjugreiningartækinu frá PANalytical Company og áferðargögnin voru unnin og greind. með X′Pert Data View og X′Pert Texture hugbúnaðinum.
Togsýni úr steyptu málmblöndunni var tekið úr miðju hleifarinnar og togsýnin var skorið meðfram útpressunarstefnu eftir útpressun. Stærð mælisvæðisins var Φ4 mm×28 mm. Togprófið var framkvæmt með því að nota SANS CMT5105 alhliða efnisprófunarvél með toghraða 2 mm/mín. Meðalgildi staðlaðra sýnanna þriggja var reiknað út sem gögn um vélrænni eiginleika. Brotformgerð togsýnanna sást með því að nota rafeindasmásjá með lítilli stækkun (Quanta 2000, FEI, Bandaríkjunum).
2 Niðurstöður og umræður
Mynd 1 sýnir málmfræðilega örbyggingu 6063 álblöndunnar sem steypt er fyrir og eftir einsleitunarmeðferð. Eins og sést á mynd 1a, eru α-Al kornin í steyptri örbyggingu mismunandi að stærð, mikill fjöldi netlaga β-Al9Fe2Si2 fasa safnast saman við kornmörkin og mikill fjöldi kornóttra Mg2Si fasa er til inni í kornunum. Eftir að hleifurinn var einsleitur við 560 ℃ í 6 klst, leystist ójafnvægi eutectic fasinn milli álblöndu dendrites smám saman upp, málmblöndur þættirnir leyst upp í fylkið, örbyggingin var einsleit og meðalkornastærð var um 125 μm (Mynd 1b) ).
Fyrir einsleitni
Eftir samræmda meðferð við 600°C í 6 klst
Mynd.1 Málmfræðileg uppbygging 6063 álblöndu fyrir og eftir einsleitunarmeðferð
Mynd 2 sýnir útlit 6063 álstanga með mismunandi útpressunarhlutföllum. Eins og sýnt er á mynd 2 eru yfirborðsgæði 6063 álstanga sem eru pressaðir með mismunandi útpressunarhlutföllum góð, sérstaklega þegar útpressunarhlutfallið er aukið í 156 (sem samsvarar úttakshraða útblástursstanganna 48 m/mín.) útpressunargalla eins og sprungur og flögnun á yfirborði stöngarinnar, sem gefur til kynna að 6063 álblendi hefur einnig góða frammistöðu í heitum útpressun við háhraða og stórt útpressunarhlutfall.
Mynd 2 Útlit 6063 álstanga með mismunandi útpressunarhlutföllum
Mynd 3 sýnir málmfræðilega örbyggingu lengdarhluta 6063 álstöngarinnar með mismunandi útpressunarhlutföllum. Kornbygging stöngarinnar með mismunandi útpressunarhlutföllum sýnir mismunandi lengingu eða fágun. Þegar útpressunarhlutfallið er 17 eru upprunalegu kornin ílengd meðfram útpressunarstefnunni, samfara því að fátt umkristallað korn myndast, en kornin eru enn tiltölulega gróf, með meðalkornstærð um 85 μm (Mynd 3a) ; þegar útpressunarhlutfallið er 25 dragast kornin mjórri, fjöldi endurkristallaðra korna eykst og meðalkornastærð minnkar í um 71 μm (Mynd 3b); þegar útpressunarhlutfallið er 39, að undanskildum litlum fjölda vansköpuðra korna, er örbyggingin í grundvallaratriðum samsett úr jöfnum endurkristölluðum kornum af ójafnri stærð, með meðalkornstærð um 60 μm (Mynd 3c); þegar útpressunarhlutfallið er 69, er kraftmiklu endurkristöllunarferlinu í grundvallaratriðum lokið, grófu upprunalegu kornunum hefur verið algjörlega umbreytt í einsleitt endurkristölluð korn og meðalkornstærð er hreinsuð í um það bil 41 μm (Mynd 3d); þegar útpressunarhlutfallið er 156, með fullri framvindu kraftmikilla endurkristöllunarferlisins, er örbyggingin einsleitari og kornastærðin er mjög hreinsuð í um það bil 32 μm (Mynd 3e). Með aukningu á útpressunarhlutfalli heldur kraftmikla endurkristöllunarferlið áfram, örbygging málmblöndunnar verður einsleitari og kornastærðin er verulega hreinsuð (Mynd 3f).
Mynd 3 Málmfræðileg uppbygging og kornastærð á lengdarsniði 6063 álstanga með mismunandi útpressunarhlutföllum
Mynd 4 sýnir andhverfu stöngina á 6063 álstöngum með mismunandi útpressunarhlutföllum meðfram útpressunarstefnunni. Það má sjá að örbyggingar álstanga með mismunandi útpressunarhlutföllum gefa allir augljósa ívilnandi stefnu. Þegar útpressunarhlutfallið er 17 myndast veikari <115>+<100> áferð (Mynd 4a); þegar útpressunarhlutfallið er 39 eru áferðarhlutirnir aðallega sterkari <100> áferðin og lítið magn af veikri <115> áferð (Mynd 4b); þegar útpressunarhlutfallið er 156 eru áferðarhlutirnir <100> áferðin með verulega auknum styrk, en <115> áferðin hverfur (Mynd 4c). Rannsóknir hafa sýnt að andlitsmiðjaðir kúbikmálmar mynda aðallega <111> og <100> víráferð við útpressun og teikningu. Þegar áferðin hefur myndast sýna vélrænni eiginleikar málmblöndunnar við stofuhita augljósa anisotropy. Áferðarstyrkurinn eykst með aukningu útpressunarhlutfallsins, sem gefur til kynna að fjöldi korna í ákveðinni kristalstefnu samsíða útpressunarstefnu í málmblöndunni eykst smám saman og lengd togstyrkur málmblöndunnar eykst. Styrkingaraðferðir 6063 heitt útpressunarefna úr áli eru meðal annars fínkornastyrking, styrking á liðskipti, styrking á áferð osfrv. Innan þess sviðs ferlabreyta sem notuð eru í þessari tilraunarannsókn hefur aukning á útpressunarhlutfallinu stuðlað að ofangreindum styrkingaraðferðum.
Mynd 4 Skýringarmynd af öfugum skaut af 6063 álstangum með mismunandi útpressunarhlutföllum eftir útpressunarstefnunni
Mynd 5 er súlurit yfir togeiginleika 6063 álblöndu eftir aflögun við mismunandi útpressunarhlutföll. Togstyrkur steypunnar er 170 MPa og lengingin er 10,4%. Togstyrkur og lenging málmblöndunnar eftir útpressun er verulega bætt og togstyrkur og lenging eykst smám saman með aukningu á útpressunarhlutfallinu. Þegar útpressunarhlutfallið er 156, nær togstyrkur og lenging málmblöndunnar hámarksgildi, sem eru 228 MPa og 26,9%, í sömu röð, sem er um 34% hærra en togstyrkur steyptu málmblöndunnar og um 158% hærra en lengingin. Togstyrkur 6063 álblöndu sem fæst með stóru útpressunarhlutfalli er nálægt togstyrksgildinu (240 MPa) sem fæst með 4-passa jöfnum rása hornpressu (ECAP), sem er mun hærra en togstyrksgildið (171,1 MPa) fæst með 1-passa ECAP pressun á 6063 álblöndu. Það má sjá að stórt extrusion hlutfall getur bætt vélrænni eiginleika málmblöndunnar að vissu marki.
Aukning á vélrænni eiginleikum málmblöndunnar með útpressunarhlutfalli kemur aðallega frá styrkingu kornahreinsunar. Eftir því sem útpressunarhlutfallið eykst, eru kornin hreinsuð og losunarþéttleiki eykst. Fleiri kornamörk á hverja flatarmálseiningu geta í raun hindrað hreyfingu liðfæringa, ásamt gagnkvæmri hreyfingu og flækju af liðfæringum, og þar með bætt styrk málmblöndunnar. Því fínni sem kornin eru, því hlykkjóttari eru kornamörkin og plastaflöguninni er hægt að dreifa í fleiri korn, sem er ekki til þess fallið að mynda sprungur, hvað þá útbreiðslu sprungna. Meiri orka er hægt að frásogast í brotaferlinu og þar með bæta mýkt málmblöndunnar.
Mynd.5 Togeiginleikar 6063 álblöndu eftir steypu og útpressun
Togbrotsformgerð málmblöndunnar eftir aflögun með mismunandi útpressunarhlutföllum er sýnd á mynd 6. Engar dældir fundust í brotaformi sýnisins sem steypt var (Mynd 6a) og var brotið aðallega samsett af flötum svæðum og rifbrúnum , sem gefur til kynna að togbrotskerfi álblöndunnar sem steypt var í var aðallega brothætt. Brotformgerð málmblöndunnar eftir útpressun hefur breyst verulega og brotið samanstendur af miklum fjölda jafnása dýpna, sem gefur til kynna að brotakerfi málmblöndunnar eftir útpressun hafi breyst úr brothættu broti í sveigjanlegt brot. Þegar útpressunarhlutfallið er lítið, eru dælurnar grunnar og dælustærðin er stór og dreifingin er ójöfn; eftir því sem útpressunarhlutfallið eykst, eykst fjöldi dempna, dælustærðin er minni og dreifingin er jöfn (Mynd 6b~f), sem þýðir að málmblöndun hefur betri mýktleika, sem er í samræmi við niðurstöður vélrænni eiginleikaprófunar hér að ofan.
3 Niðurstaða
Í þessari tilraun voru áhrif mismunandi útpressunarhlutfalla á örbyggingu og eiginleika 6063 álblöndu greind með því skilyrði að stærð hylkisins, hitunarhitastig og útpressunarhraði héldust óbreytt. Niðurstöðurnar eru sem hér segir:
1) Kvik endurkristöllun á sér stað í 6063 álblöndu við heita útpressun. Með aukningu á útpressunarhlutfalli eru kornin stöðugt hreinsuð og kornin sem eru ílengd meðfram útpressunarstefnunni eru umbreytt í jafnásuð endurkristölluð korn og styrkur <100> víráferðar eykst stöðugt.
2) Vegna áhrifa styrkingar á fínum kornum bætast vélrænni eiginleikar málmblöndunnar með aukningu á útpressunarhlutfalli. Innan sviðs prófunarbreyta, þegar útpressunarhlutfallið er 156, nær togstyrkur og lenging málmblöndunnar hámarksgildunum 228 MPa og 26,9%, í sömu röð.
Mynd 6 Togbrotsform 6063 álblöndu eftir steypu og útpressun
3) Brotformgerð sýnisins eins og steypt er samanstendur af flötum svæðum og rifbrúnum. Eftir útpressun er brotið samsett úr miklum fjölda jafnása djúpum og brotakerfi breytist úr brothættu broti í sveigjanlegt brot.
Pósttími: 30. nóvember 2024
