A redução do peso dos automóveis é um objetivo comum da indústria automotiva global. Aumentar o uso de materiais de liga de alumínio em componentes automotivos é a direção de desenvolvimento dos novos tipos de veículos modernos. A liga de alumínio 6082 é uma liga de alumínio reforçada e tratável termicamente com resistência moderada, excelente conformabilidade, soldabilidade, resistência à fadiga e resistência à corrosão. Esta liga pode ser extrudada em tubos, hastes e perfis e é amplamente utilizada em componentes automotivos, peças estruturais soldadas, transporte e indústria de construção.
Atualmente, há pesquisas limitadas sobre a liga de alumínio 6082 para uso em veículos de novas energias na China. Portanto, este estudo experimental investiga os efeitos da faixa de conteúdo do elemento da liga de alumínio 6082, parâmetros do processo de extrusão, métodos de têmpera, etc., no desempenho e na microestrutura do perfil da liga. Este estudo visa otimizar a composição da liga e os parâmetros do processo para produzir materiais de liga de alumínio 6082 adequados para veículos de novas energias.
1. Materiais e Métodos de Teste
Fluxo do processo experimental: Relação de composição da liga – Fusão de lingotes – Homogeneização de lingotes – Serragem de lingotes em tarugos – Extrusão de perfis – Têmpera em linha de perfis – Envelhecimento artificial – Preparação de corpos de prova.
1.1 Preparação de Lingotes
Dentro da faixa internacional de composições de liga de alumínio 6082, três composições foram selecionadas com faixas de controle mais estreitas, rotuladas como 6082-/6082″, 6082-Z, com o mesmo teor de elemento Si. Conteúdo do elemento Mg, y > z; Conteúdo do elemento Mn, x > y > z; Cr, conteúdo do elemento Ti, x > y = z. Os valores alvo específicos da composição da liga são mostrados na Tabela 1. A fundição do lingote foi realizada usando um método de fundição semicontínua com resfriamento a água, seguido de tratamento de homogeneização. Todos os três lingotes foram homogeneizados usando o sistema estabelecido pela fábrica a 560°C durante 2 horas com resfriamento por névoa de água.
1.2 Extrusão de Perfis
Os parâmetros do processo de extrusão foram ajustados adequadamente para temperatura de aquecimento do tarugo e taxa de resfriamento de têmpera. A seção transversal dos perfis extrudados é mostrada na Figura 1. Os parâmetros do processo de extrusão são mostrados na Tabela 2. O estado de formação dos perfis extrudados é mostrado na Figura 2.
2. Resultados e análises de testes
A composição química específica dos perfis da liga de alumínio 6082 dentro das três faixas de composição foi determinada utilizando um espectrômetro de leitura direta Swiss ARL, conforme mostrado na Tabela 3.
2.1 Teste de desempenho
Para comparar, foi examinado o desempenho dos perfis de liga de três faixas de composição com diferentes métodos de têmpera, parâmetros de extrusão idênticos e processos de envelhecimento.
2.1.1 Desempenho Mecânico
Após envelhecimento artificial a 175°C por 8 horas, corpos de prova padrão foram retirados da direção de extrusão dos perfis para testes de tração usando uma máquina eletrônica universal de testes Shimadzu AG-X100. O desempenho mecânico após envelhecimento artificial para diferentes composições e métodos de têmpera é mostrado na Tabela 4.
Na Tabela 4 verifica-se que o desempenho mecânico de todos os perfis supera os valores da norma nacional. Perfis produzidos a partir de tarugos da liga 6082-Z apresentaram menor alongamento após a fratura. Os perfis produzidos a partir de tarugos da liga 6082-7 apresentaram o melhor desempenho mecânico. Perfis de liga 6082-X, com diferentes métodos de solução sólida, exibiram maior desempenho com métodos de têmpera por resfriamento rápido.
2.1.2 Teste de desempenho de flexão
Usando uma máquina de teste universal eletrônica, testes de flexão de três pontos foram realizados em amostras, e os resultados de flexão são mostrados na Figura 3. A Figura 3 mostra que os produtos produzidos a partir de tarugos de liga 6082-Z apresentavam casca de laranja severa na superfície e rachaduras no parte de trás das amostras dobradas. Os produtos produzidos a partir de tarugos da liga 6082-X apresentaram melhor desempenho de flexão, superfícies lisas sem casca de laranja e apenas pequenas trincas em posições limitadas pelas condições geométricas no verso das amostras dobradas.
2.1.3 Inspeção de Alta Ampliação
As amostras foram observadas em microscópio óptico Carl Zeiss AX10 para análise microestrutural. Os resultados da análise de microestrutura para os três perfis de liga de faixa de composição são mostrados na Figura 4. A Figura 4 indica que o tamanho de grão dos produtos produzidos a partir da barra 6082-X e dos tarugos da liga 6082-K foi semelhante, com tamanho de grão ligeiramente melhor em 6082-X. liga em comparação com a liga 6082-y. Os produtos produzidos a partir de tarugos de liga 6082-Z tinham tamanhos de grãos maiores e camadas de córtex mais espessas, o que levava mais facilmente à casca de laranja na superfície e ao enfraquecimento da ligação interna do metal.
2.2 Análise de Resultados
Com base nos resultados dos testes acima, pode-se concluir que o design da faixa de composição da liga afeta significativamente a microestrutura, o desempenho e a conformabilidade dos perfis extrudados. Um teor aumentado do elemento Mg reduz a plasticidade da liga e leva à formação de fissuras durante a extrusão. Maiores teores de Mn, Cr e Ti têm um efeito positivo no refinamento da microestrutura, o que por sua vez impacta positivamente a qualidade da superfície, o desempenho de flexão e o desempenho geral.
3.Conclusão
O elemento Mg afeta significativamente o desempenho mecânico da liga de alumínio 6082. Um teor aumentado de Mg reduz a plasticidade da liga e leva à formação de fissuras durante a extrusão.
Mn, Cr e Ti têm um efeito positivo no refinamento da microestrutura, levando a uma melhor qualidade superficial e desempenho de flexão de produtos extrudados.
Diferentes intensidades de resfriamento de têmpera têm um impacto notável no desempenho dos perfis de liga de alumínio 6082. Para uso automotivo, a adoção de um processo de têmpera por névoa de água seguida de resfriamento por spray de água proporciona melhor desempenho mecânico e garante a forma e a precisão dimensional dos perfis.
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 26 de março de 2024
