A redução de peso dos automóveis é um objetivo comum da indústria automotiva global. O aumento do uso de materiais de liga de alumínio em componentes automotivos é a direção do desenvolvimento de 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. Essa liga pode ser extrudada em tubos, barras e perfis, sendo amplamente utilizada em componentes automotivos, peças estruturais soldadas, transporte e na indústria da construção.
Atualmente, há poucas pesquisas sobre a liga de alumínio 6082 para uso em veículos de nova energia na China. Portanto, este estudo experimental investiga os efeitos da faixa de teor de elementos 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 nova energia.
1. Materiais e métodos de teste
Fluxo do processo experimental: Relação da composição da liga – Fusão do lingote – Homogeneização do lingote – Serragem do lingote 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 da 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. Teor de elemento Mg, y > z; teor de elemento Mn, x > y > z; teor de elemento Cr, Ti, x > y = z. Os valores alvo específicos da composição da liga são mostrados na Tabela 1. A fundição dos lingotes foi realizada usando um método de fundição semicontínuo com resfriamento a água, seguido por tratamento de homogeneização. Todos os três lingotes foram homogeneizados usando o sistema estabelecido pela fábrica a 560 °C por 2 horas com resfriamento por névoa de água.
1.2 Extrusão de Perfis
Os parâmetros do processo de extrusão foram ajustados adequadamente para a temperatura de aquecimento do tarugo e a taxa de resfriamento por 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 conformação dos perfis extrudados é mostrado na Figura 2.
2. Resultados e análise dos testes
A composição química específica dos perfis de liga de alumínio 6082 dentro das três faixas de composição foi determinada usando um espectrômetro de leitura direta Swiss ARL, conforme mostrado na Tabela 3.
2.1 Teste de desempenho
Para comparar, foi examinado o desempenho dos três perfis de liga 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, amostras padrão foram retiradas da direção de extrusão dos perfis para ensaios de tração utilizando uma máquina de ensaio universal eletrônica Shimadzu AG-X100. O desempenho mecânico após envelhecimento artificial para diferentes composições e métodos de têmpera é mostrado na Tabela 4.
A Tabela 4 mostra que o desempenho mecânico de todos os perfis excede os valores padrão nacionais. Os 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. Os perfis da liga 6082-X, com diferentes métodos de solução sólida, apresentaram melhor desempenho com métodos de têmpera por resfriamento rápido.
2.1.2 Teste de desempenho de flexão
Utilizando uma máquina de ensaio universal eletrônica, foram realizados ensaios de flexão em três pontos em amostras, e os resultados da flexão são mostrados na Figura 3. A Figura 3 mostra que os produtos produzidos a partir de tarugos da liga 6082-Z apresentaram forte casca de laranja na superfície e rachaduras no verso 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 rachaduras em posições limitadas por condições geométricas no verso das amostras dobradas.
2.1.3 Inspeção de alta ampliação
As amostras foram observadas em um microscópio óptico Carl Zeiss AX10 para análise microestrutural. Os resultados da análise microestrutural para os três perfis de liga com diferentes composições 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 um tamanho de grão ligeiramente superior na liga 6082-X em comparação com a liga 6082-Y. Os produtos produzidos a partir dos tarugos da liga 6082-Z apresentaram tamanhos de grão maiores e camadas de córtex mais espessas, o que levou mais facilmente à formação de "casca de laranja" na superfície e ao enfraquecimento da ligação metálica interna.
2.2 Análise de Resultados
Com base nos resultados dos testes acima, pode-se concluir que o design da composição da liga afeta significativamente a microestrutura, o desempenho e a conformabilidade dos perfis extrudados. Um teor elevado de Mg reduz a plasticidade da liga e leva à formação de trincas 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 à flexão e o desempenho geral.
3.Conclusão
O elemento Mg afeta significativamente o desempenho mecânico da liga de alumínio 6082. Um teor elevado de Mg reduz a plasticidade da liga e leva à formação de trincas durante a extrusão.
Mn, Cr e Ti têm um efeito positivo no refinamento da microestrutura, levando à melhoria da qualidade da superfície e do desempenho de flexão dos produtos extrudados.
Diferentes intensidades de resfriamento por têmpera têm um impacto perceptível no desempenho dos perfis de liga de alumínio 6082. Para uso automotivo, a adoção de um processo de têmpera por névoa de água seguido de resfriamento por pulverização de água proporciona melhor desempenho mecânico e garante a precisão dimensional e de formato dos perfis.
Editado por May Jiang da MAT Aluminum
Horário da publicação: 26/03/2024
