تأثير عمليات المعالجة الحرارية على البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية لقضبان الألمنيوم المبثوقة عالية الجودة 6082

2.2 تدفق عملية الإنتاج

كانت مواصفات قضبان 6082 التجريبية Ф14mm. كان قطر حاوية البثق Ф170mm، بتصميم بثق بأربعة ثقوب ومعامل بثق 18.5. تضمنت العملية المحددة تسخين السبيكة، والبثق، والتبريد، والتمدد، والتقويم، وأخذ العينات، والتقويم بالأسطوانة، والقطع النهائي، والتعتيق الاصطناعي، وفحص الجودة، والتسليم.

3. الأهداف التجريبية

هدفت هذه الدراسة إلى تحديد معاملات عملية المعالجة الحرارية بالبثق ومعاملات المعالجة الحرارية النهائية التي تؤثر على أداء قضبان 6082-T6، وبالتالي تحقيق متطلبات الأداء القياسية. ووفقًا للمعايير، يجب أن تتوافق الخواص الميكانيكية الطولية لسبائك 6082 مع المواصفات الواردة في الجدول 2.

4.النهج التجريبي

4.1 التحقيق في المعالجة الحرارية للبثق

ركزت دراسة المعالجة الحرارية للبثق بشكل رئيسي على تأثير درجة حرارة بثق سبيكة الصب ودرجة حرارة حاوية البثق على الخواص الميكانيكية. ويرد تفصيل اختيارات المعلمات المحددة في الجدول 3.

4.2 التحقيق في المعالجة الحرارية للمحلول الصلب والشيخوخة

استُخدم تصميم تجريبي متعامد لعملية المعالجة الحرارية للمحلول الصلب والشيخوخة. وترد مستويات العوامل المختارة في الجدول 4، ويُرمز لجدول التصميم المتعامد بالرمز IJ9(34).

5. النتائج والتحليل

5.1 نتائج وتحليل تجربة المعالجة الحرارية بالبثق

تظهر نتائج تجارب المعالجة الحرارية بالبثق في الجدول 5 والشكل 1. تم أخذ تسع عينات لكل مجموعة، وحُددت متوسطات أدائها الميكانيكي. بناءً على التحليل المعدني والتركيب الكيميائي، تم وضع نظام معالجة حرارية: التبريد عند 520 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة والتعتيق عند 165 درجة مئوية لمدة 12 ساعة. من الجدول 5 والشكل 1، يمكن ملاحظة أنه مع زيادة درجة حرارة بثق سبيكة الصب ودرجة حرارة حاوية البثق، زادت كل من قوة الشد ومقاومة الخضوع تدريجيًا. تم الحصول على أفضل النتائج عند درجات حرارة بثق تتراوح بين 450 و500 درجة مئوية ودرجة حرارة حاوية البثق البالغة 450 درجة مئوية، والتي استوفت المتطلبات القياسية. كان هذا بسبب تأثير التصلب بالعمل البارد عند درجات حرارة بثق أقل، مما تسبب في كسور حدود الحبيبات وزيادة تحلل المحلول الصلب بين A1 وMn أثناء التسخين قبل التبريد، مما أدى إلى إعادة التبلور. مع ارتفاع درجة حرارة البثق، تحسّنت المقاومة القصوى للمنتج (Rm) بشكل ملحوظ. عندما اقتربت درجة حرارة حاوية البثق من درجة حرارة السبيكة أو تجاوزتها، انخفض التشوه غير المتساوي، مما قلل من عمق حلقات الحبيبات الخشنة وزاد من مقاومة الخضوع (Rm). وبالتالي، فإن المعايير المناسبة للمعالجة الحرارية للبثق هي: درجة حرارة بثق السبيكة (450-500 درجة مئوية) ودرجة حرارة حاوية البثق (430-450 درجة مئوية).

5.2 نتائج وتحليل التجارب المتعامدة على المحلول الصلب والشيخوخة

يوضح الجدول 6 أن المستويات المثلى هي A3B1C2D3، مع الإخماد عند 520 درجة مئوية، ودرجة حرارة الشيخوخة الاصطناعية بين 165-170 درجة مئوية، ومدة الشيخوخة 12 ساعة، مما ينتج عنه قوة ومرونة عالية للقضبان. تشكل عملية الإخماد محلولًا صلبًا مشبعًا. عند درجات حرارة إخماد أقل، ينخفض ​​تركيز المحلول الصلب المشبع، مما يؤثر على القوة. تعزز درجة حرارة الإخماد التي تبلغ حوالي 520 درجة مئوية بشكل كبير تأثير تقوية المحلول الصلب الناتج عن الإخماد. تؤثر الفترة الفاصلة بين الإخماد والشيخوخة الاصطناعية، أي التخزين في درجة حرارة الغرفة، بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية. وهذا واضح بشكل خاص بالنسبة للقضبان التي لم يتم تمديدها بعد الإخماد. عندما تتجاوز الفترة الفاصلة بين الإخماد والشيخوخة ساعة واحدة، تنخفض القوة، وخاصة مقاومة الخضوع، بشكل كبير.

5.3 تحليل البنية الدقيقة المعدنية

أُجريت تحليلات عالية التكبير ومستقطبة على قضبان 6082-T6 عند درجتي حرارة محلول صلب 520 و530 درجة مئوية. أظهرت الصور عالية التكبير ترسبًا مركبًا متجانسًا مع جسيمات طور راسب وفيرة موزعة بالتساوي. أظهر تحليل الضوء المستقطب باستخدام جهاز Axiovert200 اختلافات واضحة في صور بنية الحبيبات. أظهرت المنطقة المركزية حبيبات صغيرة ومتجانسة، بينما أظهرت الحواف بعض إعادة التبلور مع حبيبات مستطيلة. ويعود ذلك إلى نمو نوى البلورات عند درجات حرارة عالية، مُشكلةً رواسب إبرية خشنة.

6. تقييم ممارسات الإنتاج

في الإنتاج الفعلي، أُجريت إحصاءات الأداء الميكانيكي على ٢٠ دفعة من القضبان و٢٠ دفعة من المقاطع. النتائج موضحة في الجدولين ٧ و٨. في الإنتاج الفعلي، أُجريت عملية البثق عند درجات حرارة نتج عنها عينات بحالة T6، وحقق الأداء الميكانيكي القيم المستهدفة.

 

7.الخاتمة

(1) معلمات المعالجة الحرارية للبثق: درجة حرارة بثق السبائك 450-500 درجة مئوية؛ درجة حرارة حاوية البثق 430-450 درجة مئوية.

(2) معلمات المعالجة الحرارية النهائية: درجة حرارة المحلول الصلب المثالية 520-530 درجة مئوية؛ درجة حرارة الشيخوخة عند 165 ± 5 درجة مئوية، مدة الشيخوخة 12 ساعة؛ يجب ألا تتجاوز الفترة بين الإطفاء والشيخوخة ساعة واحدة.

(3) بناءً على التقييم العملي، تشمل عملية المعالجة الحرارية المُجدية ما يلي: درجة حرارة البثق 450-530 درجة مئوية، ودرجة حرارة حاوية البثق 400-450 درجة مئوية؛ ودرجة حرارة المحلول الصلب 510-520 درجة مئوية؛ ونظام تعتيق 155-170 درجة مئوية لمدة 12 ساعة؛ ولا يوجد حد زمني محدد بين الإخماد والتعتيق. ويمكن دمج ذلك في إرشادات تشغيل العملية.

تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum