Perampingan mobil merupakan tujuan bersama industri otomotif global. Peningkatan penggunaan material paduan aluminium dalam komponen otomotif merupakan arah pengembangan kendaraan modern tipe baru. Paduan aluminium 6082 adalah paduan aluminium yang dapat diolah panas dan diperkuat dengan kekuatan sedang, kemampuan bentuk yang sangat baik, kemampuan las, ketahanan lelah, dan ketahanan korosi. Paduan ini dapat diekstrusi menjadi pipa, batang, dan profil, serta banyak digunakan dalam komponen otomotif, komponen struktural yang dilas, transportasi, dan industri konstruksi.
Saat ini, penelitian tentang paduan aluminium 6082 untuk kendaraan energi baru di Tiongkok masih terbatas. Oleh karena itu, studi eksperimental ini menyelidiki pengaruh rentang kandungan unsur paduan aluminium 6082, parameter proses ekstrusi, metode pendinginan, dll., terhadap kinerja profil paduan dan struktur mikronya. Studi ini bertujuan untuk mengoptimalkan komposisi paduan dan parameter proses untuk menghasilkan material paduan aluminium 6082 yang sesuai untuk kendaraan energi baru.
1. Bahan dan Metode Uji
Alur proses eksperimen: Rasio komposisi paduan – Peleburan ingot – Homogenisasi ingot – Pemotongan ingot menjadi billet – Ekstrusi profil – Pendinginan profil secara in-line – Penuaan buatan – Persiapan spesimen uji.
1.1 Persiapan Ingot
Dalam rentang komposisi paduan aluminium 6082 internasional, tiga komposisi dipilih dengan rentang kontrol yang lebih sempit, diberi label 6082-/6082″, 6082-Z, dengan kandungan unsur Si yang sama. Kandungan unsur Mg, y > z; kandungan unsur Mn, x > y > z; kandungan unsur Cr, Ti, x > y = z. Nilai target komposisi paduan spesifik ditunjukkan pada Tabel 1. Pengecoran ingot dilakukan menggunakan metode pengecoran pendingin air semi-kontinyu, diikuti dengan perlakuan homogenisasi. Ketiga ingot dihomogenisasi menggunakan sistem standar pabrik pada suhu 560°C selama 2 jam dengan pendinginan kabut air.
1.2 Ekstrusi Profil
Parameter proses ekstrusi disesuaikan dengan tepat untuk suhu pemanasan billet dan laju pendinginan quenching. Penampang profil yang diekstrusi ditunjukkan pada Gambar 1. Parameter proses ekstrusi ditunjukkan pada Tabel 2. Status pembentukan profil yang diekstrusi ditunjukkan pada Gambar 2.
2. Hasil Uji dan Analisis
Komposisi kimia spesifik dari profil paduan aluminium 6082 dalam tiga rentang komposisi ditentukan menggunakan spektrometer pembacaan langsung Swiss ARL, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.
2.1 Pengujian Kinerja
Sebagai perbandingan, kinerja tiga profil paduan rentang komposisi dengan metode pendinginan berbeda, parameter ekstrusi identik, dan proses penuaan diperiksa.
2.1.1 Kinerja Mekanik
Setelah penuaan buatan pada suhu 175°C selama 8 jam, spesimen standar diambil dari arah ekstrusi profil untuk uji tarik menggunakan mesin uji universal elektronik Shimadzu AG-X100. Kinerja mekanis setelah penuaan buatan untuk berbagai komposisi dan metode pendinginan ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4 menunjukkan bahwa kinerja mekanis semua profil melebihi nilai standar nasional. Profil yang terbuat dari billet paduan 6082-Z memiliki perpanjangan yang lebih rendah setelah fraktur. Profil yang terbuat dari billet paduan 6082-7 memiliki kinerja mekanis tertinggi. Profil paduan 6082-X, dengan metode larutan padat yang berbeda, menunjukkan kinerja yang lebih tinggi dengan metode pendinginan cepat.
2.1.2 Pengujian Kinerja Pembengkokan
Menggunakan mesin uji universal elektronik, uji tekuk tiga titik dilakukan pada sampel, dan hasil tekuknya ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan bahwa produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-Z memiliki efek kulit jeruk yang parah pada permukaan dan retak pada bagian belakang sampel yang dibengkokkan. Produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-X memiliki kinerja tekuk yang lebih baik, permukaan halus tanpa efek kulit jeruk, dan hanya terdapat retakan kecil pada posisi yang dibatasi oleh kondisi geometris di bagian belakang sampel yang dibengkokkan.
2.1.3 Inspeksi Pembesaran Tinggi
Sampel diamati di bawah mikroskop optik Carl Zeiss AX10 untuk analisis mikrostruktur. Hasil analisis mikrostruktur untuk ketiga profil paduan rentang komposisi ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 menunjukkan bahwa ukuran butir produk yang dihasilkan dari billet batang 6082-X dan paduan 6082-K serupa, dengan ukuran butir yang sedikit lebih baik pada paduan 6082-X dibandingkan dengan paduan 6082-Y. Produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-Z memiliki ukuran butir yang lebih besar dan lapisan korteks yang lebih tebal, yang lebih mudah menyebabkan efek "kulit jeruk" pada permukaan dan melemahkan ikatan logam internal.
2.2 Analisis Hasil
Berdasarkan hasil pengujian di atas, dapat disimpulkan bahwa desain rentang komposisi paduan secara signifikan memengaruhi struktur mikro, kinerja, dan kemampuan bentuk profil ekstrusi. Peningkatan kandungan unsur Mg mengurangi plastisitas paduan dan menyebabkan pembentukan retak selama ekstrusi. Kandungan Mn, Cr, dan Ti yang lebih tinggi memiliki efek positif pada penyempurnaan struktur mikro, yang pada gilirannya berdampak positif pada kualitas permukaan, kinerja tekukan, dan kinerja keseluruhan.
3.Kesimpulan
Unsur Mg secara signifikan memengaruhi kinerja mekanis paduan aluminium 6082. Peningkatan kandungan Mg mengurangi plastisitas paduan dan menyebabkan pembentukan retak selama ekstrusi.
Mn, Cr, dan Ti mempunyai efek positif terhadap penyempurnaan struktur mikro, menghasilkan peningkatan kualitas permukaan dan kinerja pembengkokan produk ekstrusi.
Intensitas pendinginan quenching yang berbeda memiliki dampak yang signifikan terhadap kinerja profil paduan aluminium 6082. Untuk penggunaan otomotif, penerapan proses quenching kabut air yang diikuti dengan pendinginan semprotan air memberikan kinerja mekanis yang lebih baik dan memastikan bentuk serta akurasi dimensi profil.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminum
Waktu posting: 26-Mar-2024
