Perampingan bobot mobil merupakan tujuan bersama industri otomotif global. Peningkatan penggunaan material paduan aluminium pada komponen otomotif merupakan arah pengembangan kendaraan tipe baru modern. Paduan aluminium 6082 merupakan paduan aluminium yang diperkuat dan dapat diolah dengan panas dengan kekuatan sedang, kemampuan bentuk yang sangat baik, kemampuan las, ketahanan lelah, dan ketahanan korosi. Paduan ini dapat diekstrusi menjadi pipa, batang, dan profil, dan banyak digunakan dalam komponen otomotif, komponen struktural yang dilas, transportasi, dan industri konstruksi.
Saat ini, penelitian tentang paduan aluminium 6082 untuk penggunaan kendaraan energi baru di Tiongkok masih terbatas. Oleh karena itu, studi eksperimental ini menyelidiki pengaruh kisaran kandungan elemen paduan aluminium 6082, parameter proses ekstrusi, metode pendinginan, dll., terhadap kinerja profil paduan dan struktur mikro. Studi ini bertujuan untuk mengoptimalkan komposisi paduan dan parameter proses guna 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 internasional komposisi paduan aluminium 6082, tiga komposisi dipilih dengan rentang kontrol yang lebih sempit, diberi label sebagai 6082-/6082", 6082-Z, dengan kandungan elemen Si yang sama. Kandungan elemen Mg, y > z; Kandungan elemen Mn, x > y > z; Kandungan elemen Cr, Ti, x > y = z. Nilai target komposisi paduan spesifik ditunjukkan pada Tabel 1. Pengecoran ingot dilakukan dengan menggunakan metode pengecoran pendinginan air semi-kontinyu, diikuti dengan perlakuan homogenisasi. Ketiga ingot dihomogenisasi menggunakan sistem yang ditetapkan 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 pengujian tarik menggunakan mesin uji universal elektronik Shimadzu AG-X100. Kinerja mekanis setelah penuaan buatan untuk berbagai komposisi dan metode pendinginan ditunjukkan pada Tabel 4.
Dari Tabel 4, dapat dilihat bahwa kinerja mekanis semua profil melampaui nilai standar nasional. Profil yang diproduksi dari billet paduan 6082-Z memiliki perpanjangan yang lebih rendah setelah patah. Profil yang diproduksi 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
Dengan menggunakan mesin uji universal elektronik, uji tekuk tiga titik dilakukan pada sampel, dan hasil tekukan ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan bahwa produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-Z memiliki kulit jeruk yang parah pada permukaan dan retak pada bagian belakang sampel yang ditekuk. Produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-X memiliki kinerja tekukan yang lebih baik, permukaan halus tanpa kulit jeruk, dan hanya retak kecil pada posisi yang dibatasi oleh kondisi geometris pada bagian belakang sampel yang ditekuk.
2.1.3 Inspeksi Pembesaran Tinggi
Sampel diamati di bawah mikroskop optik Carl Zeiss AX10 untuk analisis struktur mikro. Hasil analisis struktur mikro untuk tiga profil paduan rentang komposisi ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 menunjukkan bahwa ukuran butiran produk yang dihasilkan dari billet batang 6082-X dan paduan 6082-K serupa, dengan ukuran butiran yang sedikit lebih baik pada paduan 6082-X dibandingkan dengan paduan 6082-y. Produk yang dihasilkan dari billet paduan 6082-Z memiliki ukuran butiran yang lebih besar dan lapisan korteks yang lebih tebal, yang lebih mudah menyebabkan kulit jeruk pada permukaan dan ikatan logam internal yang melemah.
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 yang diekstrusi. Kandungan unsur Mg yang meningkat 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 mempengaruhi kinerja mekanis paduan aluminium 6082. Peningkatan kandungan Mg mengurangi plastisitas paduan dan menyebabkan pembentukan retak selama ekstrusi.
Mn, Cr, dan Ti memiliki efek positif pada penyempurnaan mikrostruktur, yang menghasilkan peningkatan kualitas permukaan dan kinerja pembengkokan produk ekstrusi.
Intensitas pendinginan pendinginan yang berbeda memiliki dampak yang nyata pada kinerja profil paduan aluminium 6082. Untuk penggunaan otomotif, penerapan proses pendinginan kabut air yang diikuti oleh pendinginan semprotan air memberikan kinerja mekanis yang lebih baik dan memastikan bentuk dan akurasi dimensi profil.
Diedit oleh May Jiang dari MAT Aluminium
Waktu posting: 26-Mar-2024
