L'allègement des véhicules est un objectif commun de l'industrie automobile mondiale. L'utilisation croissante d'alliages d'aluminium dans les composants automobiles est l'orientation du développement des nouveaux véhicules modernes. L'alliage d'aluminium 6082 est un alliage renforcé, traitable thermiquement, présentant une résistance mécanique modérée, une excellente formabilité, soudabilité, résistance à la fatigue et à la corrosion. Cet alliage peut être extrudé en tubes, tiges et profilés, et est largement utilisé dans les composants automobiles, les pièces de structure soudées, les transports et le secteur de la construction.
Actuellement, les recherches sur l'alliage d'aluminium 6082 destiné aux véhicules à énergies nouvelles en Chine sont limitées. Par conséquent, cette étude expérimentale examine les effets de la teneur en éléments de l'alliage d'aluminium 6082, des paramètres du procédé d'extrusion, des méthodes de trempe, etc., sur les performances et la microstructure du profil de l'alliage. Cette étude vise à optimiser la composition de l'alliage et les paramètres du procédé afin de produire des alliages d'aluminium 6082 adaptés aux véhicules à énergies nouvelles.
1. Matériel et méthodes d'essai
Déroulement du processus expérimental : Rapport de composition de l'alliage – Fusion des lingots – Homogénéisation des lingots – Sciage des lingots en billettes – Extrusion de profilés – Trempe en ligne des profilés – Vieillissement artificiel – Préparation des éprouvettes.
1.1 Préparation des lingots
Français Dans la gamme internationale de compositions d'alliage d'aluminium 6082, trois compositions ont été sélectionnées avec des plages de contrôle plus étroites, étiquetées comme 6082-/6082″, 6082-Z, avec la même teneur en élément Si. Teneur en élément Mg, y > z ; teneur en élément Mn, x > y > z ; teneur en éléments Cr, Ti, x > y = z. Les valeurs cibles de composition d'alliage spécifiques sont présentées dans le tableau 1. La coulée des lingots a été réalisée en utilisant une méthode de coulée semi-continue à refroidissement par eau, suivie d'un traitement d'homogénéisation. Les trois lingots ont été homogénéisés en utilisant le système établi de l'usine à 560 °C pendant 2 heures avec refroidissement par brouillard d'eau.
1.2 Extrusion de profils
Les paramètres du procédé d'extrusion ont été ajustés en fonction de la température de chauffage des billettes et de la vitesse de refroidissement par trempe. La section transversale des profilés extrudés est illustrée à la figure 1. Les paramètres du procédé d'extrusion sont présentés au tableau 2. L'état de formage des profilés extrudés est illustré à la figure 2.
2. Résultats des tests et analyse
La composition chimique spécifique des profils en alliage d'aluminium 6082 dans les trois plages de composition a été déterminée à l'aide d'un spectromètre à lecture directe Swiss ARL, comme indiqué dans le tableau 3.
2.1 Tests de performance
À des fins de comparaison, les performances des trois profils d'alliages de composition avec différentes méthodes de trempe, des paramètres d'extrusion identiques et des processus de vieillissement ont été examinées.
2.1.1 Performances mécaniques
Après un vieillissement artificiel à 175 °C pendant 8 heures, des éprouvettes standard ont été prélevées dans le sens d'extrusion des profilés pour des essais de traction à l'aide d'une machine d'essai universelle électronique Shimadzu AG-X100. Les performances mécaniques après vieillissement artificiel pour différentes compositions et méthodes de trempe sont présentées dans le tableau 4.
Le tableau 4 montre que les performances mécaniques de tous les profils dépassent les valeurs standard nationales. Les profils produits à partir de billettes en alliage 6082-Z présentaient un allongement après rupture plus faible. Les profils produits à partir de billettes en alliage 6082-7 présentaient les performances mécaniques les plus élevées. Les profils en alliage 6082-X, obtenus par différentes méthodes de mise en solution solide, présentaient des performances supérieures avec les méthodes de trempe par refroidissement rapide.
2.1.2 Essais de performance en flexion
À l'aide d'une machine d'essai universelle électronique, des essais de pliage en trois points ont été réalisés sur des échantillons. Les résultats sont présentés à la figure 3. Cette figure montre que les produits fabriqués à partir de billettes en alliage 6082-Z présentaient une importante pelure d'orange en surface et des fissures au dos des échantillons pliés. Les produits fabriqués à partir de billettes en alliage 6082-X présentaient de meilleures performances de pliage, des surfaces lisses sans pelure d'orange et seulement de petites fissures à des emplacements limités par les conditions géométriques au dos des échantillons pliés.
2.1.3 Inspection à fort grossissement
Des échantillons ont été observés au microscope optique Carl Zeiss AX10 pour l'analyse de la microstructure. Les résultats de l'analyse de la microstructure pour les trois profils d'alliage de la gamme de composition sont présentés à la figure 4. Cette figure indique que la granulométrie des produits fabriqués à partir de barres en alliage 6082-X et de billettes en alliage 6082-K était similaire, avec une granulométrie légèrement supérieure dans l'alliage 6082-X par rapport à l'alliage 6082-y. Les produits fabriqués à partir de billettes en alliage 6082-Z présentaient des granulométries plus importantes et des couches corticales plus épaisses, ce qui favorisait l'apparition d'une peau d'orange en surface et affaiblissait la liaison métallique interne.
2.2 Analyse des résultats
Les résultats des tests ci-dessus permettent de conclure que la composition de l'alliage a un impact significatif sur la microstructure, les performances et la formabilité des profilés extrudés. Une teneur élevée en Mg réduit la plasticité de l'alliage et favorise la formation de fissures lors de l'extrusion. Des teneurs plus élevées en Mn, Cr et Ti ont un effet positif sur l'affinage de la microstructure, ce qui a un impact positif sur la qualité de surface, les performances de pliage et les performances globales.
3.Conclusion
L'élément Mg affecte considérablement les performances mécaniques de l'alliage d'aluminium 6082. Une teneur accrue en Mg réduit la plasticité de l'alliage et entraîne la formation de fissures lors de l'extrusion.
Le Mn, le Cr et le Ti ont un effet positif sur le raffinement de la microstructure, ce qui conduit à une amélioration de la qualité de surface et des performances de pliage des produits extrudés.
Différentes intensités de refroidissement par trempe ont un impact notable sur les performances des profilés en alliage d'aluminium 6082. Pour une utilisation automobile, l'adoption d'un procédé de trempe par brouillard d'eau suivi d'un refroidissement par pulvérisation d'eau offre de meilleures performances mécaniques et garantit la précision de la forme et des dimensions des profilés.
Édité par May Jiang de MAT Aluminum
Date de publication : 26 mars 2024
