6082鋁合金擠壓型材折彎性能研究

孟祥軍，姜 珊，謝 莎，劉 陽，曹東升，何 金

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

6082鋁合金屬于中等強度的Al-Mg-Si系合金，具有良好的鍛造性能、耐腐蝕性、焊接性能及機械加工特性，被廣泛應用于汽車、軌道交通、建筑及工業(yè)等領(lǐng)域[1]。工業(yè)用鋁型材往往對力學性能、折彎性能和表面質(zhì)量都有較高要求，經(jīng)過折彎的型材表面若出現(xiàn)橘皮或斷裂將會嚴重影響產(chǎn)品后期表面處理，進而無法滿足客戶要求。目前國內(nèi)關(guān)于6082鋁合金型材折彎性能的研究較少，本文通過調(diào)整合金成分和擠壓工藝參數(shù)，研究了不同條件下6082鋁合金的折彎性能。

1 試驗材料與方法

本文采用直徑為Φ100 mm的6082鋁棒，通過660T噸位油壓臥式雙動擠壓機進行工業(yè)材的生產(chǎn)。所選鋁棒采用半連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)，后經(jīng)充分均勻化處理以消除成分偏析，型材基本信息見表1。該型材以往出現(xiàn)過嚴重折彎橘皮現(xiàn)象，造成后期表面處理不達標，針對此問題取樣進行試驗分析。合金成分符合GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學成分》標準要求，原有成分中抑制再結(jié)晶的Mn、Cr含量較低，通過調(diào)整擠壓工藝同時調(diào)整合金成分，即采用表2中5組擠壓工藝及相應合金成分得到產(chǎn)品進行折彎試驗對比研究。

取時效后型材進行折彎試驗，使用AX10萬能研究級倒置式材料顯微鏡對折彎后試樣進行高倍組織觀察，針對試樣平板與拐角處的橫截面(垂直擠壓方向)與縱截面(沿擠壓方向)分別研究。利用日本島津AG-X100KN型電子萬能試驗機進行室溫力學性能研究。利用瑞士ARL直讀光譜儀檢測合金化學成分。

表1 產(chǎn)品基本信息

表2 擠壓工藝參數(shù)

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 成分檢測

原有成分用6082-1表示，調(diào)整后新成分用6082-2表示，成分檢測結(jié)果如表3所示。適量的Cr能抑制Mg2Si相在晶界的析出，進而細化晶粒[2]。Mn可以提高再結(jié)晶溫度，顯著細化再結(jié)晶晶粒，還能加速板條狀的βAlFeSi相向近圓形的αAlFeSi相轉(zhuǎn)化，促進Mg2Si粒子的均勻分布，提高擠壓變形的均勻性，進而改善合金的強度、韌性和耐蝕性[3]。

表3 試驗型材合金成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

2.2 折彎變形

將型材擠壓完1d后在相同的折彎機上進行折彎90°變形，折彎過程中000號～001號出現(xiàn)表面橘皮，002號～004號型材折彎后外表面均沒有橘皮現(xiàn)象。型材折彎后彎曲外表面照片如圖1所示。

(a)000號表面拉毛； (b) 001號橘皮； (c) 002號合格； (d) 003號合格； (e) 004號合格圖1 折彎后彎曲部位示意圖Fig.1 Sketch map after bending

2.3 高倍檢測

圖2為試樣不同位置橫截面的晶粒度照片，可以看出，主要由再結(jié)晶組織與纖維狀變形組織兩種狀態(tài)。折彎橘皮001號試樣平板處(圖2(a))擠壓態(tài)組織大部分被粗大的再結(jié)晶組織吞并，拐角處也充滿大小不一的再結(jié)晶晶粒，晶粒尺寸由表層向內(nèi)部變大，組織不均勻。折彎效果較好的004號試樣組織均勻，平板處(圖2(b))有較薄皮質(zhì)層，無再結(jié)晶組織；拐角處(圖2(d))內(nèi)部無大尺寸再結(jié)晶晶粒。

(a)001號平板處； (b) 004號平板處；(c) 001號拐角處； (d) 004號拐角處圖2 試樣不同位置橫截面組織Fig.2 Cross-sectional microstructure of samples at different positions

圖3為試樣不同位置縱截面組織。兩種成分型材的縱向截面組織均為纖維狀晶粒。001試樣組織較004粗大，且001平板處存在一定厚度的皮質(zhì)層。再結(jié)晶晶粒比纖維狀晶粒內(nèi)部位錯密度低、尺寸大，位錯滑移的阻力小，先發(fā)生塑性變形，尺寸越大，阻力越

小。故金屬組織越不均勻，各晶粒變形的不同時性越顯著，導致先變形的晶粒提前達到塑性極限，致使表面橘皮。由于晶粒大小不均勻?qū)е戮植烤ЯＷ冃尾煌瑫r性作用明顯，在相同應力條件下塑性變形量不同，宏觀表現(xiàn)為表面橘皮甚至開裂[4]。

(a)001號平板處； (b) 001號拐角處； (c) 004號平板處； (d) 004號拐角處圖3 試樣不同位置縱截面組織Fig.3 Longitudinal-setional microstructure of samples at different positions

2.4 力學性能檢測

每組折彎型材取兩個力學試樣，檢測結(jié)果如表4所示。

表4 試驗型材力學性能

各組型材力學性能均滿足GB/T6892-2006標準要求。001號～003號型材擠壓速度較000號有所下降，002號、003號、004號合金成分均為6082-2，抗拉強度明顯高于6082-1成分型材，屈服強度和延伸率變化不大。002號～004型材折彎效果優(yōu)于000號和001號，從幾組試樣的差異分析，擠壓工藝及合金成分對6082合金的折彎性能均有一定影響。000號與001號的折彎差異說明同一合金成分低溫慢速折彎效果較好。控制鑄棒溫度490℃左右，擠壓速度3.5m/min～4.5m/min，使用6082-2成分擠壓時，能夠保證型材折彎合格，滿足客戶要求。

3 結(jié)論

(1)6082合金中添加適量的Mn、Cr能抑制再結(jié)晶形成，有效控制再結(jié)晶晶粒大小，使組織均勻，折彎效果得到改進；

(2)合理控制擠壓工藝參數(shù)，低溫減速能有效減少再結(jié)晶晶粒，保證組織均勻性，折彎效果較好；

(3)采用6082-2合成分配比，鑄錠加熱溫度490±5℃、擠壓速度4.0±0.5m/min，按此工藝生產(chǎn)得到的型材折彎效果較好。