تاثیر فرآیند بازپخت بر نرخ گوش 8011 آلیاژ آلومینیوم ریخته گری نورد شده برای درب بطری

چکیده

در این مقاله, 8011 روکش های نورد ریخته گری برای تولید ورق های آلومینیومی برای درب بطری ها استفاده می شود, و اثرات فرآیندهای بازپخت همگن و بازپخت میانی بر خواص محصول بررسی شده است..

نتایج نشان می‌دهد که ورق‌های آلومینیومی درب بطری که نیازهای مشتری را برآورده می‌کنند، می‌توانند از روکش‌های نورد ریخته‌گری با اتخاذ فرآیندهای بازپخت همگن سازی مناسب تولید شوند..

معرفی

با توجه به ویژگی های ذاتی فرآیند ریخته گری نورد, صفحات نورد ریخته گری ناهمسانگردی آشکاری را نشان می دهند, که کاربرد آنها را در محصولات کشش عمیق محدود می کند.

در این اثر, یک فرآیند بازپخت همگن سازی منطقی برای کاهش تفکیک ترکیب و ناهمسانگردی اتخاذ شده است. 8011 صفحات نورد ریخته گری ناشی از فرآیند ریختگی نورد و بهینه سازی ریزساختار داخلی.

همراه با بازپخت میانی مناسب و کاهش سرد معقول پاس نورد نهایی در پردازش بعدی, نسبت بافت های مختلف در ورق ها متعادل است, ناهمسانگردی مواد کاهش می یابد, و ورق های آلومینیومی درب بطری که الزامات کشش عمیق را برآورده می کنند با موفقیت ساخته می شوند.

1 طرح آزمایشی

1.1 مواد آزمایشی

ماده اولیه است 8011 کلاف نورد ریخته گری با ضخامت خالی اولیه 6.0-6.5 میلی متر, و ضخامت تمام شده هدف محصول می باشد 0.21 میلی متر.

اندازه دانه های کلاف های نورد ریخته گری باید به درجه برسد 1.

ترکیب شیمیایی 8011 آلیاژ برای درب بطری (کسر جرمی, %)

1.2 رویه های تجربی

دارای پاس نورد سرد ثابت, دمای بازپخت همگن و بازپخت میانی به عنوان پارامترهای متغیر تنظیم شده است. مسیر کامل فرآیند به شرح زیر است:

ریخته گری نورد خالی → نورد سرد به 3.8 میلی متر → بازپخت همگن → نورد سرد به 0.43 میلی متر → بازپخت میانی → نورد سرد تا ضخامت تمام شده 0.21 میلی متر

سه طرح فرآیند مقایسه ای طراحی شده است:

طرح 1: همگن سازی در 480 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت برای 3.8 صفحات با ضخامت میلی متر; بازپخت میانی در 360 درجه سانتیگراد برای 2 ساعت برای 0.43 نوارهای میلی متری

طرح 2: همگن سازی در 480 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت برای 3.8 صفحات با ضخامت میلی متر; بازپخت میانی در 280 درجه سانتیگراد برای 2 ساعت برای 0.43 نوارهای میلی متری

طرح 3: همگن سازی در 530 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت برای 3.8 صفحات با ضخامت میلی متر; بازپخت میانی در 320 درجه سانتیگراد برای 2 ساعت برای 0.43 نوارهای میلی متری

1.3 موارد تست

استحکام کششی \(R_m), ازدیاد طول A و نرخ گوشواره e نمونه ها پس از بازپخت میانی و محصولات نهایی مطابق با استانداردهای ملی آزمایش می شوند..

ورق های تمام شده تولید شده توسط سه طرح برای آزمایش کشش فنجان به مشتریان تحویل داده می شود, و فرآیند تولید صنعتی بهینه بر اساس بازخورد عملی مهر زنی تعیین می شود.

2 نتایج تجربی

2.1 نتایج آزمون بازپخت متوسط

نمونه های نورد سرد به 0.43 میلی متر در یک کوره جعبه ای آنیل می شوند (پس از رسیدن به دمای تنظیم شده در کوره قرار دهید, زمان برگزاری: 2-4 ساعت) برای آزمایش خواص مکانیکی و ویژگی های گوش.

1. در محدوده دمایی 230-250 درجه سانتیگراد, استحکام کششی به شدت کاهش می یابد در حالی که ازدیاد طول به طور قابل توجهی افزایش می یابد, نشان می دهد که تبلور مجدد کامل در این بازه دمایی رخ می دهد. تغییرات چشمگیر در رفتار گوش در طی تبلور مجدد رخ می دهد: پس از بازپخت در 240 درجه سانتیگراد برای 2 ساعت, گوش دادن عمدتاً در جهت 45 درجه با گوشواره 90/0 درجه رخ می دهد; زمانی که زمان برگزاری به تمدید می شود 4 ساعت, گوش به طور کامل به سمت 0 درجه / 90 درجه تغییر می کند.
2. پس از تبلور مجدد کامل, افزایش بیشتر دمای بازپخت هیچ تغییر آشکاری در نرخ گوش ایجاد نمی کند; زمانی که دما از آن بیشتر شود 360 درجه سانتی گراد, ازدیاد طول ورق ها به وضوح کاهش می یابد. از این رو, محدوده دمایی مناسب برای بازپخت میانی 250-360 درجه سانتی گراد است.
3. مقایسه دمای همگن سازی: نمونه ها در دمای پایین همگن شدند (480 درجه سانتی گراد) نرخ گوش دادن بالاتر و انتقال سریعتر جهت گوش پس از بازپخت متوسط ​​را نشان می دهد, در حالی که نمونه ها در 530 درجه سانتیگراد در مجموع میزان گوش دادن کمتری را نشان می دهد.

خواص واقعی پس از بازپخت متوسط

2.2 خواص محصولات نهایی

پس از بازپخت متوسط, نوارها به ضخامت تمام شده نورد سرد می شوند 0.21 میلی متر با کاهش سرمای تقریباً 51%.

داده های عملکرد مکانیکی و گوشواره محصولات نهایی به شرح زیر است.

خواص محصولات نهایی

نتایج آزمایش مشتری

نتیجه گیری آزمون: محصولات نهایی طرح 1 و طرح 2 همگن شده در 480 درجه سانتی گراد نرخ گوش نزدیک به 10%, عدم برآوردن الزامات کشش عمیق برای درب بطری ها.

محصولات نهایی طرح 3 همگن شده در 530 درجه سانتی گراد نرخ گوش حدودی دارند 5% بدون ترک خوردگی مهر زنی, و به چندین تولید کننده درب بطری در تولید انبوه عرضه شده است.

3 تجزیه و تحلیل و بحث

3.1 همبستگی بین بافت و نرخ گوش

رفتار گوش دادن از ورق آلومینیوم بافت کریستالی داخلی بر آن غالب است.

نورد سرد باعث ایجاد بافت های تغییر شکل می شود, که در حین کشیدن فنجان منجر به گوش 45 درجه می شود.

پس از بازپخت ورق ها در معرض کاهش سرمای زیاد قرار گرفتند, بافت‌های تبلور مجدد عمدتاً از بافت مکعبی و بافت R تشکیل شده‌اند.

• بافت مکعبی: گوش دادن را در جهت 0/90 درجه ایجاد می کند;
• بافت R: باعث ایجاد گوش در جهت 45 درجه می شود.

ایده بهینه سازی برای ورق های آلومینیومی با کشش عمیق، تنظیم نسبت دو بافت است, اثرات گوشواره ناشی از بافت های مختلف را به طور متقابل جبران می کند, نرخ کلی گوش را کاهش داده و شکل پذیری عمیق کشیدن را بهبود می بخشد.

3.2 مکانیسم تنظیم دمای هموژنیزاسیون بر روی ریزساختار نورد ریخته گری

فرآیند ریخته گری نورد دارای درجه فوق العاده خنک کننده بالا و خنک کننده سریع است, منجر به تعداد زیادی فاز دوم غیرتعادلی و جداسازی شدید عناصر Si و Fe در محلول جامد در ماتریس آلومینیوم پس از انجماد می شود..

بازپخت هموژنیزاسیون تبدیل فازهای غیرتعادلی را ترویج می کند, رسوب محلول های جامد فوق اشباع و حذف تفکیک ترکیب.

1. مقایسه متالوگرافی (شکل 3 & شکل 4)
   • همگن سازی در 530 درجه سانتی گراد: ترکیبات بین فلزی ریز و یکنواخت پراکنده هستند, و دانه ها دانه های هم محور معمولی هستند.
   • همگن سازی در 480 درجه سانتی گراد: فازهای رسوبی درشت هستند, اندازه دانه ها غیر یکنواخت است, و دانه های درشت محلی وجود دارد.
2. رقابت بین بارش و تبلور مجدد در دمای همگن شدن پایین (480 درجه سانتی گراد), بارش قبل از تبلور مجدد رخ می دهد. ذرات رسوبی به دررفتگی پین می‌شوند و مانع از هسته‌زایی تبلور مجدد می‌شوند, در نهایت ریزساختارهای تبلور مجدد درشت و ناهموار را تشکیل می دهد. در دمای همگن شدن بالا (530 درجه سانتی گراد), تبلور مجدد اولویت دارد, و رسوبات بعدی رشد بیش از حد دانه را مهار می کند, تولید ساختارهای دانه ای ریز و یکنواخت هم محور.

3.3 اثر تنظیمی رسوبات Fe/Si بر روی بافت ها

عناصر آلیاژی اصلی از 8011 آلیاژ Fe و Si هستند. خنک شدن سریع در نورد ریختگی باعث می شود مقدار زیادی آهن و سی در ماتریس آلومینیوم فوق اشباع شود..

در طول همگن سازی, Fe و Si رسوب می کنند تا پراکنده شوند \(FeAl_3) ذرات:

1. \(FeAl_3) ذرات می توانند دانه های تبلور مجدد را تصفیه کنند, ریزساختارهای آنیل شده را متراکم و یکنواخت می کند, و تضعیف ناهمسانگردی مواد.
2. تحت همگن سازی در 530 درجه سانتی گراد, آهن و سی به اندازه کافی رسوب می کنند. ذرات فاز دوم پراکنده باعث تبلور مجدد در محل در طول بازپخت میانی می شوند.. بخشی از بافت تغییر شکل نورد سرد در این فرآیند حفظ می شود, در حالی که تشکیل بافت R تسهیل می شود و از توسعه بیش از حد بافت مکعبی جلوگیری می شود.. نسبت دو بافت تبلور مجدد متعادل است, به طور قابل توجهی نرخ گوش دادن به محصولات نهایی را کاهش می دهد.

4 نتیجه گیری

1. افزایش دمای بازپخت همگن از 480 درجه سانتی گراد تا 530 درجه سانتی گراد رسوب های آلیاژی یکنواخت و پراکنده را امکان پذیر می کند و قوام اندازه دانه های تبلور مجدد را بهبود می بخشد.. بافت مکعبی و بافت R ایجاد شده پس از بازپخت میانی، متقابلاً با بافت تغییر شکل تشکیل‌شده در پاس نورد سرد نهایی مقابله می‌کنند., کاهش چشمگیر میزان گوش دادن از 8011 ورق های آلومینیومی ریخته گری نورد شده.
2. پس از تبلور مجدد کامل از طریق بازپخت میانی کامل شد, پارامترهای فرآیند آن تأثیر محدودی بر نرخ گوش دادن دارند. فرآیند بازپخت هموژنیزاسیون عامل اصلی تعیین کننده حاکم بر نرخ گوش است 8011 ورق های آلومینیومی ریخته گری شده برای درب بطری ها.