რადგან მსოფლიოს ქვეყნები დიდ მნიშვნელობას ანიჭებენ ენერგიის დაზოგვას და ემისიების შემცირებას, ახალი ენერგიის სუფთა ელექტრომობილების შემუშავება ტენდენციად იქცა. აკუმულატორის მუშაობის გარდა, ახალი ენერგიის მომუშავე ავტომობილების მართვის დიაპაზონზე გავლენას ახდენს ასევე კორპუსის ხარისხი. მსუბუქი ავტომობილის კორპუსის სტრუქტურებისა და მაღალი ხარისხის შეერთებების შემუშავების ხელშეწყობას შეუძლია გააუმჯობესოს ელექტრომობილების მართვის დიაპაზონი მთელი ავტომობილის წონის მაქსიმალურად შემცირებით, ამავდროულად უზრუნველყოს ავტომობილის სიმტკიცე და უსაფრთხოება. ავტომობილების შემსუბუქების თვალსაზრისით, ფოლად-ალუმინის ჰიბრიდული კორპუსი ითვალისწინებს როგორც კორპუსის სიმტკიცეს, ასევე წონის შემცირებას, რაც კორპუსის შემსუბუქების მნიშვნელოვან საშუალებას წარმოადგენს.
ალუმინის შენადნობების შეერთების ტრადიციულ მეთოდს აქვს დაბალი შეერთების მახასიათებლები და დაბალი საიმედოობა. თვითხვრეტის მოქლონირება, როგორც ახალი შეერთების ტექნოლოგია, ფართოდ გამოიყენება საავტომობილო და აერონავტიკულ ინდუსტრიაში, მსუბუქი შენადნობებისა და კომპოზიტური მასალების შეერთებისას მისი აბსოლუტური უპირატესობის გამო. ბოლო წლებში ჩინელმა ადგილობრივმა მეცნიერებმა ჩაატარეს შესაბამისი კვლევები თვითხვრეტის მოქლონირების ტექნოლოგიაზე და შეისწავლეს სხვადასხვა თერმული დამუშავების მეთოდების გავლენა TA1 სამრეწველო სუფთა ტიტანის თვითხვრეტის მოქლონირებული შეერთებების მუშაობაზე. აღმოჩნდა, რომ გახურებისა და ჩაქრობის თერმული დამუშავების მეთოდები აუმჯობესებდა TA1 სამრეწველო სუფთა ტიტანის თვითხვრეტის მოქლონირებული შეერთებების სტატიკურ სიმტკიცეს. შეერთების ფორმირების მექანიზმი დაკვირვებული და გაანალიზებული იყო მასალის ნაკადის პერსპექტივიდან და ამის საფუძველზე შეფასდა შეერთების ხარისხი. მეტალოგრაფიული ტესტების მეშვეობით დადგინდა, რომ დიდი პლასტიკური დეფორმაციის არე გარკვეული ტენდენციით გარდაიქმნა ბოჭკოვან სტრუქტურად, რამაც ხელი შეუწყო შეერთების დენადობის და დაღლილობის სიმტკიცის გაუმჯობესებას.
ზემოთ აღნიშნული კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია ალუმინის შენადნობის ფირფიტების მოქლონების შემდეგ შეერთებების მექანიკურ თვისებებზე. ავტომობილის კორპუსის მოქლონების წარმოებისას, ალუმინის შენადნობის ექსტრუდირებული პროფილების, განსაკუთრებით მაღალი სიმტკიცის ალუმინის შენადნობების, მაღალი შენადნობის ელემენტების შემცველობით, როგორიცაა 6082 ალუმინის შენადნობი, მოქლონების შეერთებების ბზარები წარმოადგენს ძირითად ფაქტორებს, რომლებიც ზღუდავენ ამ პროცესის ავტომობილის კორპუსზე გამოყენებას. ამავდროულად, ავტომობილის კორპუსზე გამოყენებული ექსტრუდირებული პროფილების ფორმისა და პოზიციის ტოლერანტობები, როგორიცაა მოხრა და დახვევა, პირდაპირ გავლენას ახდენს პროფილების აწყობასა და გამოყენებაზე და ასევე განსაზღვრავს შემდგომი ავტომობილის კორპუსის განზომილებიან სიზუსტეს. პროფილების მოხრისა და დახვევის კონტროლისა და პროფილების განზომილებიან სიზუსტის უზრუნველსაყოფად, შტამპის სტრუქტურის გარდა, ყველაზე მნიშვნელოვანი გავლენის ფაქტორებია პროფილების გამოსასვლელი ტემპერატურა და ონლაინ ჩაქრობის სიჩქარე. რაც უფრო მაღალია გამოსასვლელი ტემპერატურა და რაც უფრო სწრაფია ჩაქრობის სიჩქარე, მით უფრო მაღალია პროფილების მოხრისა და დახვევის ხარისხი. ავტომობილის კორპუსისთვის განკუთვნილი ალუმინის შენადნობის პროფილებისთვის აუცილებელია პროფილების განზომილებიან სიზუსტის უზრუნველყოფა და იმის უზრუნველყოფა, რომ შენადნობის მოქლონები არ გაიბზაროს. შენადნობის განზომილებიანი სიზუსტისა და მოქლონური ბზარების დამუშავების მახასიათებლების ოპტიმიზაციის უმარტივესი გზაა ბზარების კონტროლი ექსტრუდირებული ღეროების გათბობის ტემპერატურისა და დაბერების პროცესის ოპტიმიზაციის გზით, მასალის შემადგენლობის, შტამპის სტრუქტურის, ექსტრუზიის სიჩქარისა და ჩაქრობის სიჩქარის უცვლელად შენარჩუნებით. 6082 ალუმინის შენადნობის შემთხვევაში, იმ პირობით, რომ სხვა პროცესის პირობები უცვლელი რჩება, რაც უფრო მაღალია ექსტრუზიის ტემპერატურა, მით უფრო ზედაპირულია უხეშად დაფქული ფენა, მაგრამ მით უფრო დიდია პროფილის დეფორმაცია ჩაქრობის შემდეგ.
ნაშრომში გამოყენებულია 6082 ალუმინის შენადნობი, რომელსაც იგივე შემადგენლობა აქვს, რაც კვლევის ობიექტს, სხვადასხვა მდგომარეობაში ნიმუშების მოსამზადებლად გამოიყენება სხვადასხვა ექსტრუზიის ტემპერატურა და სხვადასხვა დაბერების პროცესი და მოქლონირების ტესტების მეშვეობით ფასდება ექსტრუზიის ტემპერატურისა და დაბერების მდგომარეობის გავლენა მოქლონირების ტესტზე. წინასწარი შედეგების საფუძველზე, ოპტიმალური დაბერების პროცესი შემდგომში განისაზღვრება, რათა უზრუნველყოფილი იყოს 6082 ალუმინის შენადნობის კორპუსის ექსტრუზიის პროფილების შემდგომი წარმოება.
1 ექსპერიმენტული მასალები და მეთოდები
როგორც ცხრილი 1-შია ნაჩვენები, 6082 ალუმინის შენადნობი გადნობა და მრგვალ ზოდად მომზადება ნახევრად უწყვეტი ჩამოსხმის მეთოდით. შემდეგ, ჰომოგენიზაციის თერმული დამუშავების შემდეგ, ზოდა გაცხელდა სხვადასხვა ტემპერატურაზე და ექსტრუდირებული იქნა პროფილად 2200 ტონიანი ექსტრუდერით. პროფილის კედლის სისქე იყო 2.5 მმ, ექსტრუზიის ცილინდრის ტემპერატურა იყო 440±10 ℃, ექსტრუზიის შტამპის ტემპერატურა იყო 470±10 ℃, ექსტრუზიის სიჩქარე იყო 2.3±0.2 მმ/წმ, ხოლო პროფილის ჩაქრობის მეთოდი იყო ძლიერი ქარით გაგრილება. გათბობის ტემპერატურის მიხედვით, ნიმუშები დანომრილი იყო 1-დან 3-მდე, რომელთა შორის ნიმუშ 1-ს ჰქონდა ყველაზე დაბალი გათბობის ტემპერატურა, ხოლო შესაბამისი ნამსხვრევების ტემპერატურა იყო 470±5 ℃, ნიმუში 2-ის შესაბამისი ნამსხვრევების ტემპერატურა იყო 485±5 ℃, ხოლო ნიმუში 3-ის ტემპერატურა იყო ყველაზე მაღალი, ხოლო შესაბამისი ნამსხვრევების ტემპერატურა იყო 500±5 ℃.
ცხრილი 1. სატესტო შენადნობის გაზომილი ქიმიური შემადგენლობა (მასური წილი/%)
იმ პირობით, რომ სხვა პროცესის პარამეტრები, როგორიცაა მასალის შემადგენლობა, შტამპის სტრუქტურა, ექსტრუზიის სიჩქარე, ჩაქრობის სიჩქარე უცვლელი დარჩება, ზემოთ მოცემული 1-დან 3-მდე ნიმუშები, რომლებიც მიღებულია ექსტრუზიის გათბობის ტემპერატურის რეგულირებით, დაძველებულია ყუთის ტიპის წინააღმდეგობის ღუმელში, ხოლო დაძველების სისტემა არის 180 ℃/6 საათი და 190 ℃/6 საათი. იზოლაციის შემდეგ, ისინი ჰაერით გაცივდება და შემდეგ მოქლონდება, რათა შეფასდეს სხვადასხვა ექსტრუზიის ტემპერატურისა და დაძველების მდგომარეობების გავლენა მოქლონების ტესტზე. მოქლონების ტესტისთვის გამოიყენება 2.5 მმ სისქის 6082 შენადნობი სხვადასხვა ექსტრუზიის ტემპერატურით და სხვადასხვა დაძველების სისტემებით, როგორც ქვედა ფირფიტა, და 1.4 მმ სისქის 5754-O შენადნობი, როგორც ზედა ფირფიტა SPR მოქლონების ტესტისთვის. მოქლონების შტამპი არის M260238, ხოლო მოქლონი არის C5.3×6.0 H0. გარდა ამისა, ოპტიმალური დაბერების პროცესის უკეთ დასადგენად, ექსტრუზიის ტემპერატურისა და დაბერების მდგომარეობის მოქლონური ბზარების წარმოქმნაზე გავლენის მიხედვით, შეირჩევა ოპტიმალური ექსტრუზიის ტემპერატურის მქონე ფირფიტა, შემდეგ კი დამუშავდება სხვადასხვა ტემპერატურით და სხვადასხვა დაბერების დროით, რათა შესწავლილ იქნას დაბერების სისტემის გავლენა მოქლონურ ბზარებზე, რათა საბოლოოდ დადასტურდეს ოპტიმალური დაბერების სისტემა. მაღალი სიმძლავრის მიკროსკოპი გამოყენებული იქნა მასალის მიკროსტრუქტურის დასაკვირვებლად სხვადასხვა ექსტრუზიის ტემპერატურაზე, MTS-SANS CMT5000 სერიის მიკროკომპიუტერით კონტროლირებადი ელექტრონული უნივერსალური ტესტირების მანქანა გამოყენებული იქნა მექანიკური თვისებების შესამოწმებლად, ხოლო დაბალი სიმძლავრის მიკროსკოპი გამოყენებული იქნა მოქლონური შეერთებების დასაკვირვებლად სხვადასხვა მდგომარეობაში მოქლონების შექმნის შემდეგ.
2ექსპერიმენტული შედეგები და განხილვა
2.1 ექსტრუზიის ტემპერატურისა და დაბერების მდგომარეობის გავლენა მოქლონური ბზარების წარმოქმნაზე
სინჯის აღება მოხდა ექსტრუდირებული პროფილის განივი კვეთის გასწვრივ. უხეში დაფქვის, წვრილი დაფქვისა და ქვიშაქაღალდით გაპრიალების შემდეგ, ნიმუში 8 წუთის განმავლობაში დაკოროზდა 10%-იანი NaOH-ით და შავი კოროზიის პროდუქტი გაიწმინდა აზოტმჟავით. ნიმუშის მსხვილმარცვლოვანი ფენა დაკვირვებული იქნა მაღალი სიმძლავრის მიკროსკოპით, რომელიც განთავსებული იყო მოქლონის ბალთის გარეთ ზედაპირზე, მოქლონის დანიშნულების ადგილას, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში. ნიმუში №1-ის მსხვილმარცვლოვანი ფენის საშუალო სიღრმე იყო 352 მკმ, ნიმუში №2-ის მსხვილმარცვლოვანი ფენის საშუალო სიღრმე იყო 135 მკმ, ხოლო ნიმუში №3-ის მსხვილმარცვლოვანი ფენის საშუალო სიღრმე იყო 31 მკმ. მსხვილმარცვლოვანი ფენის სიღრმის სხვაობა ძირითადად განპირობებულია ექსტრუზიის სხვადასხვა ტემპერატურით. რაც უფრო მაღალია ექსტრუზიის ტემპერატურა, მით უფრო დაბალია 6082 შენადნობის დეფორმაციის წინააღმდეგობა, მით უფრო მცირეა შენადნობასა და ექსტრუზიის შტამპს (განსაკუთრებით შტამპის სამუშაო ლენტს) შორის ხახუნის შედეგად წარმოქმნილი დეფორმაციის ენერგიის დაგროვება და მით უფრო მცირეა რეკრისტალიზაციის მამოძრავებელი ძალა. ამიტომ, ზედაპირული მსხვილმარცვლოვანი ფენა უფრო არაღრმაა; რაც უფრო დაბალია ექსტრუზიის ტემპერატურა, მით უფრო დიდია დეფორმაციის წინააღმდეგობა, რაც უფრო მეტია დეფორმაციის ენერგიის დაგროვება, მით უფრო ადვილია მისი რეკრისტალიზაცია და მით უფრო ღრმაა უხეშმარცვლოვანი ფენა. 6082 შენადნობისთვის უხეშმარცვლოვანი რეკრისტალიზაციის მექანიზმი მეორადი რეკრისტალიზაციაა.
(ა) მოდელი 1
(ბ) მოდელი 2
(გ) მოდელი 3
სურათი 1. სხვადასხვა პროცესით გამოწურული პროფილების უხეშმარცვლოვანი ფენის სისქე
სხვადასხვა ექსტრუზიის ტემპერატურაზე მომზადებული 1-დან 3-მდე ნიმუშები დაძველდა შესაბამისად 180 ℃/6 სთ და 190 ℃/6 სთ ტემპერატურაზე. ნიმუში 2-ის მექანიკური თვისებები ორი დაძველების პროცესის შემდეგ ნაჩვენებია ცხრილში 2. ორი დაძველების სისტემის შემთხვევაში, ნიმუშის დენადობის ზღვარი და დაჭიმვის სიმტკიცე 180 ℃/6 სთ ტემპერატურაზე მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე 190 ℃/6 სთ ტემპერატურაზე, ხოლო ორივეს წაგრძელება დიდად არ განსხვავდება, რაც მიუთითებს, რომ 190 ℃/6 სთ არის ზედმეტი დაბერების დამუშავება. რადგან 6 სერიის ალუმინის შენადნობის მექანიკური თვისებები მნიშვნელოვნად იცვლება დაბერების პროცესის ცვლილებასთან ერთად დაუძველებელ მდგომარეობაში, ეს ხელს არ უწყობს პროფილის წარმოების პროცესის სტაბილურობას და მოქლონების ხარისხის კონტროლს. ამიტომ, დაუძველებელი მდგომარეობის გამოყენება კორპუსის პროფილების დასამზადებლად არ არის მიზანშეწონილი.
ცხრილი 2. ნიმუში №2-ის მექანიკური თვისებები ორი დაძველების სისტემის პირობებში
საცდელი ნიმუშის გარეგნობა მოქლონების შემდეგ ნაჩვენებია ნახაზ 2-ში. როდესაც უფრო ღრმა, უხეშმარცვლოვანი ფენით #1 ნიმუში მოქლონების პიკური დაბერების მდგომარეობაში იყო მოქლონებული, მოქლონის ქვედა ზედაპირს ჰქონდა აშკარა ფორთოხლის კანი და ბზარები, რომლებიც შეუიარაღებელი თვალითაც ჩანდა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2ა-ზე. მარცვლების შიგნით არათანმიმდევრული ორიენტაციის გამო, დეფორმაციის ხარისხი არათანაბარი იქნება დეფორმაციის დროს, რაც არათანაბარ ზედაპირს წარმოქმნის. როდესაც მარცვლები უხეშდება, ზედაპირის არათანაბარი ხდება უფრო დიდი, რაც შეუიარაღებელი თვალითაც ხილულ ფორთოხლის კანის ფენომენს წარმოქმნის. როდესაც ექსტრუზიის ტემპერატურის გაზრდით მომზადებული უფრო არაღრმა, უხეშმარცვლოვანი ფენით #3 ნიმუში მოქლონების პიკური დაბერების მდგომარეობაში იყო მოქლონებული, მოქლონის ქვედა ზედაპირი შედარებით გლუვი იყო და ბზარები გარკვეულწილად ჩახშობილი იყო, რაც მხოლოდ მიკროსკოპის გადიდებით ჩანდა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2ბ-ზე. როდესაც #3 ნიმუში ზედმეტად დაბერებულ მდგომარეობაში იყო, მიკროსკოპის გადიდებით ბზარები არ დაფიქსირებულა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2გ-ზე.
(ა) შეუიარაღებელი თვალით ხილული ბზარები
(ბ) მიკროსკოპით შესამჩნევი მცირე ბზარები
(გ) ბზარების გარეშე
სურათი 2. სხვადასხვა ხარისხის ბზარები მოქლონების დამაგრების შემდეგ
მოქლონების შემდეგ ზედაპირი ძირითადად სამ მდგომარეობაშია, კერძოდ, შეუიარაღებელი თვალით ხილული ბზარები (მონიშნულია „ד), მიკროსკოპის გადიდებით ხილული მცირე ბზარები (მონიშნულია „△“) და ბზარების არარსებობა (მონიშნულია „○“). ზემოთ ჩამოთვლილი სამი მდგომარეობის ნიმუშების მოქლონების მორფოლოგიის შედეგები ორი დაბერების სისტემის პირობებში ნაჩვენებია ცხრილში 3. ჩანს, რომ როდესაც დაბერების პროცესი მუდმივია, უფრო მაღალი ექსტრუზიის ტემპერატურისა და უფრო თხელი უხეშმარცვლოვანი ფენის მქონე ნიმუშის მოქლონების ბზარებისადმი მდგრადობა უკეთესია, ვიდრე უფრო ღრმა უხეშმარცვლოვანი ფენის მქონე ნიმუშის; როდესაც უხეშმარცვლოვანი ფენა მუდმივია, ზედმეტად დაბერების მდგომარეობის მოქლონების ბზარებისადმი მდგრადობა უკეთესია, ვიდრე პიკური დაბერების მდგომარეობის.
ცხრილი 3. 1-დან 3-მდე ნიმუშების მოქლონური იერსახე ორი პროცესის სისტემის პირობებში
შესწავლილი იქნა მარცვლის მორფოლოგიისა და დაბერების მდგომარეობის გავლენა პროფილების ღერძულ შეკუმშვაზე ბზარების წარმოქმნის ქცევაზე. ღერძული შეკუმშვის დროს მასალის დაძაბულობის მდგომარეობა თავსებადი იყო თვითგახვრეტის მოქლონების მდგომარეობასთან. კვლევამ აჩვენა, რომ ბზარები წარმოიშვა მარცვლის საზღვრებიდან და Al-Mg-Si შენადნობის ბზარების წარმოქმნის მექანიზმი აიხსნა ფორმულით.
σapp არის კრისტალზე გამოყენებული დაძაბულობა. ბზარის გაჩენისას σapp უდრის დაჭიმვის სიმტკიცის შესაბამის ნამდვილ დაძაბულობის მნიშვნელობას; σa0 არის ნალექების წინააღმდეგობა კრისტალურად სრიალის დროს; Φ არის დაძაბულობის კონცენტრაციის კოეფიციენტი, რომელიც დაკავშირებულია მარცვლის ზომასთან d და სრიალის სიგანესთან p.
რეკრისტალიზაციასთან შედარებით, ბოჭკოვანი მარცვლის სტრუქტურა უფრო მეტად უწყობს ხელს ბზარების წარმოქმნის ინჰიბირებას. მთავარი მიზეზი ის არის, რომ მარცვლის ზომა d მნიშვნელოვნად მცირდება მარცვლის დახვეწის გამო, რაც ეფექტურად ამცირებს სტრესის კონცენტრაციის კოეფიციენტ Φ მარცვლის საზღვარზე, რითაც ხელს უშლის ბზარების წარმოქმნას. ბოჭკოვან სტრუქტურასთან შედარებით, უხეშმარცვლოვანი რეკრისტალიზებული შენადნობის სტრესის კონცენტრაციის კოეფიციენტი Φ დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება პირველს.
პიკურ დაძველებასთან შედარებით, ზედმეტი დაბერების მდგომარეობა უფრო ხელს უწყობს ბზარების წარმოქმნის ინჰიბირებას, რაც განისაზღვრება შენადნობის შიგნით სხვადასხვა ნალექის ფაზური მდგომარეობით. პიკური დაბერების დროს, 6082 შენადნობში ილექება 20-50 ნმ 'β (Mg5Si6) ფაზები, დიდი რაოდენობით ნალექებით და მცირე ზომებით; როდესაც შენადნობი ზედმეტი დაბერების პროცესშია, შენადნობში ნალექების რაოდენობა მცირდება და ზომა იზრდება. დაბერების პროცესში წარმოქმნილ ნალექებს შეუძლიათ ეფექტურად შეაფერხონ დისლოკაციების მოძრაობა შენადნობის შიგნით. მისი დამაგრების ძალა დისლოკაციებზე დაკავშირებულია ნალექის ფაზის ზომასთან და მოცულობით წილთან. ემპირიული ფორმულაა:
f არის ნალექის ფაზის მოცულობითი წილი; r არის ფაზის ზომა; σa არის ფაზასა და მატრიცას შორის ინტერფეისის ენერგია. ფორმულა აჩვენებს, რომ რაც უფრო დიდია ნალექის ფაზის ზომა და რაც უფრო მცირეა მოცულობითი წილი, რაც უფრო მცირეა მისი მოჭიდების ძალა დისლოკაციებზე, მით უფრო ადვილია შენადნობში დისლოკაციების დაწყება და შენადნობში σa0 შემცირდება პიკური დაბერების მდგომარეობიდან ზედმეტად დაბერების მდგომარეობაში. მაშინაც კი, თუ σa0 შემცირდება, როდესაც შენადნობი პიკური დაბერების მდგომარეობიდან ზედმეტად დაბერების მდგომარეობაში გადადის, შენადნობის ბზარების დროს σapp მნიშვნელობა კიდევ უფრო მცირდება, რაც იწვევს მარცვლის საზღვარზე ეფექტური დაძაბულობის მნიშვნელოვან შემცირებას (σapp-σa0). ზედმეტი დაბერების დროს მარცვლის საზღვარზე ეფექტური დაძაბულობა პიკური დაბერების დროს არსებული დაძაბულობის დაახლოებით 1/5-ია, ანუ ნაკლებია ალბათობა, რომ მარცვლის საზღვარზე ბზარი გაჩნდეს ზედმეტად დაბერების მდგომარეობაში, რაც იწვევს შენადნობის უკეთეს მოქლონირების მახასიათებლებს.
2.2 ექსტრუზიის ტემპერატურისა და დაბერების პროცესის სისტემის ოპტიმიზაცია
ზემოთ მოცემული შედეგების მიხედვით, ექსტრუზიის ტემპერატურის გაზრდამ შეიძლება შეამციროს უხეშად დაფქული ფენის სიღრმე, რითაც ხელს უშლის მასალის ბზარების გაჩენას მოქლონების პროცესში. თუმცა, შენადნობის გარკვეული შემადგენლობის, ექსტრუზიის შტამპის სტრუქტურისა და ექსტრუზიის პროცესის წინაპირობის გათვალისწინებით, თუ ექსტრუზიის ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ერთი მხრივ, პროფილის მოხრისა და დაგრეხვის ხარისხი გაუარესდება შემდგომი გაქრობის პროცესის დროს, რაც პროფილის ზომის ტოლერანტობას მოთხოვნებს ვერ აკმაყოფილებს და, მეორე მხრივ, ეს გამოიწვევს შენადნობის ადვილად ზედმეტად დაწვას ექსტრუზიის პროცესის დროს, რაც ზრდის მასალის ჩამოფხეკის რისკს. მოქლონების მდგომარეობის, პროფილის ზომის პროცესის, წარმოების პროცესის ფანჯრისა და სხვა ფაქტორების გათვალისწინებით, ამ შენადნობისთვის უფრო შესაფერისი ექსტრუზიის ტემპერატურაა არანაკლებ 485 ℃, ანუ ნიმუში №2. ოპტიმალური დაბერების პროცესის სისტემის დასადასტურებლად, დაბერების პროცესი ოპტიმიზირებული იქნა ნიმუში №2-ის საფუძველზე.
ნიმუში №2-ის მექანიკური თვისებები სხვადასხვა დაძველების დროს 180 ℃, 185 ℃ და 190 ℃ ტემპერატურაზე ნაჩვენებია ნახაზ 3-ზე, ესენია დენადობის ზღვარი, დაჭიმვის სიმტკიცე და წაგრძელება. როგორც ნაჩვენებია ნახაზ 3ა-ზე, 180 ℃-ზე დაძველების დრო იზრდება 6 საათიდან 12 საათამდე და მასალის დენადობის ზღვარი მნიშვნელოვნად არ მცირდება. 185 ℃-ზე დაძველების დროის 4 საათიდან 12 საათამდე გაზრდისას, დენადობის ზღვარი ჯერ იზრდება, შემდეგ კი მცირდება და ყველაზე მაღალი სიმტკიცის შესაბამისი დაძველების დროა 5-6 საათი. 190 ℃-ზე დაძველების დროის ზრდასთან ერთად, დენადობის ზღვარი თანდათან მცირდება. საერთო ჯამში, სამივე დაძველების ტემპერატურაზე, რაც უფრო დაბალია დაძველების ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია მასალის პიკური სიმტკიცე. ნახაზ 3ბ-ზე დაჭიმვის სიმტკიცის მახასიათებლები შეესაბამება ნახაზ 3ა-ზე მოცემულ დენადობის ზღვარს. ნახაზ 3გ-ზე ნაჩვენები სხვადასხვა დაძველების ტემპერატურაზე წაგრძელება 14%-დან 17%-მდეა, აშკარა ცვლილების ნიმუშის გარეშე. ეს ექსპერიმენტი ამოწმებს პიკური დაბერების ეტაპს ზედმეტად დაბერების ეტაპამდე და მცირე ექსპერიმენტული განსხვავებების გამო, ტესტის შეცდომა ცვლილების ნიმუშის ბუნდოვანებას იწვევს.
სურ. 3. მასალების მექანიკური თვისებები სხვადასხვა დაძველების ტემპერატურასა და დროს
ზემოთ აღნიშნული დაძველების დამუშავების შემდეგ, მოქლონიანი შეერთებების ბზარები შეჯამებულია ცხრილში 4. ცხრილიდან ჩანს, რომ დროის ზრდასთან ერთად, მოქლონიანი შეერთებების ბზარები გარკვეულწილად მცირდება. 180 ℃ ტემპერატურის პირობებში, როდესაც დაძველების დრო 10 საათს აღემატება, მოქლონიანი შეერთების გარეგნობა მისაღებია, მაგრამ არასტაბილური. 185 ℃ ტემპერატურის პირობებში, 7 საათის დაძველების შემდეგ, მოქლონიანი შეერთების გარეგნობას ბზარები არ აქვს და მდგომარეობა შედარებით სტაბილურია. 190 ℃ ტემპერატურის პირობებში, მოქლონიანი შეერთების გარეგნობას ბზარები არ აქვს და მდგომარეობა სტაბილურია. მოქლონიანი ტესტის შედეგებიდან ჩანს, რომ მოქლონიანი შესრულება უკეთესი და სტაბილურია, როდესაც შენადნობი დაძველებულ მდგომარეობაშია. კორპუსის პროფილის გამოყენებასთან ერთად, 180 ℃/10~12 სთ ტემპერატურაზე მოქლონიანი შეერთება არ უწყობს ხელს მწარმოებლის მიერ კონტროლირებადი წარმოების პროცესის ხარისხის სტაბილურობას. მოქლონიანი შეერთების სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, საჭიროა დაბერების დროის კიდევ უფრო გახანგრძლივება, თუმცა დაბერების დროის შემოწმება გამოიწვევს პროფილის წარმოების ეფექტურობის შემცირებას და ხარჯების ზრდას. 190 ℃ ტემპერატურის პირობებში, ყველა ნიმუში აკმაყოფილებს მოქლონიანი ბზარების გაჩენის მოთხოვნებს, მაგრამ მასალის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად მცირდება. ავტომობილის დიზაინის მოთხოვნების შესაბამისად, 6082 შენადნობის დენადობის ზღვარი გარანტირებული უნდა იყოს 270 მპა-ზე მეტი. ამიტომ, 190 ℃ დაბერების ტემპერატურა არ აკმაყოფილებს მასალის სიმტკიცის მოთხოვნებს. ამავდროულად, თუ მასალის სიმტკიცე ძალიან დაბალია, მოქლონიანი შეერთების ქვედა ფირფიტის ნარჩენი სისქე ძალიან მცირე იქნება. 190 ℃/8 სთ ტემპერატურაზე დაბერების შემდეგ, მოქლონიანი განივი კვეთის მახასიათებლები აჩვენებს, რომ ნარჩენი სისქე 0.26 მმ-ია, რაც არ აკმაყოფილებს ≥0.3 მმ ინდექსის მოთხოვნას, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 4ა-ზე. ყოვლისმომცველი გათვალისწინებით, ოპტიმალური დაბერების ტემპერატურაა 185 ℃. 7 საათიანი დაძველების შემდეგ, მასალა სტაბილურად აკმაყოფილებს მოქლონების მოთხოვნებს, ხოლო სიმტკიცე აკმაყოფილებს შესრულების მოთხოვნებს. შედუღების სახელოსნოში მოქლონების პროცესის წარმოების სტაბილურობის გათვალისწინებით, ოპტიმალური დაძველების დრო შემოთავაზებულია განისაზღვროს 8 საათით. ამ პროცესის სისტემის განივი კვეთის მახასიათებლები ნაჩვენებია ნახაზ 4ბ-ზე, რომელიც აკმაყოფილებს ურთიერთდაკავშირების ინდექსის მოთხოვნებს. მარცხენა და მარჯვენა ურთიერთდაკავშირებული ბლოკებია 0.90 მმ და 0.75 მმ, რაც აკმაყოფილებს ≥0.4 მმ ინდექსის მოთხოვნებს, ხოლო ქვედა ნარჩენი სისქეა 0.38 მმ.
ცხრილი 4. ნიმუში №2-ის დაშლა სხვადასხვა ტემპერატურაზე და სხვადასხვა დაძველების დროს
ნახ. 4. 6082 ქვედა ფილის მოქლონიანი შეერთებების განივი კვეთის მახასიათებლები სხვადასხვა დაბერების მდგომარეობაში
3 დასკვნა
რაც უფრო მაღალია 6082 ალუმინის შენადნობის პროფილების ექსტრუზიის ტემპერატურა, მით უფრო არაღრმაა ზედაპირული უხეშმარცვლოვანი ფენა ექსტრუზიის შემდეგ. უხეშმარცვლოვანი ფენის უფრო არაღრმა სისქემ შეიძლება ეფექტურად შეამციროს სტრესის კონცენტრაციის კოეფიციენტი მარცვლის საზღვარზე, რითაც ხელს უშლის მოქლონური ბზარების წარმოქმნას. ექსპერიმენტულმა კვლევამ დაადგინა, რომ ექსტრუზიის ოპტიმალური ტემპერატურა არ არის 485 ℃-ზე ნაკლები.
როდესაც 6082 ალუმინის შენადნობის პროფილის უხეშმარცვლოვანი ფენის სისქე ერთნაირია, შენადნობის მარცვლის საზღვრის ეფექტური დაძაბულობა ზედმეტად დაბერების მდგომარეობაში ნაკლებია პიკური დაბერების მდგომარეობაში, მოქლონების დამაგრების დროს ბზარების გაჩენის რისკი უფრო მცირეა და შენადნობის მოქლონების მახასიათებლები უკეთესია. მოქლონების სტაბილურობის, მოქლონების შეერთების ურთიერთდაკავშირების მნიშვნელობის, თერმული დამუშავების წარმოების ეფექტურობისა და ეკონომიკური სარგებლის გათვალისწინებით, შენადნობის ოპტიმალური დაბერების სისტემა განისაზღვრება 185℃/8h-ით.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 5 აპრილი
