Kòm peyi atravè mond lan bay anpil enpòtans a konsèvasyon enèji ak rediksyon emisyon, devlopman machin nouvo enèji elektrik pi vin tounen yon tandans. Anplis pèfòmans batri a, kalite karosri a se yon faktè enpòtan tou ki afekte otonomi machin nouvo enèji yo. Ankouraje devlopman estrikti karosri otomobil ki lejè ak koneksyon ki gen bon kalite ka amelyore otonomi konplè machin elektrik yo lè yo diminye pwa tout machin nan otank posib pandan y ap asire pèfòmans fòs ak sekirite machin nan. An tèm de aliyman lejè otomobil yo, karosri ibrid asye-aliminyòm nan pran an kont tou de fòs ak rediksyon pwa karosri a, sa ki vin tounen yon mwayen enpòtan pou reyalize aliyman karosri a.
Metòd koneksyon tradisyonèl pou konekte alyaj aliminyòm yo gen yon pèfòmans koneksyon pòv ak yon fyab ki ba. Rivetaj oto-perforan, kòm yon nouvo teknoloji koneksyon, te lajman itilize nan endistri otomobil ak endistri fabrikasyon ayewospasyal akòz avantaj absoli li nan konekte alyaj lejè ak materyèl konpoze. Nan dènye ane yo, entelektyèl domestik Chinwa yo te fè rechèch ki enpòtan sou teknoloji rivetaj oto-perforan epi etidye efè diferan metòd tretman chalè sou pèfòmans jwenti rivete oto-perforan endistriyèl TA1 an Titàn pi. Yo te jwenn ke metòd tretman chalè rekui ak trempe amelyore fòs estatik jwenti rivete oto-perforan endistriyèl TA1 an Titàn pi. Yo te obsève ak analize mekanis fòmasyon jwenti a nan pèspektiv koule materyèl, epi yo te evalye kalite jwenti a ki baze sou sa. Atravè tès metalografik, yo te jwenn ke gwo zòn defòmasyon plastik la te rafine nan yon estrikti fib ak yon sèten tandans, ki te ankouraje amelyorasyon estrès sede ak fòs fatig jwenti a.
Rechèch ki anwo a sitou konsantre sou pwopriyete mekanik jwenti yo apre rivetaj plak alyaj aliminyòm yo. Nan pwodiksyon rivetaj aktyèl karosri machin yo, fant jwenti rivete pwofil aliminyòm sòti yo, espesyalman alyaj aliminyòm ki gen gwo rezistans ak yon gwo kontni eleman alyaj, tankou alyaj aliminyòm 6082, se faktè kle ki limite aplikasyon pwosesis sa a sou karosri machin nan. An menm tan, tolerans fòm ak pozisyon pwofil sòti yo itilize sou karosri machin nan, tankou koube ak tòsyon, afekte dirèkteman asanblaj ak itilizasyon pwofil yo, epi tou detèmine presizyon dimansyon karosri machin ki vin apre a. Pou kontwole koube ak tòsyon pwofil yo epi asire presizyon dimansyon pwofil yo, anplis estrikti mwazi a, tanperati sòti pwofil yo ak vitès trempe sou entènèt la se faktè ki pi enpòtan yo. Plis tanperati sòti a wo epi plis vitès trempe a rapid, se plis degre koube ak tòsyon pwofil yo wo. Pou pwofil alyaj aliminyòm pou karosri machin, li nesesè pou asire presizyon dimansyon pwofil yo epi asire ke rivetaj alyaj la pa fann. Fason ki pi senp pou optimize presizyon dimansyonèl ak pèfòmans fann rivetaj alyaj la se kontwole fann yo lè w optimize tanperati chofaj la ak pwosesis vyeyisman baton ekstrude yo pandan w ap kenbe konpozisyon materyèl la, estrikti mwazi a, vitès ekstruzyon an, ak vitès trempe a san chanjman. Pou alyaj aliminyòm 6082 a, anba prensip ke lòt kondisyon pwosesis yo rete san chanjman, plis tanperati ekstruzyon an wo, se mwens kouch grenn koryas la fon, men se plis pwofil la ap defòme apre trempe a.
Atik sa a pran alyaj aliminyòm 6082 ki gen menm konpozisyon ak objè rechèch la, li itilize diferan tanperati èkstruzyon ak diferan pwosesis vyeyisman pou prepare echantiyon nan diferan eta, epi li evalye efè tanperati èkstruzyon ak eta vyeyisman sou tès rivetaj la atravè tès rivetaj. Baze sou rezilta preliminè yo, yo detèmine pi bon pwosesis vyeyisman an pou bay gidans pou pwodiksyon pwofil èkstruzyon kò alyaj aliminyòm 6082 ki vin apre a.
1 Materyèl ak metòd eksperimantal
Jan Tablo 1 montre a, alyaj aliminyòm 6082 la te fonn epi prepare an yon lengote won pa koule semi-kontinyèl. Apre tretman chalè omojènizasyon an, lengote a te chofe a diferan tanperati epi li te sòti an yon pwofil sou yon sòti 2200 t. Epesè miray pwofil la te 2.5 mm, tanperati barik sòti a te 440±10 ℃, tanperati mwazi sòti a te 470±10 ℃, vitès sòti a te 2.3±0.2 mm/s, epi metòd trempe pwofil la te refwadisman van fò. Selon tanperati chofaj la, echantiyon yo te nimewote soti nan 1 rive nan 3, pami yo echantiyon 1 te gen tanperati chofaj ki pi ba a, epi tanperati billet korespondan an te 470±5 ℃, tanperati billet korespondan echantiyon 2 te 485±5 ℃, epi tanperati echantiyon 3 te pi wo a, epi tanperati billet korespondan an te 500±5 ℃.
Tablo 1 Konpozisyon chimik mezire nan alyaj tès la (fraksyon mas/%)
Anba kondisyon ke lòt paramèt pwosesis tankou konpozisyon materyèl, estrikti mwazi, vitès èkstruzyon, vitès trempe rete san chanjman, echantiyon nimewo 1 rive 3 ki anwo yo, ki jwenn lè yo ajiste tanperati chofaj èkstruzyon an, yo pase yo nan yon founo rezistans tip bwat, epi sistèm vyeyisman an se 180 ℃/6 h ak 190 ℃/6 h. Apre izolasyon an, yo refwadi yo ak lè, epi answit yo rivete pou evalye enfliyans diferan tanperati èkstruzyon ak eta vyeyisman sou tès rivetaj la. Tès rivetaj la itilize alyaj 6082 2.5 mm epesè ak diferan tanperati èkstruzyon ak diferan sistèm vyeyisman kòm plak anba a, ak alyaj 5754-O 1.4 mm epesè kòm plak anwo a pou tès rivetaj SPR. Mwazi rivetaj la se M260238, epi rivet la se C5.3 × 6.0 H0. Anplis de sa, pou detèmine pi byen pwosesis vyeyisman optimal la, dapre enfliyans tanperati èkstruzyon an ak eta vyeyisman an sou fann rivetaj la, yo chwazi plak ki nan tanperati èkstruzyon optimal la, epi answit yo trete l ak diferan tanperati ak diferan tan vyeyisman pou etidye enfliyans sistèm vyeyisman an sou fann rivetaj la, pou finalman konfime sistèm vyeyisman optimal la. Yo te itilize yon mikwoskòp gwo puisans pou obsève mikwoestrikti materyèl la nan diferan tanperati èkstruzyon, yo te itilize yon machin tès inivèsèl elektwonik kontwole pa mikwo-òdinatè seri MTS-SANS CMT5000 pou teste pwopriyete mekanik yo, epi yo te itilize yon mikwoskòp ti puisans pou obsève jwenti rivete yo apre rivetaj nan divès eta.
2 Rezilta eksperimantal ak diskisyon
2.1 Efè tanperati ekstrizyon ak eta vyeyisman sou fann rivetaj
Yo te pran echantiyon sou seksyon kwa pwofil ekstrude a. Apre yo te fin moulen echantiyon an ak yon kouch brit, yon kouch brit byen file epi yo te poli l ak papye sab, yo te korode echantiyon an ak 10% NaOH pandan 8 minit, epi yo te netwaye pwodui korozyon nwa a ak asid nitrique. Yo te obsève kouch grenn koryas echantiyon an ak yon mikwoskòp gwo puisans, ki te sitiye sou sifas deyò bouk rivet la nan pozisyon rivetaj la, jan yo montre nan Figi 1. Pwofondè mwayèn kouch grenn koryas echantiyon nimewo 1 an te 352 μm, pwofondè mwayèn kouch grenn koryas echantiyon nimewo 2 a te 135 μm, epi pwofondè mwayèn kouch grenn koryas echantiyon nimewo 3 a te 31 μm. Diferans nan pwofondè kouch grenn koryas la se sitou akòz diferan tanperati ekstruzyon yo. Plis tanperati ekstruzyon an wo, se mwens rezistans defòmasyon alyaj 6082 la ye, se mwens depo enèji defòmasyon ki pwodui pa friksyon ant alyaj la ak mwazi ekstruzyon an (sitou senti travay mwazi a), epi se mwens fòs kondwi rekristalizasyon an. Se poutèt sa, kouch grenn koryas sifas la pi fon; pi ba tanperati èkstruzyon an, se pi gwo rezistans defòmasyon an, pi gwo depo enèji defòmasyon an, se pi fasil li ye pou rekristalize, epi pi fon kouch grenn koryas la. Pou alyaj 6082 la, mekanis rekristalizasyon grenn koryas la se rekristalizasyon segondè.
(a) Modèl 1
(b) Modèl 2
(c) Modèl 3
Figi 1 Epesè kouch grenn koryas pwofil sòti pa diferan pwosesis
Echantiyon 1 rive 3 yo, ki te prepare nan diferan tanperati èkstruzyon, te sibi vyeyisman respektivman a 180 ℃/6 èdtan ak 190 ℃/6 èdtan. Pwopriyete mekanik echantiyon 2 apre de pwosesis vyeyisman yo montre nan Tablo 2. Anba de sistèm vyeyisman yo, fòs sede ak fòs tansyon echantiyon an a 180 ℃/6 èdtan siyifikativman pi wo pase sa yo a 190 ℃/6 èdtan, alòske elongasyon de yo pa twò diferan, sa ki endike ke 190 ℃/6 èdtan se yon tretman survyeyisman. Piske pwopriyete mekanik alyaj aliminyòm seri 6 la varye anpil ak chanjman pwosesis vyeyisman an nan eta sou-vyeyisman an, li pa fezab pou estabilite pwosesis pwodiksyon pwofil la ak kontwòl kalite rivetaj la. Se poutèt sa, li pa apwopriye pou itilize eta sou-vyeyisman an pou pwodui pwofil kò.
Tablo 2 Pwopriyete mekanik echantiyon nimewo 2 anba de sistèm aje
Aparans moso tès la apre rivetaj la montre nan Figi 2. Lè echantiyon nimewo 1 an ki gen yon kouch grenn koryas ki pi fon te rivete nan eta pik vyeyisman an, sifas anba rivet la te gen yon kale zoranj evidan ak fant vizib a je toutouni, jan yo montre nan Figi 2a. Akòz oryantasyon enkonsistan andedan grenn yo, degre defòmasyon an pral inegal pandan defòmasyon an, sa ki fòme yon sifas inegal. Lè grenn yo koryas, inegalite sifas la vin pi gwo, sa ki fòme yon fenomèn kale zoranj vizib a je toutouni. Lè echantiyon nimewo 3 a ki gen yon kouch grenn koryas ki pi fon, prepare lè yo ogmante tanperati èkstrizyon an, te rivete nan eta pik vyeyisman an, sifas anba rivet la te relativman lis, epi fant yo te siprime nan yon sèten mezi, ki te vizib sèlman anba agrandisman mikwoskòp, jan yo montre nan Figi 2b. Lè echantiyon nimewo 3 a te nan eta twò vyeyisman, pa gen okenn fant ki te obsève anba agrandisman mikwoskòp, jan yo montre nan Figi 2c.
(a) Fant vizib a je nu
(b) Ti fant vizib anba mikwoskòp
(c) Pa gen fant
Figi 2 Diferan degre fann apre rivetaj
Sifas la apre rivetaj la sitou nan twa eta, sètadi, fant vizib a je toutouni (make "×"), ti fant vizib anba agrandisman mikwoskòp (make "△"), ak pa gen fant (make "○"). Rezilta mòfoloji rivetaj echantiyon twa eta ki anwo yo anba de sistèm aje yo montre nan Tablo 3. Nou ka wè ke lè pwosesis aje a konstan, pèfòmans fann rivetaj echantiyon ki gen tanperati èkstrizyon ki pi wo ak kouch grenn koryas ki pi mens pi bon pase echantiyon ki gen kouch grenn koryas ki pi fon; lè kouch grenn koryas la konstan, pèfòmans fann rivetaj eta suraje a pi bon pase eta aje pik la.
Tablo 3 Aparans rivetaj echantiyon 1 rive 3 anba de sistèm pwosesis
Yo te etidye efè mòfoloji grenn ak eta vyeyisman sou konpòtman fann konpresyon aksyèl pwofil yo. Eta estrès materyèl la pandan konpresyon aksyèl te konsistan avèk eta rivetaj oto-perforan. Etid la te jwenn ke fant yo soti nan limit grenn yo, epi fòmil la te eksplike mekanis fann alyaj Al-Mg-Si a.
σapp se estrès ki aplike sou kristal la. Lè kristal la fann, σapp egal a valè estrès reyèl ki koresponn ak fòs tansyon an; σa0 se rezistans presipite yo pandan glisman entrakristalin; Φ se koyefisyan konsantrasyon estrès la, ki gen rapò ak gwosè grenn d ak lajè glisman p.
Konpare ak rekristalizasyon, estrikti grenn fibrou a pi fezab pou anpèchman fann. Rezon prensipal la se ke gwosè grenn d la siyifikativman redwi akòz rafinman grenn nan, ki ka efektivman diminye faktè konsantrasyon estrès Φ nan limit grenn nan, kidonk anpeche fann. Konpare ak estrikti fibrou a, faktè konsantrasyon estrès Φ nan alyaj rekristalize ak grenn koryas se apeprè 10 fwa sa ki nan premye a.
Konpare ak pik vyeyisman an, eta survyeyisman an pi fezab pou anpèchman krak, ki detèmine pa diferan eta faz presipitasyon andedan alyaj la. Pandan pik vyeyisman an, faz 'β (Mg5Si6) 20-50 nm yo presipite nan alyaj 6082 la, ak yon gwo kantite presipite ak ti gwosè; lè alyaj la souvvyeyisman, kantite presipite nan alyaj la diminye epi gwosè a vin pi gwo. Presipite ki pwodui pandan pwosesis vyeyisman an ka efektivman anpeche mouvman dislokasyon andedan alyaj la. Fòs fiksasyon li sou dislokasyon yo gen rapò ak gwosè ak fraksyon volim faz presipite a. Fòmil anpirik la se:
f se fraksyon volim faz presipite a; r se gwosè faz la; σa se enèji entèfas ant faz la ak matris la. Fòmil la montre ke plis gwosè faz presipite a gwo epi mwens fraksyon volim nan, mwens fòs li sou dislokasyon yo, se plis li fasil pou dislokasyon nan alyaj la kòmanse, epi σa0 nan alyaj la ap diminye soti nan pik vyeyisman an rive nan eta survyeyisman an. Menm si σa0 diminye, lè alyaj la soti nan pik vyeyisman an rive nan eta survyeyisman an, valè σapp la nan moman fann alyaj la diminye plis, sa ki lakòz yon diminisyon siyifikatif nan estrès efektif nan limit grenn yo (σapp-σa0). Estrès efektif nan limit grenn survyeyisman an se apeprè 1/5 nan sa ki nan pik vyeyisman an, sa vle di, li gen mwens chans pou fann nan limit grenn yo nan eta survyeyisman an, sa ki lakòz yon pi bon pèfòmans rivetaj alyaj la.
2.2 Optimizasyon tanperati èkstruzyon ak sistèm pwosesis aje a
Selon rezilta ki anwo yo, ogmante tanperati èkstruzyon an ka diminye pwofondè kouch grenn koryas la, kidonk anpeche fann materyèl la pandan pwosesis rivetaj la. Sepandan, anba prensip sèten konpozisyon alyaj, estrikti mwazi èkstruzyon ak pwosesis èkstruzyon, si tanperati èkstruzyon an twò wo, yon bò, degre koube ak tòsyon pwofil la ap vin pi mal pandan pwosesis trempe ki vin apre a, sa ki fè tolerans gwosè pwofil la pa satisfè egzijans yo, epi yon lòt bò, sa ap lakòz alyaj la fasil pou boule twòp pandan pwosesis èkstruzyon an, sa ki ogmante risk pou materyèl la kraze. Lè nou konsidere eta rivetaj la, pwosesis gwosè pwofil la, fenèt pwosesis pwodiksyon an ak lòt faktè, tanperati èkstruzyon ki pi apwopriye pou alyaj sa a pa mwens pase 485 ℃, sa vle di echantiyon nimewo 2. Pou konfime sistèm pwosesis aje optimal la, pwosesis aje a te optimize baze sou echantiyon nimewo 2.
Pwopriyete mekanik echantiyon nimewo 2 a nan diferan tan vyeyisman nan 180 ℃, 185 ℃ ak 190 ℃ yo montre nan Figi 3, ki se fòs sede, fòs tansyon ak elongasyon. Jan yo montre nan Figi 3a, anba 180 ℃, tan vyeyisman an ogmante soti nan 6 èdtan a 12 èdtan, epi fòs sede materyèl la pa diminye anpil. Anba 185 ℃, pandan tan vyeyisman an ogmante soti nan 4 èdtan a 12 èdtan, fòs sede a ogmante an premye epi answit diminye, epi tan vyeyisman ki koresponn ak valè fòs ki pi wo a se 5-6 èdtan. Anba 190 ℃, pandan tan vyeyisman an ogmante, fòs sede a diminye piti piti. An jeneral, nan twa tanperati vyeyisman yo, pi ba tanperati vyeyisman an, se pi wo fòs maksimòm materyèl la. Karakteristik fòs tansyon nan Figi 3b yo konsistan avèk fòs sede a nan Figi 3a. Elongasyon an nan diferan tanperati vyeyisman yo montre nan Figi 3c a se ant 14% ak 17%, san okenn modèl chanjman evidan. Eksperyans sa a teste etap pik vyeyisman an rive nan etap survyeyisman an, epi akòz ti diferans eksperimantal yo, erè tès la lakòz modèl chanjman an pa klè.
Fig.3 Pwopriyete mekanik materyèl yo nan diferan tanperati ak tan aje
Apre tretman vyeyisman ki anwo a, fann jwenti rivete yo rezime nan Tablo 4. Nou ka wè nan Tablo 4 ke avèk ogmantasyon tan, fann jwenti rivete yo diminye nan yon sèten mezi. Nan kondisyon 180 ℃, lè tan vyeyisman an depase 10 èdtan, aparans jwenti rivete a nan yon eta akseptab, men enstab. Nan kondisyon 185 ℃, apre vyeyisman pandan 7 èdtan, aparans jwenti rivete a pa gen fann epi eta a relativman estab. Nan kondisyon 190 ℃, aparans jwenti rivete a pa gen fann epi eta a estab. Apati rezilta tès rivetaj la, nou ka wè ke pèfòmans rivetaj la pi bon epi pi estab lè alyaj la nan yon eta twò vyeyisman. Ansanm ak itilizasyon pwofil kò a, rivetaj nan 180 ℃/10 ~ 12 èdtan pa fezab pou estabilite kalite pwosesis pwodiksyon kontwole pa OEM lan. Pou asire estabilite jwenti rivete a, li nesesè pou pwolonje tan vyeyisman an plis toujou, men verifikasyon tan vyeyisman an ap mennen nan yon rediksyon nan efikasite pwodiksyon pwofil la epi yon ogmantasyon nan pri yo. Nan kondisyon 190 ℃, tout echantiyon yo ka satisfè egzijans fann rivetaj, men fòs materyèl la redwi anpil. Selon egzijans konsepsyon machin nan, yo dwe garanti fòs sede alyaj 6082 la pi gran pase 270 MPa. Se poutèt sa, tanperati vyeyisman 190 ℃ la pa satisfè egzijans fòs materyèl la. An menm tan, si fòs materyèl la twò ba, epesè rezidyèl plak anba jwenti rivete a ap twò piti. Apre vyeyisman nan 190 ℃/8 h, karakteristik seksyonèl rivete a montre ke epesè rezidyèl la se 0.26 mm, ki pa satisfè egzijans endèks ≥0.3 mm lan, jan yo montre nan Figi 4a. Lè nou konsidere l an jeneral, tanperati vyeyisman optimal la se 185 ℃. Apre 7 èdtan fin vye, materyèl la ka satisfè egzijans rivetaj yo yon fason ki estab, epi fòs la satisfè egzijans pèfòmans yo. Lè nou konsidere estabilite pwodiksyon pwosesis rivetaj la nan atelye soude a, yo pwopoze pou detèmine tan vyeyisman optimal la kòm 8 èdtan. Karakteristik seksyonèl anba sistèm pwosesis sa a yo montre nan Figi 4b, ki satisfè egzijans endèks bloke yo. Blokaj gòch ak dwat yo se 0.90 mm ak 0.75 mm, ki satisfè egzijans endèks ≥0.4 mm, epi epesè rezidyèl anba a se 0.38 mm.
Tablo 4 Krak echantiyon nimewo 2 a nan diferan tanperati ak diferan tan vyeyisman
Fig.4 Karakteristik seksyonèl jwenti rivete plak anba 6082 yo nan diferan eta vyeyisman.
3 Konklizyon
Plis tanperati èkstruzyon pwofil alyaj aliminyòm 6082 yo wo, se mwens kouch grenn koryas sifas la ap fon apre èkstruzyon an. Epesè kouch grenn koryas ki pi fon an ka efektivman diminye faktè konsantrasyon estrès nan limit grenn yo, kidonk anpeche fann rivetaj. Rechèch eksperimantal yo te detèmine ke tanperati èkstruzyon optimal la pa mwens pase 485 ℃.
Lè epesè kouch grenn koryas pwofil alyaj aliminyòm 6082 la menm, estrès efektif limit grenn alyaj la nan eta survyeyisman an mwens pase sa ki nan eta pik vyeyisman an, risk pou fann pandan rivetaj la pi piti, epi pèfòmans rivetaj alyaj la pi bon. Lè nou pran an kont twa faktè estabilite rivetaj, valè bloke jwenti rivete a, efikasite pwodiksyon tretman chalè ak benefis ekonomik yo, yo detèmine sistèm vyeyisman optimal pou alyaj la kòm 185 ℃/8 èdtan.
Dat piblikasyon: 5 avril 2025
