郭騰達

(邢臺中車環(huán)保科技有限公司,河北 邢臺 054000)

汽車輕量化是降低能源消耗、減少污染物排放最有效的措施之一,而鋁的密度大約是鋼的 1/3,是應用最為廣泛的輕質材料[1]。與此同時,鋁合金橡膠復合制品(如汽車上的橡膠彈簧、底盤橡膠以及各種減震件等)在汽車工業(yè)中的應用也與日俱增。鋁合金橡膠復合制品種類繁多,每年產(chǎn)生大量更新替換產(chǎn)品或制造過程中產(chǎn)生的殘次品,而該金屬骨架具有很高的回收再利用價值,并且回收利用能夠減少資源的浪費,因此有必要針對鋁合金橡膠制品無損剝離工藝開展研究。利用電熱恒溫鼓風干燥箱將鋁合金橡膠復合工件加熱到預定溫度并保溫一定時間,使鋁合金與橡膠分離。實際上加熱剝離橡膠的過程相當于對鋁合金進行再時效,合金中的強化相發(fā)生長大、粗化,對力學性能造成影響[2]。由于該處理工藝對鋁合金性能的影響程度關系到鋁合金骨架能否再利用,因此研究再時效溫度、時間等工藝參數(shù)對鋁合金力學性能的影響具有重要的工程實踐意義。本試驗選取6061-T6鋁合金為研究對象,研究不同的再時效溫度、時間對其力學性能的影響,從而探索出對鋁合金性能影響最小的“安全溫度”。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗材料為6061-T6鋁合金,厚度為3.0 mm,其化學成分如表1所示。6061鋁合金是可熱處理強化的變形鋁合金,屬于Al-Mg-Si系,以Mg2Si相為強化相,其強度中等,具有良好的塑性及機械加工性能。

表1 6061鋁合金的化學成分(質量%)

利用線切割制取如圖1所示拉伸試樣,并進行力學性能試驗,試驗前利用細砂紙將試樣割縫處打磨平滑。

圖1 拉伸試樣尺寸

1.2 試驗方法

根據(jù)橡膠剝離的實測溫度,將溫度分為下限和上限,即240 ℃和280 ℃。針對上述2個較高的再時效溫度,在恒溫烤箱中短時保溫,對比合金力學性能的變化情況;同時,針對200 ℃以下較低的再時效溫度進行較長時間保溫,對比合金力學性能的變化情況。試驗分組及再時效工藝參數(shù)如表2所示。

表2 再時效工藝參數(shù)

2 試驗結果及分析

對6061-T6鋁合金母材進行拉伸性能測試,屈服強度為303 N/mm2,抗拉強度為326 N/mm2,伸長率為14%。經(jīng)不同再時效工藝時效后的力學性能如圖2所示。

圖2 不同再時效工藝下的鋁合金力學性能示意圖

由圖2中的力學性能可以看出,與母材相比,7#試樣(再時效工藝240 ℃ 0.25 h)的屈服強度、抗拉強度和伸長率下降幅度分別為20.13%、10.43%和32.14%;8#試樣(再時效工藝280 ℃ 0.25 h)的屈服強度、抗拉強度和伸長率下降幅度分別為33.66%、23.93%和39.29%。說明合金性能對溫度非常敏感,在較高的再時效溫度下,短時間內(nèi)就會導致力學性能大幅下降。1#～6#試樣在較低的溫度(150～200 ℃)時效8 h,合金的屈服強度和抗拉強度隨著溫度的升高先緩慢下降后快速下降,而伸長率則先快速下降后逐漸趨于平緩。與母材相比,1#試樣(150 ℃ 8 h)的力學性能基本未發(fā)生變化。綜上所述,再時效工藝對鋁合金性能影響明顯。伸長率對溫度最為敏感,在較低的再時效溫度下,伸長率最先開始快速下降,隨后溫度升高,下降幅度逐漸減小,趨于平緩。而伸長率的大小直接體現(xiàn)塑性的好壞,因此,再時效溫度對鋁合金塑性影響較大。

3 結 語

(1) 6061-T6鋁合金在280 ℃的再時效溫度下0.25 h時間處理后,屈服強度、抗拉強度和伸長率下降幅度分別為33.66%、23.93%和39.29%,力學性能急劇下降。

(2)在較低的200 ℃再時效溫度下經(jīng)過8 h時間處理后,屈服強度、抗拉強度和伸長率降幅分別為10.56%、7.98%和30.71%,力學性能也較大幅度下降。

(3)經(jīng)過150 ℃處理8 h后,和母材相比,合金的屈服強度、抗拉強度和伸長率等力學性能均未發(fā)生明顯的變化,因此該溫度為鋁合金橡膠復合制品再時效處理的“安全溫度”。

(4)研究高溫工藝對鋁合金性能所造成影響的恢復方法，或結合“安全溫度”開創(chuàng)綜合剝離工藝是后續(xù)研究的重點。