Ekstrüzyon öncesi ve sonrası uygulanan ısıl işlemlerin AA 6063 alüminyum alaşımının mekanik özellikleri üzerindeki etkisi

Abstract

Isıl işlem uygulanabilir AA 6063 Al-alaşımı, ekstrüzyon işleminde en çok kullanılan hafif metal alaşımıdır. AA 6063 Al-alaşımına ekstrüzyon işlemi öncesinde ve sonrasında uygulanan ısıl işlemler, ekstrüzyon ürün özelliklerine önemli ölçüde etki etmektedir. Bu çalışmada, soğuk fırına şarj edilen biyetler, fırının 580 o C sıcaklığına ulaşması (8 saat) ve bu sıcaklıkta tutma süresi (2 saat) ile birlikte fırın içerisinde toplam 10 saat süreyle homojenleştirme işlemlerine tabi tutulmuşlardır. Fırının farklı konumlarından alınan kodlanmış dört biyet, toplu halde bir duş sistemi altında hızla soğutulmuştur. Kodlanan biyetlerin haricinde, biyetler homojenleştirme fırınından boşaltılırken çok hızlı soğumanın etkisini görebilmek için herhangi bir biyet suya atılarak ani soğutulmuş, bir başka biyet ise yavaş soğumanın etkisini görebilmek üzere de havada soğutulmuştur. Homojenleştirilen ve soğutulan biyetler, 30 ve 75 ektrüzyon oranı (R) uygulanarak 5 mm/s ekstrüzyon hızı ile ektrüze edilmişlerdir. 450 o C biyet sıcaklığı, 400 o C kovan sıcaklığı ve kalıp ilk sıcaklığı ise 182 o C ile 197 o C arasında tüm deneylerde sabit tutulmuştur. Aynı fırın içerisinde farklı konumlarda farklı sıcaklık değerlerine ve sonrasında farklı soğuma koşullarına sahip biyetlerde farklı mekanik özellikler ve farklı ekstrüzyon özellikleri ortaya çıkmıştır. Biyetlere uygun homojenleştirme ve soğutma işlemi uygulandığında optimum mekanik özelliklerin elde edilmesinin yanında ekstrüzyon yükünde de önemli bir düşüş meydana gelmiştir. Homojenleştirme sıcaklığı olan 580 o C’ye ilk ulaşan ve en az 2 saat bekleyen biyetin her iki ektrüzyon oranında da ekstrüzyon yükü diğer numunelere nazaran daha düşük değerlerde kalmıştır. Ayrıca, nihai ürünün çeşitli yaşlandırma sıcaklık ve sürelerindeki mekanik özellikleri belirlenerek, nihai ürün için uygun olabilecek yaşlandırma koşulları tespit edilmiştir. Uygun bir yaşlandırma (180o C-8 saat) ile sertlik 72 HB ve çekme mukavemeti ise 222 N/mm2 değerlerine kadar yükseltilebilmektedir.

Heat-treatable AA 6063 Al-alloy is the most widely used light metal alloy in extrusion process. Heat treatments before and after extrusion have a significant effect on the extrusion product properties of AA 6063 Al-alloy. In this study, the billets, which were charged to a cold furnace, were homogenizated in the furnace for 10 h (8 h to reach the furnace temperature of 580o C and 2 h for holding time in this temperature). Numbered four billets taken out from the different positions of the furnace were rapidly cooled in the container with all billets under a shower system. At the end of the homogenization process, a billet, except the numbered billets, was suddenly cooled in water to see the effect of very rapid cooling, another billet was also cooled in air to see the effect of slow cooling. Homogenizated and cooled billets were extruded in extruder rates (R) of 30 and 75 with an extrusion speed of 5 mm/s. A billet temperature of 450o C, a tube temperature of 400o C and an initial temperature of die in between 182o C and 197o C are kept constant in all experiments. The billets in the different positions of the furnace with different temperature distribution and cooling condition exhibited the different mechanical and extrusion properties. When a suitable homogenization and cooling process were given to the billets, the optimum mechanical properties for the billets were obtained, as well as a considerable decrease in the extrusion load has occured. The extrusion load of the billet, which reached firstly the homogenization temperature of 580o C and was homogenizated in this temperature for at least 2 h, is lower in both extruder rates than that of the other numbered billets. In addition, the mechanical properties of the final product were determined in various ageing temperatures and times and the ageing conditions that might be suitable for the final product was revealed. The values of hardness and tensile strength can be increased up to 72 HB and 222 N/mm2 respectively, with an appropriate ageing treatment (180o C-8h).