Experimental Investigation of the Effect of Preheating Temperature on Hardness of AA6060 Profile Produced by Extrusion Method

Year 2023, , 219 - 231, 31.12.2023

İsmail Saraç , Mehmet Akif Durna

https://doi.org/10.55117/bufbd.1358314

Abstract

industry. Aluminum extrusion technologies are used in many areas of industry. One of the production parameters that affect the mechanical properties of the product after the extrusion process is the billet preheating temperature. In this study, which was carried out using the experimental method, the hardness values of AA6060 alloy, which is one of the most widely used aluminum alloys today, were measured under constant production conditions and punch speed, at different preheating temperatures, as a result of the artificial aging process. The aim of the study is to reveal the effect of preheating temperature on the problem of not achieving the desired hardness values, which is frequently encountered as a result of production. As a result of the experimental study, the correlation between the preheat temperature and hardness was demonstrated by comparing the samples extracted from the samples produced with different preheating temperatures. According to the obtained data, a significant improvement was achieved in the hardness value of AA6060 alloy as a result of the extrusion and aging process by achieving the ideal preheating temperature.

Keywords

AA6060 alloy, Extrusion, Aging, Preheating temperature

Ekstrüzyon Yöntemiyle Üretilmiş AA6060 Profilde Ön Isıtma Sıcaklığının Sertliğe Etkisinin Deneysel Olarak Araştırılması

Abstract

Alüminyum alaşımları diğer metal alaşımlarıyla karşılaştırıldığında, günümüz endüstrisinde büyük bir paya sahiptir. Alüminyum ekstrüzyon teknolojileri endüstrinin birçok alanında kullanılmaktadır. Ekstrüzyon prosesi sonrasında ürünün mekanik özelliklerini etkileyen üretim parametrelerinden birisi de biyet ön ısıtma sıcaklığıdır. Deneysel yöntem kullanılarak yapılan bu araştırmada, günümüzde en çok kullanılan Alüminyum alaşımlarından olan AA6060 alaşımının, sabit üretim koşullarında ve zımba hızında, farklı ön ısıtma sıcaklıklarında, yapay yaşlandırma prosesi öncesinde ve sonrasında sertlik değerleri ölçülmüştür. Çalışmanın amacı, üretim sonucunda sıklıkla karşılaşılan, istenilen sertlik değerlerini yakalayamama sorununa ön ısıtma sıcaklığının etkisini ortaya koymaktır. Deneysel çalışma sonucunda, farklı ön ısıtma sıcaklıkları kullanılarak üretilen numunelerden alınan örneklerin ön ısıtma sıcaklığı ile sertlik ilişkisi gösterildi. Elde edilen verilere göre, ideal ön ısıtma sıcaklığının yakalanmasıyla ekstrüzyon ve yaşlandırma prosesi sonucunda AA6060 alaşımının sertlik değerinde önemli bir gelişme elde edilmiştir.

Keywords

AA6060 alaşımı, Ekstrüzyon, Yaşlandırma, Ön ısıtma sıcaklığı

References

• [1] X. Chen, “The effect of extrusion conditions on yield strength of 6060 Aluminium Alloy,” PhD Thesis. Auckland University of Technology, 2008.
• [2] Y. Erarslan, “ETİAL-60 Alaşımında Döküm ve Homojenizasyon Uygulamalarının Ekstrüzyon Kabiliyetine Etkileri,” Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999.
• [3] S. Bingöl, “Kalıp girişinin ekstrüzyon edilebilirlik üzerindeki etkisi,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol. 7, no. 1, 159-167, 2016.
• [4] H. Evlen, and H.İ. Demirci, “Ekstrüzyon oranının Al-Mg alaşımının aşınma davranışı üzerine etkisi,” 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye, 2009.
• [5] L. Li, J. Zhou, and J. Duszczyk, “Prediction of temperature evolution during the extrusion of 7075 aluminium alloy at various ram speeds by means of 3D FEM simulation,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 145, no. 3, 360–370, 2004.
• [6] A.O. Coşkuner, “5000 serisi alüminyum magnezyum alaşımlarının döküm ve termomekaniksel prosesleri,” Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2001.
• [7] P. Demircioğlu, “Alüminyum Alaşımlarının Dökümünde Gaz Oluşumu ve Gaz Giderme Tekniklerinin İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2002.
• [8] E.B. Bjørnbakk, J.A. Sæter, O. Reiso, and U. Tundal, “The influence of homogenisation cooling rate, billet preheating temperature and die geometry on the T5-properties for three 6xxx alloys extruded under industrial conditions,” In Materials Science Forum, vol. 396, 405-410, 2002.
• [9] R.A. Siddiqui, H.A. Abdullah, and K.R. Al-Belushi, “Influence of aging parameters on the mechanical properties of 6063 aluminium alloy,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 102, no. 1-3, 234-240, 2000.
• [10] J. Zhou, G. Wang, Y. Li, and X.M. Wan, “Influence of heat treatment parameters on mechanical properties and crashworthiness of aluminum crash box,”Advanced Materials Research, vol. 14, no. 14, 194-199, 2014.
• [11] Ş. Güven, and Y. Delikanlı, “AA2024 Alüminyum Alaşımında Çökelme Sertleşmesinin Mekanik Özelliklere Etkisi,” Teknik Bilimler Dergisi, vol. 2, no. 2, 13-20, 2012.
• [12] B. Akyuz, and S. Şenaysoy, “Alüminyum alaşımlarında yaşlandırma işleminin mekanik özellikler ve işlenebilirlik üzerindeki etkisi,” Bilecik Şeyh Edebalı Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 1, no. 1, 1-8, 2014.
• [13] R.Q. Gao, K. Stiller, V. Hansen, A. Oskarsson, and F. Danoix, “Influence of aging conditions on the microstructure and tensile strength of aluminium alloy 6063,” In Materials Science Forum, vol. 396, 1211-1216, 2002.
• [14] A.H. Clausen, T. Tryland, and S. Remseth, “An investigation of material properties and geometrical dimensions of aluminium extrusions,” Materials & Design, vol. 22, no. 4, 267-275, 2001.
• [15] S. Karabay, M. Zeren, and M.Yilmaz, “Investigation extrusion ratio effect on mechanical behaviour of extruded alloy AA-6063,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 135, no. 1, 101-108, 2003.
• [16] S. Karabay, M. Yilmaz, and M. Zeren, “Investigation of extrusion ratio effect on mechanical behaviour of extruded alloy AA-6101 from the billets homogenised-rapid quenched and as-cast conditions,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 160, no. 2, 138-147, 2005.
• [17] A.Eser, E. Gökçil, S. Akdı, and Y. Birol, “Alüminyum işlem alaşımlarının T6 ısıl işleminde yaşlandırma sıcaklık ve sürelerinin incelenmesi”, 7. Alüminyum Sempozyumu, İstanbul, 2015.
• [18] H.I.A. Al-Saadi, and R.F. Tunay, “Suni Yaşlandirma İşleminin Alüminyum Alaşiminin Sertliği Üzerine Etkisi,” Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, vol. 5, no. 3, 525-532, 2017.
• [19] E. Doruk, G. Yılmazoğlu, A. Zeki, T. Başer, and İ. Durgun, “Yaşlandırma Parametrelerinin Farklı Geometrilere Sahip Alüminyum Ekstrüzyon Ezilme Kutularında Darbe Performansına Etkileri,” Makina Tasarım ve İmalat Dergisi, vol. 14, no. 1, 17-22, 2018.
• [20] A. Polat, M. Avsar, and F. Ozturk, “Effects of the artificial-aging temperature and time on the mechanical properties and springback behaviour of AA6061,” Materials and Technology, vol. 49, no. 4, 487-493, 2015.
• [21] U.R. Uğurlu, “Farklı Isıl İşlemler Uygulanmış 60XX Alüminyum Alaşımlarının Mekanik Özelliklerinin Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük, 2022.
• [22] K.H. Rendings, “Aluminium Structures Used in Aerospace Status and Prospects,” Materials Science Forum, vol. 242, 11–24, 1997.
• [23] J.V. Langkruis, W.H. Kool, C.M. Sellars, M.R. Winden, and S. Van der Zwaag, “The Effect of β, β' and β” Precipitates in A Homogenised AA6063 Alloys on the Hot Deformability and the Peak Hardness,” Materials Science and Engineering, vol. 299, 105–¬115, 2001.
• [24] T. Kanoko, Y. Yoshida, N. Yukawa, T. Ishikawa, and H. Sano, “Study of metal flow in extruded billet,” In Proc 53rd Japanese Joint Conference for the Technology of Plasticity, 439-440, 2002.
• [25] G. Mrówka-Nowotnik, and J. Sieniawski, “Influence of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of 6005 and 6082 aluminium alloys,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 162, 367-372, 2005.
• [25] A.K. Gupta, D.J. Lloyd, and S.A. Court, “Precipitation hardening processes in an Al–0.4% Mg–1.3% Si–0.25% Fe aluminum alloy,” Materials Science and Engineering: A, vol. 301, no. 2, 140-146, 2001.
• [26] C.D. Marioara, S.J. Andersen, J. Jansen, and H.W. Zandbergen, “Atomic model for GP-zones in a 6082 Al–Mg–Si system,” Acta Materialia,” vol. 49, no. 2, 321-328, 2001.