Pri procese extrúzie extrudovaných materiálov z hliníkovej zliatiny, najmä hliníkových profilov, sa na povrchu často vyskytuje „pitting“ defekt. Špecifické prejavy zahŕňajú veľmi malé nádory s rôznou hustotou, chvostom a zrejmým pocitom ruky s ostrým pocitom. Po oxidácii alebo elektroforetickej povrchovej úprave sa často javia ako čierne granuly priľnuté na povrchu produktu.
Pri extrúznej výrobe veľkoprofilových profilov sa tento defekt vyskytuje skôr vplyvom štruktúry ingotu, teploty extrúzie, rýchlosti extrúzie, zložitosti formy atď. Väčšinu jemných častíc jamkových defektov je možné odstrániť počas proces predúpravy povrchu profilu, najmä proces alkalického leptania, pričom na povrchu profilu zostáva malý počet veľkých, pevne priľnutých častíc, ktoré ovplyvňujú kvalitu vzhľadu konečného produktu.
V bežných produktoch stavebných dverových a okenných profilov zákazníci vo všeobecnosti akceptujú menšie jamkové chyby, ale pri priemyselných profiloch, ktoré vyžadujú rovnaký dôraz na mechanické vlastnosti a dekoratívne vlastnosti alebo väčší dôraz na dekoratívne vlastnosti, zákazníci vo všeobecnosti neakceptujú túto chybu, najmä jamkové chyby, ktoré sú nekonzistentné s inou farbou pozadia.
Aby bolo možné analyzovať mechanizmus tvorby hrubých častíc, analyzovala sa morfológia a zloženie miest defektov pri rôznych zloženiach zliatin a procesoch extrúzie a porovnávali sa rozdiely medzi defektmi a matricou. Bolo navrhnuté rozumné riešenie na efektívne riešenie hrubých častíc a bol vykonaný skúšobný test.
Pre riešenie jamkovej chyby profilov je potrebné pochopiť mechanizmus vzniku jamkovej chyby. Počas procesu extrúzie je lepenie hliníka na pracovný pás matrice hlavnou príčinou jamkových defektov na povrchu extrudovaných hliníkových materiálov. Je to preto, že proces extrúzie hliníka sa uskutočňuje pri vysokej teplote okolo 450 °C. Ak sa pridajú účinky deformačného tepla a trecieho tepla, teplota kovu bude vyššia, keď vyteká z otvoru matrice. Keď produkt vyteká z otvoru matrice, v dôsledku vysokej teploty dochádza k javu lepenia hliníka medzi kovom a pracovným pásom formy.
Forma tohto lepenia je často: opakovaný proces lepenia – trhania – lepenia – opätovného trhania a produkt tečie dopredu, čo vedie k mnohým malým jamkám na povrchu produktu.
Tento jav spájania súvisí s faktormi, ako je kvalita ingotu, stav povrchu pracovného pásu formy, teplota extrúzie, rýchlosť extrúzie, stupeň deformácie a odolnosť kovu voči deformácii.
1 Skúšobné materiály a metódy
Prostredníctvom predbežného výskumu sme sa dozvedeli, že faktory ako metalurgická čistota, stav formy, proces extrúzie, prísady a výrobné podmienky môžu ovplyvniť povrch zdrsnených častíc. V teste sa použili dve zliatinové tyče, 6005A a 6060, na vytlačenie rovnakej časti. Morfológia a zloženie pozícií zdrsnených častíc sa analyzovali pomocou priamych čítacích spektrometrov a metód detekcie SEM a porovnali sa s okolitou normálnou matricou.
Aby bolo možné jasne rozlíšiť morfológiu dvoch defektov jamiek a častíc, sú definované takto:
(1) Jamkové defekty alebo defekty v ťahu je druh bodového defektu, ktorý je nepravidelným pulcovitým alebo bodovým ryhom, ktorý sa objavuje na povrchu profilu. Defekt začína od škrabancového pruhu a končí odpadnutím defektu, ktorý sa hromadí do kovových zŕn na konci vrypovej línie. Veľkosť jamkovej chyby je vo všeobecnosti 1-5 mm a po oxidačnom spracovaní sa zmení na tmavočiernu, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje vzhľad profilu, ako je znázornené v červenom kruhu na obrázku 1.
(2) Povrchové častice sa tiež nazývajú kovové zrnká alebo adsorpčné častice. Povrch profilu z hliníkovej zliatiny je pripevnený guľovitými sivočiernymi časticami tvrdokovu a má voľnú štruktúru. Existujú dva typy profilov z hliníkovej zliatiny: tie, ktoré sa dajú zotrieť, a tie, ktoré sa zotrieť nedajú. Veľkosť je vo všeobecnosti menšia ako 0,5 mm a na dotyk je drsná. V prednej časti nie je žiadny škrabanec. Po oxidácii sa veľmi nelíši od matrice, ako je znázornené v žltom kruhu na obrázku 1.
2 Výsledky testov a analýzy
2.1 Chyby v ťahu povrchu
Obrázok 2 ukazuje mikroštrukturálnu morfológiu defektu pri ťahaní na povrchu zliatiny 6005A. V prednej časti sťahovania sú schodovité ryhy a končia naskladanými uzlinami. Po objavení sa uzlín sa povrch vráti do normálu. Miesto zdrsňujúceho defektu nie je hladké na dotyk, má ostrý tŕňový pocit a priľne alebo sa hromadí na povrchu profilu. Prostredníctvom testu vytláčania sa pozorovalo, že morfológia vyťahovania extrudovaných profilov 6005A a 6060 je podobná a zadná časť produktu je väčšia ako hlavová časť; rozdiel je v tom, že celková veľkosť ťahu 6005A je menšia a hĺbka vrypu je oslabená. Môže to súvisieť so zmenami v zložení zliatiny, stavom liatej tyče a podmienkami formy. Pozorované pod 100x, sú zrejmé škrabance na prednom konci oblasti ťahania, ktorá je predĺžená pozdĺž smeru extrúzie, a tvar konečných častíc uzliny je nepravidelný. Pri 500X má predný koniec ťažnej plochy stupňovité ryhy pozdĺž smeru extrúzie (veľkosť tohto defektu je asi 120 μm) a na nodulárnych časticiach sú zjavné stopy po vrstvení na konci chvosta.
Aby sa analyzovali príčiny ťahania, použili sa spektrometer s priamym čítaním a EDX na vykonanie analýzy komponentov na miestach defektov a matrici troch komponentov zliatiny. Tabuľka 1 ukazuje výsledky testu profilu 6005A. Výsledky EDX ukazujú, že zloženie stohovacej polohy ťažných častíc je v zásade podobné ako zloženie matrice. Okrem toho sa v defekte ťahania a okolo neho nahromadia niektoré jemné častice nečistôt a častice nečistôt obsahujú C, O (alebo Cl) alebo Fe, Si a S.
Analýza defektov zdrsnenia jemných oxidovaných extrudovaných profilov 6005A ukazuje, že ťažné častice sú veľké (1-5 mm), povrch je väčšinou stohovaný a na prednej časti sú stupňovité ryhy; Zloženie je blízke Al matrici a okolo nej budú distribuované heterogénne fázy obsahujúce Fe, Si, C a O. Ukazuje, že mechanizmus tvorby ťahom všetkých troch zliatin je rovnaký.
Počas procesu vytláčania spôsobí trenie toku kovu zvýšenie teploty pracovného pásu formy, čím sa vytvorí „lepkavá hliníková vrstva“ na reznej hrane vstupu pracovného pásu. Súčasne je možné z prebytočného Si a ďalších prvkov, ako sú Mn a Cr v hliníkovej zliatine, ľahko vytvoriť náhradné tuhé roztoky s Fe, čo podporí tvorbu „lepkavej hliníkovej vrstvy“ na vstupe do pracovnej zóny formy.
Keď kov prúdi dopredu a trie sa o pracovný pás, dochádza v určitej polohe k vratnému javu kontinuálneho spájania-trhania-spájania, čo spôsobuje, že kov sa v tejto polohe neustále prekrýva. Keď sa častice zväčšia na určitú veľkosť, prúdiaci produkt ich odtiahne a na kovovom povrchu vytvoria škrabance. Zostane na kovovom povrchu a na konci škrabanca vytvorí ťahavé častice. preto je možné uvažovať, že tvorba zdrsnených častíc súvisí hlavne s lepením hliníka na pracovný pás formy. Heterogénne fázy rozmiestnené okolo neho môžu pochádzať z mazacieho oleja, oxidov alebo prachových častíc, ako aj nečistôt, ktoré prináša drsný povrch ingotu.
Počet ťahov vo výsledkoch testu 6005A je však menší a stupeň je ľahší. Na jednej strane je to spôsobené skosením na výstupe pracovného pásu formy a starostlivým leštením pracovného pásu, aby sa zmenšila hrúbka hliníkovej vrstvy; na druhej strane súvisí s nadbytočným obsahom Si.
Podľa výsledkov priameho odčítania spektrálneho zloženia je možné vidieť, že okrem Si kombinovaného s Mg Mg2Si sa zvyšný Si objavuje vo forme jednoduchej látky.
2.2 Malé častice na povrchu
Pri vizuálnej kontrole s malým zväčšením sú častice malé (≤ 0,5 mm), nie sú hladké na dotyk, majú ostrý pocit a priľnú k povrchu profilu. Pozorované pod 100x, malé častice na povrchu sú náhodne rozmiestnené a na povrchu sú prichytené častice malej veľkosti bez ohľadu na to, či sú tam škrabance alebo nie;
Pri 500X, bez ohľadu na to, či sú na povrchu zrejmé stupňovité ryhy pozdĺž smeru vytláčania, je stále veľa častíc pripojených a veľkosti častíc sa líšia. Najväčšia veľkosť častíc je približne 15 μm a malé častice sú približne 5 μm.
Prostredníctvom analýzy zloženia povrchových častíc zliatiny 6060 a neporušenej matrice sa častice skladajú hlavne z prvkov O, C, Si a Fe a obsah hliníka je veľmi nízky. Takmer všetky častice obsahujú prvky O a C. Zloženie každej častice je mierne odlišné. Medzi nimi sú častice a blízke 10 μm, čo je výrazne viac ako matrica Si, Mg a O; V časticiach c sú Si, O a Cl zjavne vyššie; Častice d a f obsahujú vysoký obsah Si, O a Na; častice e obsahujú Si, Fe a O; h častice sú zlúčeniny obsahujúce Fe. Výsledky častíc 6060 sú podobné týmto, ale pretože obsah Si a Fe v samotnom 6060 je nízky, zodpovedajúce obsahy Si a Fe v povrchových časticiach sú tiež nízke; obsah C v 6060 časticiach je relatívne nízky.
Povrchové častice nemusia byť jednotlivé malé častice, ale môžu existovať aj vo forme agregácií mnohých malých častíc s rôznymi tvarmi a hmotnostné percentá rôznych prvkov v rôznych časticiach sa líšia. Predpokladá sa, že častice sa skladajú hlavne z dvoch typov. Jedným z nich sú precipitáty, ako je AlFeSi a elementárny Si, ktoré pochádzajú z fáz nečistôt s vysokou teplotou topenia, ako je FeAl3 alebo AlFeSi(Mn) v ingote, alebo z precipitátových fáz počas procesu extrúzie. Druhou je priľnavá cudzia hmota.
2.3 Vplyv drsnosti povrchu ingotu
Počas testu sa zistilo, že zadná plocha sústruhu 6005A na odlievanie je drsná a znečistená prachom. Na miestnych miestach boli dve liate tyče s najhlbšími značkami sústružníckeho nástroja, čo zodpovedalo výraznému zvýšeniu počtu ťahov po vytlačení a veľkosť jedného ťahu bola väčšia, ako je znázornené na obrázku 7.
Liata tyč 6005A nemá sústruh, takže drsnosť povrchu je nízka a počet ťahov je znížený. Okrem toho, keďže na sústruhových značkách liatej tyče nie je prichytená žiadna prebytočná rezná kvapalina, obsah C v zodpovedajúcich časticiach je znížený. Je dokázané, že značky otáčania na povrchu liatej tyče do určitej miery zhoršia ťah a tvorbu častíc.
3 Diskusia
(1) Zložky defektov v ťahu sú v podstate rovnaké ako zložky matrice. Sú to cudzie častice, stará koža na povrchu ingotu a iné nečistoty nahromadené v stene vytláčacieho valca alebo v mŕtvom priestore formy počas procesu vytláčania, ktoré sa privádzajú na kovový povrch alebo hliníkovú vrstvu formy. pás. Keď produkt tečie dopredu, dochádza k poškriabaniu povrchu a keď sa produkt nahromadí do určitej veľkosti, produkt ho vytiahne a vytvorí ťah. Ťah po oxidácii bol skorodovaný a kvôli jeho veľkému rozmeru tam boli jamkovité defekty.
(2) Povrchové častice sa niekedy javia ako jednotlivé malé častice a niekedy existujú v agregovanej forme. Ich zloženie sa zjavne líši od zloženia matrice a obsahuje hlavne prvky O, C, Fe a Si. Niektorým časticiam dominujú prvky O a C a niektorým časticiam dominuje O, C, Fe a Si. Preto sa usudzuje, že povrchové častice pochádzajú z dvoch zdrojov: jedným sú precipitáty, ako je AlFeSi a elementárny Si, a nečistoty, ako je O a C, sú priľnuté na povrchu; Druhou je priľnavá cudzia hmota. Častice sú po oxidácii korodované. Vďaka svojej malej veľkosti nemajú žiadny alebo len malý vplyv na povrch.
(3) Častice bohaté na prvky C a O pochádzajú hlavne z mazacieho oleja, prachu, pôdy, vzduchu atď. priľnutého na povrchu ingotu. Hlavnými zložkami mazacieho oleja sú C, O, H, S atď. a hlavnou zložkou prachu a pôdy je SiO2. Obsah O v povrchových časticiach je všeobecne vysoký. Pretože častice sú vo vysokoteplotnom stave ihneď po opustení pracovného pásu a kvôli veľkému špecifickému povrchu častíc ľahko adsorbujú atómy O vo vzduchu a po kontakte so vzduchom spôsobujú oxidáciu, čo vedie k vyššiemu O obsah ako matrica.
(4) Fe, Si atď. pochádzajú hlavne z oxidov, starých okují a fáz nečistôt v ingote (vysoká teplota topenia alebo druhá fáza, ktorá nie je úplne eliminovaná homogenizáciou). Prvok Fe pochádza z Fe v hliníkových ingotoch, ktoré tvoria nečistoty s vysokou teplotou topenia, ako je FeAl3 alebo AlFeSi(Mn), ktoré sa nemôžu rozpustiť v tuhom roztoku počas procesu homogenizácie alebo nie sú úplne premenené; Si existuje v hliníkovej matrici vo forme Mg2Si alebo presýteného tuhého roztoku Si počas procesu odlievania. Počas procesu vytláčania liatej tyče za tepla sa môže vyzrážať nadbytočný Si. Rozpustnosť Si v hliníku je 0,48 % pri 450 °C a 0,8 % (hmotn. %) pri 500 °C. Nadbytočný obsah Si v 6005 je asi 0,41 % a vyzrážaný Si môže byť agregácia a precipitácia spôsobená kolísaním koncentrácie.
(5) Prilepenie hliníka na pracovný pás formy je hlavnou príčinou ťahania. Vytláčacia hubica je prostredie s vysokou teplotou a vysokým tlakom. Trenie toku kovu zvýši teplotu pracovného pásu formy, čím sa vytvorí „lepkavá hliníková vrstva“ na reznej hrane vstupu pracovného pásu.
Súčasne je možné z prebytočného Si a ďalších prvkov, ako sú Mn a Cr v hliníkovej zliatine, ľahko vytvoriť náhradné tuhé roztoky s Fe, čo podporí tvorbu „lepkavej hliníkovej vrstvy“ na vstupe do pracovnej zóny formy. Kov pretekajúci cez „lepkavú hliníkovú vrstvu“ patrí k vnútornému treniu (kĺzavému šmyku vo vnútri kovu). Kov sa deformuje a stvrdne v dôsledku vnútorného trenia, čo podporuje zlepenie základného kovu a formy. Súčasne sa pracovný pás formy vplyvom tlaku deformuje do tvaru trúbky a lepkavý hliník tvorený reznou časťou pracovného pásu, ktorá sa dotýka profilu, je podobný reznej hrane sústružníckeho nástroja.
Tvorba lepkavého hliníka je dynamický proces rastu a vypadávania. Častice sú neustále vynášané profilom. Priliehajú k povrchu profilu a vytvárajú chyby v ťahu. Ak vyteká priamo z pracovného pásu a okamžite sa adsorbuje na povrch profilu, malé častice tepelne priľnuté k povrchu sa nazývajú „adsorpčné častice“. Ak sa niektoré častice rozbijú extrudovanou hliníkovou zliatinou, niektoré častice sa pri prechode pracovným pásom prilepia na povrch pracovného pásu a spôsobia škrabance na povrchu profilu. Zadná časť je naskladaná hliníková matrica. Keď je v strede pracovného pásu veľa hliníka (spojenie je silné), zhorší to povrchové škrabance.
(6) Rýchlosť vytláčania má veľký vplyv na ťahanie. Vplyv rýchlosti vytláčania. Pokiaľ ide o pásovú zliatinu 6005, rýchlosť vytláčania sa zvyšuje v rámci testovacieho rozsahu, zvyšuje sa výstupná teplota a zvyšuje sa počet častíc priťahujúcich povrch a stáva sa ťažšími, keď sa mechanické línie zvyšujú. Rýchlosť vytláčania by mala byť čo najstabilnejšia, aby sa predišlo náhlym zmenám rýchlosti. Nadmerná rýchlosť vytláčania a vysoká výstupná teplota povedú k zvýšenému treniu a vážnemu ťahaniu častíc. Špecifický mechanizmus vplyvu rýchlosti extrúzie na jav ťahania si vyžaduje následné sledovanie a overovanie.
(7) Kvalita povrchu liatej tyče je tiež dôležitým faktorom ovplyvňujúcim ťažné častice. Povrch liatej tyče je drsný, s otrepami po pílení, olejovými škvrnami, prachom, koróziou atď., čo všetko zvyšuje tendenciu ťahania častíc.
4 Záver
(1) Zloženie defektov v ťahu je v súlade so zložením matrice; zloženie polohy častice je zjavne odlišné od zloženia matrice, obsahuje hlavne prvky O, C, Fe a Si.
(2) Chyby pri ťahaní častíc sú spôsobené hlavne prilepením hliníka na pracovný pás formy. Akékoľvek faktory, ktoré podporujú priľnutie hliníka k pracovnému pásu formy, spôsobia chyby pri ťahaní. Na základe predpokladu zabezpečenia kvality liatej tyče nemá tvorba ťažných častíc priamy vplyv na zloženie zliatiny.
(3) Správne rovnomerné protipožiarne ošetrenie je prospešné na zníženie ťahania povrchu.
Čas odoslania: 10. september 2024
