Alumiiniumsulamist ekstrudeeritud materjalide, eriti alumiiniumprofiilide, ekstrusiooniprotsessi käigus tekib pinnal sageli “süvenev” defekt. Spetsiifilised ilmingud hõlmavad väga väikeseid kasvajaid, millel on erinev tihedus, saba ja ilmne käte tunne, millel on terav tunne. Pärast oksüdatsiooni või elektroforeetilist pinnatöötlust ilmnevad need sageli mustade graanulitena, mis kleepuvad toote pinnale.
Suure läbilõikega profiilide ekstrusioonitootmisel on see defekt tõenäolisem valuploki struktuuri, ekstrusioonitemperatuuri, ekstrusioonikiiruse, vormi keerukuse jms mõju tõttu. Enamiku auklike defektide peenosakesi saab eemaldada töötamise käigus. profiili pinna eeltöötlusprotsess, eriti leeliseline söövitusprotsess, samas kui profiili pinnale jääb väike arv suuremõõtmelisi, kindlalt kleepunud osakesi, mis mõjutavad lõpptoote välimuse kvaliteeti.
Tavalistes hoonete ukse- ja aknaprofiiltoodetes aktsepteerivad kliendid tavaliselt väiksemaid auke sisaldavaid defekte, kuid tööstuslike profiilide puhul, mis nõuavad võrdset rõhku mehaanilistele omadustele ja dekoratiivsetele omadustele või suuremat rõhku dekoratiivsetele omadustele, ei aktsepteeri kliendid seda defekti, eriti täppidega defekte, mis on vastuolus erineva taustavärviga.
Karedate osakeste tekkemehhanismi analüüsimiseks analüüsiti defektide asukohtade morfoloogiat ja koostist erinevate sulami koostiste ja ekstrusiooniprotsesside all ning võrreldi defektide ja maatriksi erinevusi. Esitati mõistlik lahendus töötlemata osakeste tõhusaks lahendamiseks ja viidi läbi proovikatse.
Profiilide süvendusdefektide lahendamiseks on vaja mõista täppide defektide tekkemehhanismi. Ekstrusiooniprotsessi ajal on stantsi töölindile kleepuv alumiinium ekstrudeeritud alumiiniummaterjalide pinnal esinevate täppide defektide peamine põhjus. Seda seetõttu, et alumiiniumi ekstrusiooniprotsess viiakse läbi kõrgel temperatuuril umbes 450 °C. Kui lisada deformatsioonisoojuse ja hõõrdesoojuse mõju, on metalli temperatuur matriitsi august välja voolates kõrgem. Kui toode voolab matriitsi august välja, tekib kõrge temperatuuri tõttu alumiiniumi kleepumise nähtus metalli ja vormi töölindi vahele.
Selle sidumise vorm on sageli järgmine: korduv sidumisprotsess – rebimine – sidumine – uuesti rebimine ja toode voolab edasi, mille tulemuseks on palju väikeseid auke toote pinnal.
See sidumisnähtus on seotud selliste teguritega nagu valuploki kvaliteet, vormi töölindi pinnaseisund, ekstrusioonitemperatuur, ekstrusioonikiirus, deformatsiooniaste ja metalli deformatsioonikindlus.
1 Katsematerjalid ja -meetodid
Esialgse uurimistöö käigus saime teada, et sellised tegurid nagu metallurgiline puhtus, hallituse olek, ekstrusiooniprotsess, koostisosad ja tootmistingimused võivad mõjutada pinna karestatud osakesi. Katses kasutati sama sektsiooni ekstrudeerimiseks kahte legeeritud varda, 6005A ja 6060. Karestatud osakeste positsioonide morfoloogiat ja koostist analüüsiti otsese lugemisspektromeetri ja SEM-tuvastusmeetodite abil ning võrreldi ümbritseva normaalse maatriksiga.
Kahe aukude ja osakeste defekti morfoloogia selgeks eristamiseks määratletakse need järgmiselt:
(1) Punkt- ehk tõmbevead on punktdefekt, mis on profiili pinnale tekkiv ebakorrapärane kulles- või täpikujuline kriimustusviga. Defekt saab alguse kriimustusribast ja lõpeb defekti mahakukkumisega, kuhjudes kriimustusjoone lõpus metallist ubadeks. Süvendatud defekti suurus on üldiselt 1–5 mm ja see muutub pärast oksüdatsioonitöötlust tumemustaks, mis lõpuks mõjutab profiili välimust, nagu on näidatud joonisel 1 punasel ringil.
(2) Pinnaosakesi nimetatakse ka metalliubadeks või adsorptsiooniosakesteks. Alumiiniumisulamist profiili pind on kinnitatud sfääriliste halli-mustade kõvametalliosakestega ja on lahtise struktuuriga. Alumiiniumsulamist profiile on kahte tüüpi: need, mida saab ära pühkida, ja need, mida ei saa ära pühkida. Suurus on tavaliselt alla 0,5 mm ja see tundub katsudes kare. Esiosas kriimu ei ole. Pärast oksüdatsiooni ei erine see palju maatriksist, nagu on näidatud joonisel 1 kollasel ringil.
2 Testi tulemused ja analüüs
2.1 Pinnatõmbe defektid
Joonisel 2 on näidatud 6005A sulami pinnal esineva tõmbedefekti mikrostruktuuriline morfoloogia. Tõmbamise esiosas on astmelised kriimud, mis lõpevad virnastatud sõlmedega. Pärast sõlmede ilmumist normaliseerub pind. Karestusdefekti asukoht ei ole katsudes sile, on terava okkalise tunnetusega ning kleepub või koguneb profiili pinnale. Ekstrusioonitesti käigus täheldati, et 6005A ja 6060 ekstrudeeritud profiilide tõmbemorfoloogia on sarnane ning toote sabaots on suurem kui peaots; erinevus seisneb selles, et 6005A üldine tõmbemõõt on väiksem ja kriimustussügavus on nõrgenenud. See võib olla seotud sulami koostise, valuvarda oleku ja hallituse tingimuste muutumisega. 100X all täheldatuna on tõmbeala esiotsas, mis on piki ekstrusioonisuunda piklik, ilmsed kriimujäljed ja lõplike sõlmeosakeste kuju on ebakorrapärane. 500X korral on tõmbepinna esiotsas ekstrusioonisuunas astmelised kriimud (selle defekti suurus on umbes 120 μm) ja sabaotsa sõlmelistel osakestel on silmnähtavad virnastusjäljed.
Tõmbamise põhjuste analüüsimiseks kasutati kolme sulamikomponendi defektikohtade ja maatriksi komponentide analüüsimiseks otselugemisspektromeetrit ja EDX-i. Tabelis 1 on toodud profiili 6005A testi tulemused. EDX tulemused näitavad, et tõmbeosakeste virnastamispositsiooni koostis on põhimõtteliselt sarnane maatriksi omaga. Lisaks koguneb tõmbedefekti ja selle ümber mõned peened lisandiosakesed ning lisandiosakesed sisaldavad C, O (või Cl) või Fe, Si ja S.
6005A peenoksüdeeritud ekstrudeeritud profiilide karestusdefektide analüüs näitab, et tõmbeosakesed on mõõtmetelt suured (1-5mm), pind on enamasti virnastatud ning esiosal on astmelised kriimud; Kompositsioon on Al-maatriksi lähedal ja selle ümber on jaotunud heterogeensed faasid, mis sisaldavad Fe, Si, C ja O. See näitab, et kolme sulami tõmbamismehhanism on sama.
Ekstrusiooniprotsessi ajal põhjustab metallivoolu hõõrdumine vormi töölindi temperatuuri tõusu, moodustades töölindi sissepääsu lõikeservas "kleepuva alumiiniumkihi". Samal ajal on alumiiniumisulamis sisalduva üleliigse Si ja muude elementide, nagu Mn ja Cr, asenduslahused kergesti moodustatavad Fe-ga, mis soodustab "kleepuva alumiiniumikihi" moodustumist vormi töötsooni sissepääsu juures.
Kui metall voolab ettepoole ja hõõrub vastu töövööd, tekib teatud asendis edasi-tagasi nähtus pidev sidumine-rebimine-sidumine, mis põhjustab metalli pidevat asetumist selles asendis. Kui osakesed suurenevad teatud suuruseni, tõmbab voolav toode selle eemale ja moodustab metallpinnale kriimustusjälgi. See jääb metallpinnale ja moodustab kriimustuse lõpus tõmbavaid osakesi. seetõttu võib arvata, et karestunud osakeste teke on peamiselt seotud alumiiniumi kleepumisega vormitöötlemislindile. Selle ümber jaotunud heterogeensed faasid võivad pärineda määrdeõlist, oksiididest või tolmuosakestest, aga ka valuploki kareda pinnaga kaasnevatest lisanditest.
Tõmbete arv 6005A testitulemustes on aga väiksem ja kraad kergem. Ühest küljest on see tingitud faasidest vormi töörihma väljapääsu juures ja töölindi hoolikast poleerimisest, et vähendada alumiiniumikihi paksust; teisalt on see seotud liigse Si sisaldusega.
Otsese lugemise spektraalkoostise tulemuste põhjal on näha, et lisaks Si-le, mis on kombineeritud Mg Mg2Si-ga, ilmub järelejäänud Si lihtaine kujul.
2.2 Väikesed osakesed pinnal
Väikese suurendusega visuaalse kontrolli käigus on osakesed väikesed (≤0,5 mm), puudutamisel mitte siledad, terava tunnetusega ja kleepuvad profiili pinnale. Alla 100X vaadeldes on väikesed osakesed pinnal juhuslikult jaotunud ja pinnale on kinnitatud väikese suurusega osakesed olenemata sellest, kas on kriimustusi või mitte;
Olenemata sellest, kas pinnal on ekstrusioonisuunas 500X silmnähtavaid astmelisi kriimustusi, on paljud osakesed endiselt kinni ja osakeste suurused on erinevad. Suurim osakeste suurus on umbes 15 μm ja väikesed osakesed on umbes 5 μm.
6060 sulami pinnaosakeste ja puutumatu maatriksi koostise analüüsi põhjal koosnevad osakesed peamiselt O, C, Si ja Fe elementidest ning alumiiniumisisaldus on väga madal. Peaaegu kõik osakesed sisaldavad O- ja C-elemente. Iga osakese koostis on veidi erinev. Nende hulgas on a-osakesed 10 μm lähedal, mis on oluliselt suurem kui maatriksi Si, Mg ja O; C osakestes on Si, O ja Cl ilmselgelt kõrgemad; Osakesed d ja f sisaldavad kõrge Si, O ja Na sisaldusega; osakesed e sisaldavad Si, Fe ja O; h osakesed on Fe sisaldavad ühendid. 6060 osakeste tulemused on sellega sarnased, kuid kuna Si ja Fe sisaldus 6060-s endas on madal, on ka vastavad Si ja Fe sisaldused pinnaosakestes madal; C-sisaldus 6060 osakestes on suhteliselt madal.
Pinnaosakesed ei pruugi olla üksikud väikesed osakesed, vaid võivad esineda ka paljude väikeste erineva kujuga osakeste agregaatidena ning erinevate elementide massiprotsendid erinevates osakestes on erinevad. Arvatakse, et osakesed koosnevad peamiselt kahte tüüpi. Üks neist on sademed, nagu AlFeSi ja elementaarne Si, mis pärinevad valuplokis olevatest kõrge sulamistemperatuuriga lisandite faasidest, nagu FeAl3 või AlFeSi (Mn), või sademefaasid ekstrusiooniprotsessi käigus. Teine on kleepuv võõrkeha.
2.3 Valuploki pinnakareduse mõju
Katse käigus selgus, et valuvarraste treipingi 6005A tagumine pind oli kare ja tolmuplekiline. Kohalikes kohtades oli kaks kõige sügavamate treiriistajälgedega valatud varda, mis vastas tõmmete arvu olulisele suurenemisele pärast ekstrusiooni ja ühe tõmbe suurus oli suurem, nagu on näidatud joonisel 7.
Valatud vardal 6005A pole treipinki, seega on pinna karedus madal ja tõmbamiste arv väheneb. Lisaks, kuna valuvarda treipingi jälgede külge pole liigne lõikevedelik, väheneb C-sisaldus vastavates osakestes. On tõestatud, et valuvarda pinnal olevad pöördejäljed raskendavad teatud määral tõmbamist ja osakeste moodustumist.
3 Arutelu
(1) Tõmbedefektide komponendid on põhimõtteliselt samad, mis maatriksil. Need on võõrosakesed, valuploki pinnal olev vana nahk ja muud lisandid, mis on ekstrusiooniprotsessi käigus ekstrusioonitünni seina või vormi surnud alasse kogunenud, mis viiakse metalli pinnale või vormi alumiiniumkihile. vöö. Toote edasiliikumisel tekivad pinnakriimud ja kui toode koguneb teatud suuruseni, siis toode võtab selle välja, moodustades tõmbe. Pärast oksüdatsiooni oli tõmbamine korrodeerunud ja selle suurte mõõtmete tõttu oli seal süvenditaolisi defekte.
(2) Pinnaosakesed paistavad mõnikord üksikute väikeste osakestena ja esinevad mõnikord agregeeritud kujul. Nende koostis erineb ilmselgelt maatriksi koostisest ja sisaldab peamiselt O, C, Fe ja Si elemente. Osades osakestes domineerivad O- ja C-elemendid ning osades O, C, Fe ja Si. Seetõttu järeldatakse, et pinnaosakesed pärinevad kahest allikast: üks on sade, nagu AlFeSi ja elementaarne Si, ning lisandid, nagu O ja C, on pinnale kleepunud; Teine on kleepuv võõrkeha. Osakesed korrodeeruvad pärast oksüdatsiooni. Väikese suuruse tõttu ei mõjuta need pinda või mõjutavad seda vähe.
(3) C- ja O-elementide rikkad osakesed pärinevad peamiselt valuploki pinnale kleepunud määrdeõlist, tolmust, pinnasest, õhust jne. Määrdeõli põhikomponendid on C, O, H, S jne ning tolmu ja pinnase põhikomponendiks on SiO2. Pinnaosakeste O-sisaldus on üldiselt kõrge. Kuna osakesed on kohe pärast töölindilt lahkumist kõrge temperatuuriga olekus ja osakeste suure eripinna tõttu adsorbeerivad nad kergesti O-aatomeid õhus ja põhjustavad kokkupuutel õhuga oksüdatsiooni, mille tulemuseks on kõrgem O. sisu kui maatriks.
(4) Fe, Si jne pärinevad peamiselt valuploki oksiididest, vana katlakivi ja lisandite faasidest (kõrge sulamistemperatuur või teine faas, mida homogeniseerimine täielikult ei kõrvalda). Fe-element pärineb Fe-st alumiiniumi valuplokkides, moodustades kõrge sulamistemperatuuriga lisandifaase, nagu FeAl3 või AlFeSi(Mn), mida ei saa homogeniseerimisprotsessi käigus tahkes lahuses lahustada või mis ei muutu täielikult; Si esineb alumiiniummaatriksis valuprotsessi ajal Mg2Si või Si üleküllastunud tahke lahuse kujul. Valatud varda kuumekstrusiooniprotsessi ajal võib liigne Si sadestuda. Si lahustuvus alumiiniumis on 0,48% temperatuuril 450 °C ja 0,8% (massi%) temperatuuril 500 °C. Si sisaldus 6005-s on umbes 0,41% ja sadestunud Si võib olla kontsentratsiooni kõikumisest põhjustatud agregatsioon ja sadenemine.
(5) Vormi töörihma külge kleepuv alumiinium on tõmbamise peamine põhjus. Ekstrusioonivorm on kõrge temperatuuri ja kõrge rõhuga keskkond. Metallivoolu hõõrdumine tõstab vormi töölindi temperatuuri, moodustades töölindi sissepääsu lõikeservas "kleepuva alumiiniumkihi".
Samal ajal on alumiiniumisulamis sisalduva üleliigse Si ja muude elementide, nagu Mn ja Cr, asenduslahused kergesti moodustatavad Fe-ga, mis soodustab "kleepuva alumiiniumikihi" moodustumist vormi töötsooni sissepääsu juures. Läbi “kleepuva alumiiniumikihi” voolav metall kuulub sisehõõrdumise (metalli sees libiseva nihke) alla. Metall deformeerub ja kõveneb sisemise hõõrdumise tõttu, mis soodustab selle all oleva metalli ja vormi kokkukleepumist. Samal ajal deformeerub vormitöörihm surve mõjul trompetikujuliseks ning kleepuv alumiinium, mille moodustab profiiliga kokkupuutuv töölindi lõikeserva osa, on sarnane treitööriista lõikeservaga.
Kleepuva alumiiniumi moodustumine on dünaamiline kasvu- ja varisemisprotsess. Profiil toob pidevalt välja osakesed. Kinnitub profiili pinnale, moodustades tõmbevead. Kui see voolab otse töölindilt välja ja adsorbeerub koheselt profiili pinnale, nimetatakse pinnale termiliselt kleepunud väikseid osakesi "adsorptsiooniosakesteks". Kui ekstrudeeritud alumiiniumsulam purustab mõned osakesed, kleepuvad mõned osakesed töövöö läbimisel töövöö pinnale, põhjustades profiili pinnale kriimustusi. Sabaots on virnastatud alumiiniummaatriks. Kui töövöö keskele on kinni jäänud palju alumiiniumi (side on tugev), süvendab see pinnakriimustusi.
(6) Ekstrusioonikiirusel on suur mõju tõmbamisele. Ekstrusioonikiiruse mõju. Mis puudutab roomikuga 6005 sulamit, siis ekstrusioonikiirus suureneb katsevahemikus, väljundtemperatuur tõuseb ning pinda tõmbavate osakeste arv suureneb ja muutub raskemaks, kui mehaanilised jooned suurenevad. Ekstrusioonikiirus tuleks hoida võimalikult stabiilsena, et vältida äkilisi kiiruse muutusi. Liigne ekstrusioonikiirus ja kõrge väljalasketemperatuur põhjustavad suuremat hõõrdumist ja tõsist osakeste tõmbamist. Ekstrusioonikiiruse mõju tõmbenähtusele spetsiifiline mehhanism nõuab hilisemat järelkontrolli ja kontrolli.
(7) Valatud varda pinna kvaliteet on samuti oluline tegur, mis mõjutab tõmbeosakesi. Valatud varda pind on kare, saagimisjäljed, õliplekid, tolm, korrosioon jne, mis kõik suurendavad kalduvust osakesi tõmmata.
4 Järeldus
(1) Tõmbedefektide koostis on kooskõlas maatriksi koostisega; osakeste positsiooni koostis on ilmselgelt erinev maatriksi omast, sisaldades peamiselt O, C, Fe ja Si elemente.
(2) Tõmbeosakeste defektid on peamiselt põhjustatud alumiiniumist, mis on kleepunud vormi töövöö külge. Kõik tegurid, mis soodustavad alumiiniumi kleepumist vormi töörihma külge, põhjustavad tõmbedefekte. Valatud varda kvaliteedi tagamise eeldusel ei mõjuta tõmbeosakeste teke sulami koostist otseselt.
(3) Õige ühtlane tuletöötlus aitab vähendada pinna tõmbamist.
Postitusaeg: 10. september 2024
