Az alumíniumötvözet extrudált anyagok, különösen az alumíniumprofilok extrudálása során gyakran előfordul a felületen „gödrös” hiba. A specifikus megnyilvánulások közé tartoznak a nagyon kicsi, változó sűrűségű daganatok, a farok, és nyilvánvaló kéztapintással, tüskés érzéssel. Oxidáció vagy elektroforetikus felületkezelés után gyakran fekete szemcsékként jelennek meg, amelyek a termék felületére tapadnak.
A nagy keresztmetszetű profilok extrudálása során ez a hiba nagyobb valószínűséggel fordul elő a tuskó szerkezetének, az extrudálási hőmérsékletnek, az extrudálási sebességnek, a forma bonyolultságának stb. hatására. A gödrös hibák finom részecskéi a legtöbb esetben eltávolíthatók az eljárás során. profilfelület előkezelési eljárás, különösen lúgos maratási eljárás, miközben kis számú nagy méretű, szilárdan tapadt szemcsék maradnak a profil felületén, ami befolyásolja a végtermék megjelenési minőségét.
A hagyományos épületajtó- és ablakprofiltermékeknél a vásárlók általában elfogadják a kisebb lyukas hibákat, de az olyan ipari profiloknál, amelyeknél a mechanikai tulajdonságokra és a dekoratív teljesítményre egyenlő hangsúlyt kell fektetni, vagy nagyobb hangsúlyt kell fektetni a dekoratív teljesítményre, a vásárlók általában nem fogadják el ezt a hibát, különösen a lyukas hibákat, amelyek nem egyeztethető össze az eltérő háttérszínnel.
A durva részecskék képződési mechanizmusának elemzése érdekében a különböző ötvözet-összetételek és extrudálási eljárások mellett a hibahelyek morfológiáját és összetételét elemeztük, valamint összehasonlítottam a hibák és a mátrix közötti különbségeket. Egy ésszerű megoldást javasoltak a durva részecskék hatékony megoldására, és próbatesztet végeztek.
A profilok gödörhibáinak megoldásához meg kell érteni a lyukhibák kialakulásának mechanizmusát. Az extrudálási folyamat során az extrudált alumínium anyagok felületén a lyukasztási hibák fő oka a szerszám munkaszalaghoz tapadt alumínium. Ennek az az oka, hogy az alumínium extrudálási folyamata magas, körülbelül 450 °C-os hőmérsékleten történik. Ha hozzáadjuk a deformációs hőt és a súrlódási hőt, akkor a fém hőmérséklete magasabb lesz, amikor kifolyik a szerszámfuratból. Amikor a termék kifolyik a szerszámfuratból, a magas hőmérséklet miatt alumínium megtapad a fém és a szerszám munkaszalagja között.
Ennek a kötésnek a formája gyakran a következő: ismétlődő kötési folyamat – tépés – kötés – újra szakad, és a termék előrefolyik, aminek eredményeként sok kis gödör keletkezik a termék felületén.
Ez a kötési jelenség olyan tényezőkhöz kapcsolódik, mint a tömb minősége, a szerszámos munkaszalag felületi állapota, az extrudálási hőmérséklet, az extrudálási sebesség, a deformáció mértéke és a fém deformációval szembeni ellenállása.
1 Vizsgálati anyagok és módszerek
Az előzetes kutatás során megtudtuk, hogy olyan tényezők, mint a kohászati tisztaság, a penész állapota, az extrudálási folyamat, az összetevők és a gyártási körülmények befolyásolhatják a felület érdesített részecskéit. A teszt során két ötvözetrudat, a 6005A-t és a 6060-at használtuk ugyanannak a szakasznak az extrudálására. Az elnagyolt részecskék pozícióinak morfológiáját és összetételét közvetlen leolvasási spektrométerrel és SEM detektálási módszerekkel elemeztük, és összehasonlítottuk a környező normál mátrixszal.
Annak érdekében, hogy világosan meg lehessen különböztetni a lyukacsos és a részecskék két hibájának morfológiáját, ezeket a következők szerint határozzuk meg:
(1) Gödrös hiba vagy húzási hiba egyfajta ponthiba, amely a profil felületén megjelenő szabálytalan ebihal- vagy pontszerű karchiba. A hiba a karccsíktól kezdődik, és a hiba leesésével végződik, és a karcvonal végén fémbabokká halmozódik fel. A gödrös hiba mérete általában 1-5 mm, és az oxidációs kezelés után sötétfekete színűvé válik, ami végső soron befolyásolja a profil megjelenését, ahogy az 1. ábrán a piros körben látható.
(2) A felületi részecskéket fémbaboknak vagy adszorpciós részecskéknek is nevezik. Az alumínium ötvözet profil felülete gömb alakú, szürke-fekete keményfém részecskékkel van rögzítve, és laza szerkezetű. Kétféle alumíniumötvözet profil létezik: letörölhető és nem törölhető. A méret általában kevesebb, mint 0,5 mm, és tapintásra érdesnek érzi magát. Az elülső részen nincs karc. Oxidáció után nem sokban különbözik a mátrixtól, amint azt az 1. ábrán a sárga kör is mutatja.
2 Vizsgálati eredmények és elemzés
2.1 Felületi húzási hibák
A 2. ábra a 6005A ötvözet felületén lévő húzási hiba mikroszerkezeti morfológiáját mutatja. A húzás elülső részén lépcsőszerű karcolások találhatók, melyek halmozott csomókkal végződnek. A csomók megjelenése után a felület normalizálódik. Az érdesedési hiba helye nem sima tapintású, éles tüskés tapintású, tapad vagy felhalmozódik a profil felületén. Az extrudálási teszt során megfigyelték, hogy a 6005A és 6060 extrudált profilok húzási morfológiája hasonló, és a termék farokrésze több, mint a fej vége; a különbség az, hogy a 6005A teljes húzási mérete kisebb, és a karcolás mélysége gyengül. Ez összefügghet az ötvözet összetételének, az öntött rúd állapotának és a penész állapotának változásával. 100X alatt megfigyelhető, hogy az extrudálási irány mentén megnyúlt húzóterület elülső végén nyilvánvaló karcolások láthatók, a végső csomószemcsék alakja pedig szabálytalan. 500X-nál a húzófelület elülső végén az extrudálás iránya mentén lépcsőzetes karcolások találhatók (ennek a hibának a mérete kb. 120 μm), és a farok végén látható csomós részecskéken látható halmozási nyomok.
A húzás okainak elemzésére közvetlen leolvasási spektrométert és EDX-et használtunk a három ötvözetkomponens hibahelyeinek és mátrixának analízisére. Az 1. táblázat a 6005A profil vizsgálati eredményeit mutatja. Az EDX eredmények azt mutatják, hogy a húzószemcsék halmozási helyzetének összetétele alapvetően hasonló a mátrixéhoz. Ezenkívül néhány finom szennyezőrészecske halmozódik fel a húzási hibában és környékén, és a szennyező részecskék C-t, O-t (vagy Cl-t) vagy Fe-t, Si-t és S-t tartalmaznak.
A 6005A finom oxidált extrudált profilok érdesedési hibáinak elemzése azt mutatja, hogy a húzószemcsék nagy méretűek (1-5 mm), a felület többnyire halmozott, az elülső részen lépcsős karcolások láthatók; Az összetétel közel áll az Al-mátrixhoz, és körülötte heterogén Fe, Si, C és O tartalmú fázisok lesznek elosztva. Ez azt mutatja, hogy a három ötvözet húzóképzési mechanizmusa azonos.
Az extrudálási folyamat során a fém áramlási súrlódása miatt megemelkedik az öntőszalag hőmérséklete, ami „ragadós alumíniumréteget” képez a munkaszalag bemenetének vágóélén. Ugyanakkor az alumíniumötvözetben lévő Si-feleslegből és más elemekből, például Mn-ből és Cr-ból könnyen lehet vas-pótló szilárd oldatokat képezni, ami elősegíti a „ragadós alumíniumréteg” kialakulását a szerszám munkazónája bejáratánál.
Ahogy a fém előrefolyik és a munkaszalaghoz súrlódik, egy bizonyos helyen a folyamatos kötés-szakadás-kötés viszonzó jelensége lép fel, aminek következtében a fém ebben a helyzetben folyamatosan egymásra helyeződik. Amikor a részecskék egy bizonyos méretűre megnőnek, az áramló termék elhúzza, és karcolásnyomokat képez a fémfelületen. A fémfelületen marad, és húzó részecskéket képez a karcolás végén. ezért azt tekinthetjük, hogy az érdes részecskék képződése elsősorban az alumínium öntőszalaghoz tapadásával kapcsolatos. A körülötte eloszló heterogén fázisok származhatnak kenőolajból, oxidokból vagy porszemcsékből, valamint a tuskó érdes felülete által okozott szennyeződésekből.
A 6005A teszteredményekben azonban a húzások száma kisebb, a fokozat pedig könnyebb. Egyrészt az öntőszalag kilépésénél lévő letörésnek és a munkaszalag gondos polírozásának köszönhető az alumíniumréteg vastagságának csökkentése; másrészt a túlzott Si-tartalommal van összefüggésben.
A közvetlen leolvasási spektrális összetételi eredmények alapján látható, hogy a Mg Mg2Si-vel kombinált Si mellett a maradék Si egyszerű anyag formájában jelenik meg.
2.2 Kis részecskék a felületen
Alacsony nagyítású szemrevételezés esetén a részecskék kicsik (≤0,5 mm), nem sima tapintásúak, éles tapintásúak és tapadnak a profil felületére. 100X alatt megfigyelhető, hogy a felületen lévő kis részecskék véletlenszerűen oszlanak el, és kis méretű részecskék tapadnak a felülethez, függetlenül attól, hogy vannak-e karcolások vagy nincsenek;
500X-nál, függetlenül attól, hogy vannak-e nyilvánvaló, lépésszerű karcolások a felületen az extrudálás iránya mentén, sok részecske még mindig megtapad, és a részecskeméretek változnak. A legnagyobb részecskeméret körülbelül 15 μm, a kis részecskék körülbelül 5 μm.
A 6060 ötvözet felületi részecskéinek és az érintetlen mátrixnak az összetételelemzése révén a részecskék főként O, C, Si és Fe elemekből állnak, az alumíniumtartalom pedig nagyon alacsony. Szinte minden részecske tartalmaz O és C elemeket. Az egyes részecskék összetétele kissé eltérő. Közülük az a részecskék közel 10 μm, ami lényegesen nagyobb, mint a Si, Mg és O mátrix; A c részecskékben a Si, O és Cl nyilvánvalóan magasabb; A d és f részecskék magas Si-, O- és Na-tartalmúak; az e részecskék Si-t, Fe-t és O-t tartalmaznak; h részecskék Fe-tartalmú vegyületek. A 6060-as részecskék eredményei hasonlóak ehhez, de mivel magában a 6060-ban a Si- és Fe-tartalom alacsony, a felületi részecskék megfelelő Si- és Fe-tartalma is alacsony; a 6060 részecskék C-tartalma viszonylag alacsony.
A felületi részecskék nem lehetnek különálló kis részecskék, hanem létezhetnek sok különböző formájú kis részecskék aggregációi formájában, és a különböző részecskékben lévő különböző elemek tömegszázaléka eltérő. Úgy gondolják, hogy a részecskék főként két típusból állnak. Az egyik a csapadék, mint például az AlFeSi és az elemi Si, amelyek magas olvadáspontú szennyeződésekből származnak, mint például a FeAl3 vagy AlFeSi(Mn) a tömbben, vagy az extrudálási folyamat során kialakuló csapadékfázisok. A másik a tapadó idegen anyag.
2.3 A tuskó felületi érdességének hatása
A teszt során kiderült, hogy a 6005A öntött rúd eszterga hátsó felülete érdes volt és portól foltos. Két öntött rúd volt a legmélyebb esztergaszerszámnyomokkal a helyi helyeken, ami az extrudálás utáni húzások számának jelentős növekedésének felelt meg, és egyetlen húzás mérete is nagyobb volt, amint az a 7. ábrán látható.
A 6005A öntött rúdnak nincs eszterga, így a felületi érdesség alacsony és a húzások száma is csökken. Ezenkívül, mivel az öntött rúd eszterganyomaihoz nem tapad a felesleges vágófolyadék, a megfelelő részecskék C-tartalma csökken. Bizonyított, hogy az öntött rúd felületén lévő elfordulási nyomok bizonyos mértékig fokozzák a húzást és a szemcseképződést.
3 Vita
(1) A húzási hibák összetevői alapvetően megegyeznek a mátrixéval. Az extrudálás során az extrudáló hordó falában vagy a forma holt területén felhalmozódott idegen részecskék, a tuskó felületén lévő régi bőr és egyéb szennyeződések kerülnek a fémfelületre vagy a szerszám alumíniumrétegére. öv. Ahogy a termék előrehalad, felületi karcolások keletkeznek, és amikor a termék egy bizonyos méretűre felhalmozódik, a termék kiveszi, hogy húzást képezzen. Oxidáció után a húzás korrodált, nagy mérete miatt ott gödörszerű hibák voltak.
(2) A felszíni részecskék néha kis részecskékként jelennek meg, néha pedig aggregált formában léteznek. Összetételük nyilvánvalóan eltér a mátrixétól, és főleg O, C, Fe és Si elemeket tartalmaz. A részecskék egy részét az O és C elemek, néhány részecskét pedig az O, C, Fe és Si uralja. Ebből arra következtethetünk, hogy a felületi részecskék két forrásból származnak: az egyik a csapadék, mint például az AlFeSi és az elemi Si, és a szennyeződések, mint például az O és a C, a felülethez tapadnak; A másik a tapadó idegen anyag. A részecskék az oxidáció után korrodálódnak. Kis méretükből adódóan egyáltalán nem, vagy csak csekély hatással vannak a felületre.
(3) A C- és O-elemekben gazdag részecskék főként kenőolajból, porból, talajból, levegőből stb. származnak, amelyek a tuskó felületéhez tapadtak. A kenőolaj fő összetevői a C, O, H, S stb., a por és a talaj fő összetevője pedig a SiO2. A felületi részecskék O-tartalma általában magas. Mivel a részecskék közvetlenül a munkaszalag elhagyása után magas hőmérsékletű állapotban vannak, és a részecskék nagy fajlagos felülete miatt könnyen adszorbeálják a levegőben lévő O atomokat, és a levegővel érintkezve oxidációt okoznak, ami magasabb O-t eredményez. tartalmat, mint a mátrixot.
(4) A vas, a szilícium stb. főként a tömb oxidjaiból, régi lerakódásaiból és szennyeződési fázisaiból származnak (magas olvadáspontú vagy második fázis, amelyet a homogenizálás nem távolít el teljesen). A Fe elem az alumínium bugákban lévő Fe-ből származik, és magas olvadáspontú szennyező fázisokat képez, mint például FeAl3 vagy AlFeSi(Mn), amelyek a homogenizálási folyamat során nem oldódnak fel szilárd oldatban, vagy nem alakulnak át teljesen; A Si az alumíniummátrixban Mg2Si vagy túltelített szilárd szilárd oldat formájában van jelen az öntési folyamat során. Az öntött rúd forró extrudálási folyamata során feleslegben lévő Si kicsapódhat. A Si oldhatósága alumíniumban 450 °C-on 0,48%, 500 °C-on 0,8% (tömeg%). A Si-többlet a 6005-ben körülbelül 0,41%, a kivált Si pedig koncentráció-ingadozások okozta aggregáció és csapadék lehet.
(5) A húzás fő oka az alumínium, amely az öntőszalaghoz tapad. Az extrudáló szerszám magas hőmérsékletű és nagy nyomású környezet. A fémáramlási súrlódás növeli a szerszám munkaszalagjának hőmérsékletét, és „ragadós alumíniumréteget” képez a munkaszalag bemenetének vágóélén.
Ugyanakkor az alumíniumötvözetben lévő Si-feleslegből és más elemekből, például Mn-ből és Cr-ból könnyen lehet vas-pótló szilárd oldatokat képezni, ami elősegíti a „ragadós alumíniumréteg” kialakulását a szerszám munkazónája bejáratánál. A „ragadós alumíniumrétegen” átfolyó fém a belső súrlódáshoz (a fémen belüli csúszó nyírás) tartozik. A fém a belső súrlódás miatt deformálódik és megkeményedik, ami elősegíti az alatta lévő fém és a forma összetapadását. Ezzel egyidejűleg a szerszámos munkaszalag a nyomás hatására trombita alakúra deformálódik, és a munkaszalag vágóél része által a profillal érintkező ragadós alumínium az esztergaszerszám vágóéléhez hasonló.
A ragadós alumínium képződése a növekedés és a leválás dinamikus folyamata. A részecskéket a profil folyamatosan kihozza. A profil felületéhez tapad, húzóhibákat képezve. Ha közvetlenül kifolyik a munkaszalagból, és azonnal adszorbeálódik a profil felületén, akkor a felületre termikusan tapadt kis részecskéket „adszorpciós részecskéknek” nevezzük. Ha az extrudált alumíniumötvözet egyes részecskéket eltör, a munkaszalagon való áthaladáskor egyes részecskék a munkaszalag felületéhez tapadnak, és karcolásokat okoznak a profil felületén. A hátsó vége halmozott alumíniummátrix. Ha sok alumínium ragadt a munkaszalag közepére (a kötés erős), az súlyosbítja a felületi karcolásokat.
(6) Az extrudálási sebesség nagyban befolyásolja a húzást. Az extrudálási sebesség hatása. Ami a lánctalpas 6005 ötvözetet illeti, a vizsgálati tartományon belül nő az extrudálási sebesség, nő a kimeneti hőmérséklet, és a felületet húzó részecskék száma nő, és a mechanikai vonalak növekedésével nehezebbé válik. Az extrudálási sebességet a lehető legstabilabbnak kell tartani, hogy elkerüljük a hirtelen sebességváltozásokat. A túlzott extrudálási sebesség és a magas kimeneti hőmérséklet fokozott súrlódáshoz és komoly részecskehúzáshoz vezet. Az extrudálási sebesség húzási jelenségre gyakorolt hatásának sajátos mechanizmusa utólagos nyomon követést és ellenőrzést igényel.
(7) Az öntött rúd felületi minősége szintén fontos tényező, amely befolyásolja a húzószemcséket. Az öntött rúd felülete érdes, fűrészelési sorja, olajfolt, por, korrózió stb., amelyek mindegyike növeli a részecskék húzási hajlamát.
4 Következtetés
(1) A húzási hibák összetétele összhangban van a mátrixéval; a részecske helyzetének összetétele nyilvánvalóan eltér a mátrixétól, főleg O, C, Fe és Si elemeket tartalmaz.
(2) A húzórészecskék hibáit főként az alumínium öntőszalaghoz tapadt okozza. Minden olyan tényező, amely elősegíti, hogy az alumínium rátapadjon a munkaszalagra, húzási hibákat okoz. Az öntött rúd minőségének biztosítása mellett a húzószemcsék keletkezésének nincs közvetlen hatása az ötvözet összetételére.
(3) A megfelelő egyenletes tűzkezelés előnyös a felületi húzás csökkentésében.
Feladás időpontja: 2024.09.10
