Ha az extrudált termékek mechanikai tulajdonságai nem a vártnak megfelelőek, a figyelem általában a buga kezdeti összetételére vagy az extrudálás/öregítés körülményeire összpontosul. Kevesen kérdőjelezik meg, hogy maga a homogenizálás jelenthet-e problémát. Valójában a homogenizálási szakasz kulcsfontosságú a kiváló minőségű extrudált termékek előállításához. A homogenizálási lépés megfelelő szabályozásának elmulasztása a következőkhöz vezethet:
● Megnövekedett áttörési nyomás
●Több hiba
● Csíkos textúrák eloxálás után
● Alacsonyabb extrudálási sebesség
● Rossz mechanikai tulajdonságok
A homogenizálási szakasznak két fő célja van: a vastartalmú fémek közötti vegyületek finomítása, valamint a magnézium (Mg) és a szilícium (Si) újraelosztása. A tuskó mikroszerkezetének homogenizálás előtti és utáni vizsgálatával megjósolható, hogy a tuskó jól fog-e teljesíteni az extrudálás során.
A tuskó homogenizálásának hatása az edzésre
A 6XXX extrudálásoknál a szilárdságot az öregítés során képződő Mg- és Si-gazdag fázisok adják. Ezen fázisok képződésének képessége attól függ, hogy az elemeket az öregítés megkezdése előtt szilárd oldatba helyezzük. Ahhoz, hogy az Mg és a Si végül a szilárd oldat részévé váljon, a fémet gyorsan 530 °C felett kell edzeni. Ezen hőmérséklet felett az Mg és a Si természetes módon alumíniummá oldódik. Az extrudálás során azonban a fém csak rövid ideig marad ezen a hőmérsékleten. Ahhoz, hogy az összes Mg és Si feloldódjon, az Mg és Si részecskéknek viszonylag kicsinek kell lenniük. Sajnos öntés során az Mg és a Si viszonylag nagy Mg₂Si tömbökké csapódik ki (1a. ábra).
A 6060-as tuskók tipikus homogenizálási ciklusa 560 °C 2 órán át. E folyamat során, mivel a tuskó hosszú ideig 530 °C felett marad, az Mg₂Si feloldódik. Lehűléskor sokkal finomabb eloszlásban újra kicsapódik (1c. ábra). Ha a homogenizálási hőmérséklet nem elég magas, vagy az idő túl rövid, néhány nagyobb Mg₂Si részecske marad vissza. Amikor ez megtörténik, az extrudálás utáni szilárd oldat kevesebb Mg-ot és Si-t tartalmaz, ami lehetetlenné teszi a nagy sűrűségű keményedő kicsapódások képződését, ami a mechanikai tulajdonságok romlásához vezet.
1. ábra. Polírozott és 2%-os HF-maratással kezelt 6060-as tuskók optikai mikrográfiái: (a) öntött állapotban, (b) részben homogenizált állapotban, (c) teljesen homogenizált állapotban.
A homogenizáció szerepe a vastartalmú intermetallikus vegyületekben
A vas (Fe) nagyobb hatással van a törési szívósságra, mint a szilárdságra. A 6XXX ötvözetekben az Fe fázisok az öntés során β-fázist (Al₅(FeMn)Si vagy Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) képeznek. Ezek a fázisok nagyok, szögletesek és zavarják az extrudálást (kiemelve a 2a. ábrán). Homogenizálás során a nehéz elemek (Fe, Mn stb.) diffundálnak, a nagy szögletes fázisok pedig kisebbekké és kerekebbekké válnak (2b. ábra).
Pusztán optikai képek alapján nehéz megkülönböztetni a különböző fázisokat, és lehetetlen megbízhatóan számszerűsíteni őket. Az Innovalnál a tuskóhomogenizációt belső jellemzőfelismerési és -osztályozási (FDC) módszerünkkel számszerűsítjük, amely %α értéket ad meg a tuskókra. Ez lehetővé teszi számunkra a homogenizáció minőségének felmérését.
2. ábra. A tuskók optikai mikrográfiái (a) homogenizálás előtt és (b) homogenizálás után.
Jellemzőérzékelési és -osztályozási (FDC) módszer
A 3a. ábra egy polírozott mintát mutat be pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM). Ezután szürkeárnyalatos küszöbérték-technikát alkalmaznak az intermetallikusok elválasztására és azonosítására, amelyek a 3b. ábrán fehérnek tűnnek. Ez a technika lehetővé teszi akár 1 mm²-es területek elemzését, ami azt jelenti, hogy egyszerre több mint 1000 egyedi jellemző elemezhető.
3. ábra. (a) Homogenizált 6060-as tuskó visszaszórt elektronképe, (b) az (a) pontban azonosított egyedi jellemzők.
részecskeösszetétel
Az Innoval rendszer egy Oxford Instruments Xplore 30 energiadiszperzív röntgen (EDX) detektorral van felszerelve. Ez lehetővé teszi az EDX spektrumok gyors és automatikus gyűjtését minden azonosított pontból. Ezekből a spektrumokból meghatározható a részecskeösszetétel, és következtethető a relatív Fe:Si arány.
Az ötvözet Mn- vagy Cr-tartalmától függően más nehéz elemek is előfordulhatnak benne. Egyes 6XXX ötvözetek esetében (néha jelentős Mn-tartalommal) az (Fe+Mn):Si arányt használják referenciaként. Ezeket az arányokat ezután össze lehet hasonlítani az ismert Fe-tartalmú intermetallikusok arányaival.
β-fázis (Al₅(FeMn)Si vagy Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si arány ≈ 2. α-fázis (Al₁₂(FeMn)₃Si vagy Al₈.₃(FeMn)₂Si): arány ≈ 4–6, az összetételtől függően. Egyedi szoftverünk lehetővé teszi számunkra, hogy küszöbértéket állítsunk be, és minden részecskét α vagy β besorolással osztályozzunk, majd a mikrostruktúrán belüli helyzetüket feltérképezzük (4. ábra). Ez megadja az átalakult α hozzávetőleges százalékos arányát a homogenizált tuskóban.
4. ábra. (a) Az α- és β-osztályozott részecskéket bemutató térkép, (b) az (Fe+Mn):Si arányok szóródási diagramja.
Amit az adatok árulnak el
Az 5. ábra egy példát mutat be arra, hogyan használják ezt az információt. Ebben az esetben az eredmények egy adott kemencén belüli nem egyenletes melegítést mutatnak, vagy esetleg azt, hogy a célhőmérsékletet nem érték el. Az ilyen esetek megfelelő értékeléséhez mind a teszt-, mind az ismert minőségű referencia-tuskókra szükség van. Ezek nélkül az adott ötvözetösszetétel várható %α tartománya nem határozható meg.
5. ábra. A %α összehasonlítása egy rosszul teljesítő homogenizáló kemence különböző szakaszaiban.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 30.
