Under ekstruderingsprocessen af aluminiumslegeringsekstruderede materialer, især aluminiumsprofiler, opstår der ofte en "pitting"-defekt på overfladen. De specifikke manifestationer omfatter meget små tumorer med varierende tæthed, hale, og tydelig håndfølelse, med en spids følelse. Efter oxidation eller elektroforetisk overfladebehandling fremstår de ofte som sorte granuler, der klæber til overfladen af produktet.
I ekstruderingsproduktionen af profiler med store sektioner er det mere sandsynligt, at denne defekt opstår på grund af påvirkningen af barrestrukturen, ekstruderingstemperaturen, ekstruderingshastigheden, formkompleksiteten osv. De fleste af de fine partikler af udhulede defekter kan fjernes under profiloverfladeforbehandlingsproces, især alkali-ætsningsprocessen, mens et lille antal store, fast vedhæftede partikler forbliver på profiloverfladen, hvilket påvirker udseendets kvalitet af det endelige produkt.
I almindelige bygningsdør- og vinduesprofilprodukter accepterer kunderne generelt mindre hullede defekter, men for industriprofiler, der kræver lige stor vægt på mekaniske egenskaber og dekorativ ydeevne eller mere vægt på dekorativ ydeevne, accepterer kunderne generelt ikke denne defekt, især hullede defekter, der er ikke i overensstemmelse med de forskellige baggrundsfarver.
For at analysere dannelsesmekanismen for ru partikler blev morfologien og sammensætningen af defektplaceringerne under forskellige legeringssammensætninger og ekstruderingsprocesser analyseret, og forskellene mellem defekterne og matrixen blev sammenlignet. En fornuftig løsning til effektivt at løse de ru partikler blev fremlagt, og en forsøgstest blev udført.
For at løse grubeteglerne i profiler er det nødvendigt at forstå dannelsesmekanismen for grubetefekter. Under ekstruderingsprocessen er aluminium, der klæber til matricearbejdsbåndet, hovedårsagen til grubetefekter på overfladen af ekstruderede aluminiumsmaterialer. Dette skyldes, at ekstruderingsprocessen af aluminium udføres ved en høj temperatur på omkring 450°C. Hvis virkningerne af deformationsvarme og friktionsvarme tilføjes, vil temperaturen af metallet være højere, når det strømmer ud af matricehullet. Når produktet flyder ud af matricehullet, er der på grund af den høje temperatur et fænomen, hvor aluminium klæber mellem metallet og formens arbejdsbånd.
Formen for denne binding er ofte: en gentagen proces med binding – rivning – binding – rivning igen, og produktet flyder fremad, hvilket resulterer i mange små huller på overfladen af produktet.
Dette bindingsfænomen er relateret til faktorer som kvaliteten af barren, overfladetilstanden af støbeformens arbejdsbånd, ekstruderingstemperatur, ekstruderingshastighed, deformationsgrad og metalets deformationsmodstand.
1 Test materialer og metoder
Gennem foreløbig forskning lærte vi, at faktorer som metallurgisk renhed, skimmelstatus, ekstruderingsproces, ingredienser og produktionsforhold kan påvirke de ru overfladepartikler. I testen blev to legeringsstænger, 6005A og 6060, brugt til at ekstrudere den samme sektion. Morfologien og sammensætningen af de ru partikelpositioner blev analyseret gennem direkte aflæsningsspektrometer og SEM-detektionsmetoder og sammenlignet med den omgivende normale matrix.
For klart at skelne morfologien af de to defekter af pitted og partikler, er de defineret som følger:
(1) Udhulede defekter eller trækfejl er en slags punktdefekt, som er en uregelmæssig haletudse-lignende eller spids-lignende ridsefejl, der optræder på profilens overflade. Defekten starter fra skrabestriben og ender med, at defekten falder af og samler sig til metalbønner for enden af skrabelinjen. Størrelsen af den udhulede defekt er generelt 1-5 mm, og den bliver mørkesort efter oxidationsbehandling, hvilket i sidste ende påvirker profilens udseende, som vist i den røde cirkel i figur 1.
(2) Overfladepartikler kaldes også metalbønner eller adsorptionspartikler. Overfladen af aluminiumslegeringsprofilen er fastgjort med sfæriske grå-sorte hårde metalpartikler og har en løs struktur. Der er to typer aluminiumslegeringsprofiler: dem, der kan tørres af, og dem, der ikke kan tørres af. Størrelsen er generelt mindre end 0,5 mm, og den føles ru at røre ved. Der er ingen ridser i frontdelen. Efter oxidation er den ikke meget anderledes end matrixen, som vist i den gule cirkel i figur 1.
2 Testresultater og analyse
2.1 Overfladetrækfejl
Figur 2 viser den mikrostrukturelle morfologi af trækfejlen på overfladen af 6005A-legeringen. Der er trinlignende ridser i den forreste del af trækket, og de ender med stablede knuder. Efter knuderne vises, vender overfladen tilbage til normal. Placeringen af runingsdefekten er ikke glat at røre ved, har en skarp tornet fornemmelse og klæber eller akkumuleres på profilens overflade. Gennem ekstruderingstesten blev det observeret, at trækmorfologien af 6005A og 6060 ekstruderede profiler er ens, og haleenden af produktet er mere end hovedenden; forskellen er, at den samlede trækstørrelse på 6005A er mindre, og ridsedybden er svækket. Dette kan være relateret til ændringer i legeringssammensætning, støbestangstilstand og formbetingelser. Observeret under 100X er der tydelige ridsemærker på den forreste ende af trækområdet, som er forlænget langs ekstruderingsretningen, og formen af de endelige knudepartikler er uregelmæssig. Ved 500X har den forreste ende af trækfladen trinlignende ridser langs ekstruderingsretningen (størrelsen af denne defekt er ca. 120 μm), og der er tydelige stablingsmærker på de nodulære partikler i haleenden.
For at analysere årsagerne til træk blev direkte aflæsningsspektrometer og EDX brugt til at udføre komponentanalyse på defektplaceringerne og matrixen af de tre legeringskomponenter. Tabel 1 viser testresultaterne af 6005A-profilen. EDX-resultaterne viser, at sammensætningen af stablepositionen af de trækkende partikler stort set svarer til matrixens. Derudover ophobes nogle fine urenhedspartikler i og omkring trækfejlen, og urenhedspartiklerne indeholder C, O (eller Cl) eller Fe, Si og S.
Analyse af ruhedsfejlene af 6005A fine oxiderede ekstruderede profiler viser, at de trækkende partikler er store i størrelsen (1-5 mm), overfladen er for det meste stablet, og der er trinlignende ridser på frontsektionen; Sammensætningen er tæt på Al-matrixen, og der vil være heterogene faser, der indeholder Fe, Si, C og O fordelt omkring den. Det viser, at trækdannelsesmekanismen for de tre legeringer er den samme.
Under ekstruderingsprocessen vil metalstrømningsfriktion få temperaturen på støbeformens arbejdsbånd til at stige, hvilket danner et "klæbrigt aluminiumslag" ved skærkanten af arbejdsbåndets indgang. Samtidig er overskydende Si og andre elementer som Mn og Cr i aluminiumslegeringen nemme at danne erstatningsfaste opløsninger med Fe, hvilket vil fremme dannelsen af et "klæbrigt aluminiumslag" ved indgangen til formbearbejdningszonen.
Når metallet flyder fremad og gnider mod arbejdsbåndet, opstår et frem- og tilbagegående fænomen med kontinuerlig binding-rivning-binding i en bestemt position, hvilket får metallet til kontinuerligt at overlejre sig i denne position. Når partiklerne øges til en vis størrelse, vil de blive trukket væk af det flydende produkt og danne ridsemærker på metaloverfladen. Det forbliver på metaloverfladen og danner trækkende partikler i slutningen af ridsen. derfor kan det anses for, at dannelsen af ru partikler hovedsageligt er relateret til, at aluminium klæber til formbearbejdningsbåndet. De heterogene faser, der er fordelt omkring det, kan stamme fra smøreolie, oxider eller støvpartikler, såvel som urenheder, der kommer fra barrens ru overflade.
Dog er antallet af træk i 6005A testresultaterne mindre, og graden er lettere. På den ene side skyldes det affasningen ved udgangen af formarbejdsbåndet og den omhyggelige polering af arbejdsbåndet for at reducere tykkelsen af aluminiumslaget; på den anden side er det relateret til det overskydende Si-indhold.
Ifølge de direkte aflæsende spektralsammensætningsresultater kan det ses, at udover Si kombineret med Mg Mg2Si optræder det resterende Si i form af et simpelt stof.
2.2 Små partikler på overfladen
Under visuel inspektion med lav forstørrelse er partiklerne små (≤0,5 mm), ikke glatte at røre ved, har en skarp følelse og klæber til overfladen af profilen. Observeret under 100X er små partikler på overfladen tilfældigt fordelt, og der er små partikler fastgjort til overfladen, uanset om der er ridser eller ej;
Ved 500X, uanset om der er tydelige trinlignende ridser på overfladen langs ekstruderingsretningen, er der stadig mange partikler fastgjort, og partikelstørrelserne varierer. Den største partikelstørrelse er omkring 15 μm, og de små partikler er omkring 5 μm.
Gennem sammensætningsanalysen af 6060 legeringens overfladepartikler og den intakte matrix er partiklerne hovedsageligt sammensat af O-, C-, Si- og Fe-elementer, og aluminiumindholdet er meget lavt. Næsten alle partikler indeholder O- og C-elementer. Sammensætningen af hver partikel er lidt anderledes. Blandt dem er a-partiklerne tæt på 10 μm, hvilket er væsentligt højere end matrixen Si, Mg og O; I c-partikler er Si, O og Cl åbenbart højere; Partikler d og f indeholder høj Si, O og Na; partikler e indeholder Si, Fe og O; h-partikler er Fe-holdige forbindelser. Resultaterne af 6060 partikler ligner dette, men fordi Si- og Fe-indholdet i selve 6060 er lavt, er det tilsvarende Si- og Fe-indhold i overfladepartiklerne også lavt; C-indholdet i 6060 partikler er relativt lavt.
Overfladepartikler er muligvis ikke enkelte små partikler, men kan også eksistere i form af sammenlægninger af mange små partikler med forskellige former, og masseprocenterne af forskellige grundstoffer i forskellige partikler varierer. Det menes, at partiklerne hovedsageligt er sammensat af to typer. Det ene er bundfald såsom AlFeSi og elementært Si, som stammer fra højsmeltende urenhedsfaser såsom FeAl3 eller AlFeSi(Mn) i barren, eller udfældningsfaser under ekstruderingsprocessen. Den anden er vedhængende fremmedlegemer.
2.3 Effekt af overfladeruhed af ingot
Under testen blev det konstateret, at den bagerste overflade af 6005A støbt stangdrejebænk var ru og plettet med støv. Der var to støbte stænger med de dybeste drejeværktøjsmærker på lokale steder, hvilket svarede til en betydelig stigning i antallet af træk efter ekstrudering, og størrelsen af et enkelt træk var større, som vist i figur 7.
Den støbte 6005A stang har ingen drejebænk, så overfladeruheden er lav og antallet af træk reduceres. Da der desuden ikke er overskydende skærevæske knyttet til drejebænkene på den støbte stang, reduceres C-indholdet i de tilsvarende partikler. Det er bevist, at vendemærkerne på overfladen af den støbte stang vil forværre træk og partikeldannelse til en vis grad.
3 Diskussion
(1) Komponenterne i trækfejl er grundlæggende de samme som i matrixen. Det er de fremmede partikler, gammel hud på overfladen af barren og andre urenheder, der er akkumuleret i ekstruderingscylinderens væg eller det døde område af formen under ekstruderingsprocessen, som bringes til metaloverfladen eller aluminiumlaget af formen. bælte. Efterhånden som produktet flyder fremad, opstår der overfladeridser, og når produktet samler sig til en vis størrelse, tages det ud af produktet for at danne træk. Efter oxidation var trækket tæret, og på grund af dens store størrelse var der pitlignende defekter der.
(2) Overfladepartikler optræder nogle gange som enkelte små partikler og eksisterer nogle gange i aggregeret form. Deres sammensætning er åbenlyst forskellig fra matrixens og indeholder hovedsageligt O-, C-, Fe- og Si-elementer. Nogle af partiklerne er domineret af O- og C-elementer, og nogle partikler er domineret af O, C, Fe og Si. Derfor udledes det, at overfladepartiklerne kommer fra to kilder: den ene er bundfald såsom AlFeSi og elementært Si, og urenheder såsom O og C er klæbet til overfladen; Den anden er vedhængende fremmedlegemer. Partiklerne korroderes væk efter oxidation. På grund af deres lille størrelse har de ingen eller ringe indflydelse på overfladen.
(3) Partikler rige på C- og O-elementer kommer hovedsageligt fra smøreolie, støv, jord, luft osv. klæbet til overfladen af barren. Hovedkomponenterne i smøreolie er C, O, H, S osv., og hovedbestanddelen af støv og jord er SiO2. O-indholdet i overfladepartikler er generelt højt. Fordi partiklerne er i en højtemperaturtilstand umiddelbart efter at have forladt arbejdsbåndet, og på grund af det store specifikke overfladeareal af partiklerne, adsorberer de let O-atomer i luften og forårsager oxidation efter kontakt med luften, hvilket resulterer i et højere O indhold end matrixen.
(4) Fe, Si osv. kommer hovedsageligt fra oxider, gammel kedelsten og urenhedsfaser i barren (højt smeltepunkt eller anden fase, der ikke elimineres fuldstændigt ved homogenisering). Fe-elementet stammer fra Fe i aluminiumstænger, der danner urenhedsfaser med højt smeltepunkt, såsom FeAl3 eller AlFeSi(Mn), som ikke kan opløses i fast opløsning under homogeniseringsprocessen eller ikke er fuldt omdannet; Si findes i aluminiumsmatrixen i form af Mg2Si eller en overmættet fast opløsning af Si under støbeprocessen. Under den varme ekstruderingsproces af den støbte stang kan overskydende Si udfældes. Opløseligheden af Si i aluminium er 0,48% ved 450°C og 0,8% (vægt%) ved 500°C. Det overskydende Si-indhold i 6005 er omkring 0,41%, og det udfældede Si kan være aggregering og udfældning forårsaget af koncentrationsudsving.
(5) Aluminium, der klæber til formens arbejdsbælte, er hovedårsagen til at trække. Ekstruderingsmatricen er et miljø med høj temperatur og højt tryk. Metalstrømningsfriktion vil øge temperaturen på støbeformens arbejdsbånd og danne et "klæbende aluminiumslag" ved skærkanten af arbejdsbåndets indgang.
Samtidig er overskydende Si og andre elementer som Mn og Cr i aluminiumslegeringen nemme at danne erstatningsfaste opløsninger med Fe, hvilket vil fremme dannelsen af et "klæbrigt aluminiumslag" ved indgangen til formbearbejdningszonen. Metallet, der strømmer gennem det "klæbende aluminiumslag", hører til intern friktion (glidende forskydning inde i metallet). Metallet deformeres og hærder på grund af intern friktion, hvilket fremmer det underliggende metal og formen til at klæbe sammen. Samtidig deformeres formarbejdsbåndet til en trompetform på grund af trykket, og det klæbrige aluminium, der dannes af den skærende del af arbejdsbåndet, der kommer i kontakt med profilen, ligner skæret på et drejeværktøj.
Dannelsen af klæbrigt aluminium er en dynamisk proces med vækst og afgivelse. Partikler bliver konstant bragt ud af profilen. Klæber sig til profilens overflade og danner trækfejl. Hvis det flyder direkte ud af arbejdsbåndet og øjeblikkeligt adsorberes på overfladen af profilen, kaldes de små partikler, der er termisk klæbet til overfladen, "adsorptionspartikler". Hvis nogle partikler vil blive brudt af den ekstruderede aluminiumslegering, vil nogle partikler klæbe til overfladen af arbejdsbåndet, når de passerer gennem arbejdsbåndet, hvilket forårsager ridser på overfladen af profilen. Bagenden er den stablede aluminiumsmatrix. Når der sidder meget aluminium fast i midten af arbejdsbåndet (bindingen er stærk), vil det forværre overfladeridser.
(6) Ekstruderingshastigheden har stor indflydelse på træk. Påvirkningen af ekstruderingshastighed. Hvad angår den sporede 6005-legering, stiger ekstruderingshastigheden inden for testområdet, udgangstemperaturen stiger, og antallet af overfladetrækpartikler stiger og bliver tungere, efterhånden som de mekaniske linjer øges. Ekstruderingshastigheden skal holdes så stabil som muligt for at undgå pludselige ændringer i hastigheden. For høj ekstruderingshastighed og høj udgangstemperatur vil føre til øget friktion og alvorlig partikeltræk. Den specifikke mekanisme for påvirkningen af ekstruderingshastigheden på trækfænomenet kræver efterfølgende opfølgning og verifikation.
(7) Overfladekvaliteten af den støbte stang er også en vigtig faktor, der påvirker de trækkende partikler. Overfladen på den støbte stang er ru, med savgrater, oliepletter, støv, korrosion osv., som alt sammen øger tendensen til at trække partikler.
4 Konklusion
(1) Sammensætningen af trækfejl er i overensstemmelse med matrixens sammensætning; sammensætningen af partikelpositionen er åbenlyst forskellig fra matrixens, hovedsagelig indeholdende O-, C-, Fe- og Si-elementer.
(2) Trækpartikelfejl er hovedsageligt forårsaget af aluminium, der klæber til formens arbejdsbånd. Eventuelle faktorer, der fremmer, at aluminium klæber til støbeformens arbejdsbånd, vil forårsage trækfejl. Ud fra forudsætningen om at sikre kvaliteten af den støbte stang har genereringen af trækkende partikler ingen direkte indflydelse på legeringssammensætningen.
(3) Korrekt ensartet brandbehandling er gavnlig for at reducere overfladetræk.
Indlægstid: 10. september 2024
