Under ekstruderingsprocessen for aluminiumslegering ekstruderede materialer, især aluminiumsprofiler, forekommer en "pitting" -defekt ofte på overfladen. De specifikke manifestationer inkluderer meget små tumorer med forskellige tætheder, skræddersyning og åbenlyst håndfølelse med en pigget følelse. Efter oxidation eller elektroforetisk overfladebehandling forekommer de ofte som sorte granuler, der klæber til overfladen af produktet.
I ekstruderingsproduktionen af profiler i stor sektion er det mere sandsynligt, at denne defekt forekommer på grund af påvirkningen af ingot-strukturen, ekstruderingstemperatur, ekstruderingshastighed, formkompleksitet osv. De fleste af de fine partikler af spændte defekter kan fjernes under den Profiloverfladeforbehandlingsprocessen, især alkali-ætsningsprocessen, mens et lille antal store, fast fastholdte partikler forbliver på profiloverfladen, hvilket påvirker udseendekvaliteten af det endelige produkt.
I almindelige bygningsdør- og vinduesprofilprodukter accepterer kunder generelt mindre udpakkede defekter, men for industrielle profiler, der kræver lige vægt på mekaniske egenskaber og dekorativ ydeevne eller mere vægt på dekorativ ydeevne uforenelig med den forskellige baggrundsfarve.
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 rimelig løsning til effektivt at løse de ru partikler blev fremsat, og der blev udført en forsøgstest.
For at løse profilernes pittende defekter er det nødvendigt at forstå dannelsesmekanismen for pittingdefekter. Under ekstruderingsprocessen er aluminium, der klæber sig til matrisen, den vigtigste årsag til at slå defekter på overfladen af ekstruderede aluminiumsmaterialer. Dette skyldes, at ekstruderingsprocessen for aluminium udføres ved en høj temperatur på ca. 450 ° C. Hvis virkningerne af deformationsvarme og friktionsvarme tilsættes, vil temperaturen på metallet være højere, når det strømmer ud af matrishullet. Når produktet flyder ud af matrishullet på grund af den høje temperatur, er der et fænomen med aluminium, der klæber mellem metallet og formen arbejdsbæltet.
Formen af denne binding er ofte: en gentagen proces med binding - rivning - binding - rivning igen, og produktet flyder fremad, hvilket resulterer i mange små grober på overfladen af produktet.
Dette bindingsfænomen er relateret til faktorer, såsom kvaliteten af ingoten, overfladetilstanden for formen arbejdsbælte, ekstruderingstemperatur, ekstruderingshastighed, deformationsgrad og metalens deformationsmodstand.
1 Testmaterialer og metoder
Gennem foreløbig forskning lærte vi, at faktorer såsom metallurgisk renhed, formstatus, ekstruderingsproces, ingredienser og produktionsbetingelser kan påvirke overfladepladser. I testen blev to legeringsstænger, 6005A og 6060, brugt til at ekstruderes det samme afsnit. Morfologien og sammensætningen af de ujævne partikelpositioner blev analyseret gennem direkte læsningsspektrometer og SEM -detektionsmetoder og sammenlignet med den omgivende normale matrix.
For klart at skelne morfologien for de to defekter ved pittede og partikler, defineres de som følger:
(1) Piterede defekter eller trækfejl er en slags punktdefekt, der er en uregelmæssig rumpetrolllignende eller punktlignende ridsefejl, der vises på profilens overflade. Defekten starter fra ridsstriben og slutter med, at defekten falder af, og akkumuleres i metalbønner i slutningen af ridslinjen. Størrelsen på den udpakkede defekt er generelt 1-5 mm, og den bliver mørk sort efter oxidationsbehandling, som i sidste ende påvirker udseendet af profilen, som vist i den røde cirkel i figur 1.
(2) Overfladepartikler kaldes også metalbønner eller adsorptionspartikler. Overfladen af aluminiumslegeringsprofilen er fastgjort med sfærisk grå-sort hårde metalpartikler og har en løs struktur. Der er to typer aluminiumslegeringsprofiler: dem, der kan udslettes, og dem, der ikke kan udslettes. Størrelsen er generelt mindre end 0,5 mm, og den føles ru at røre ved. Der er ingen ridse i det forreste afsnit. Efter oxidation er det ikke meget forskelligt fra matrixen, som vist i den gule cirkel i figur 1.
2 testresultater og analyse
2.1 Overfladeudtrækningsdefekter
Figur 2 viser den mikrostrukturelle morfologi af trækfejlen på overfladen af 6005A -legeringen. Der er trinlignende ridser i den forreste del af trækningen, og de ender med stablede knuder. Når knuderne er vist, vender overfladen tilbage til det normale. Placeringen af den grovede defekt er ikke glat at røre ved, har en skarp torneret fornemmelse og klæber eller akkumuleres på profilens overflade. Gennem ekstruderingstesten blev det observeret, at den trækkende morfologi på 6005A og 6060 ekstruderede profiler er ens, og halens ende af produktet er mere end hovedenden; Forskellen er, at den samlede trækstørrelse på 6005A er mindre, og ridsdybden er svækket. Dette kan være relateret til ændringer i legeringssammensætning, støbt stangstilstand og formforhold. Observeret under 100 gange er der åbenlyse ridsemærker i frontenden af trækområdet, som er langstrakt langs ekstruderingsretningen, og formen på de endelige knudepartikler er uregelmæssig. Ved 500x har frontenden af trækoverfladen trinlignende ridser langs ekstruderingsretningen (størrelsen på denne defekt er ca. 120 μm), og der er åbenlyse stablingsmærker på de nodulære partikler i halenden.
For at analysere årsagerne til trækning blev direkte læsningsspektrometer og EDX anvendt til at udføre komponentanalyse på defektplaceringerne og matrixen for de tre legeringskomponenter. Tabel 1 viser testresultaterne for 6005A -profilen. EDX -resultaterne viser, at sammensætningen af stablingspositionen for trækpartiklerne dybest set ligner matrixen. Derudover akkumuleres nogle fine urenhedspartikler i og omkring trækfejlen, og urenhedspartiklerne indeholder C, O (eller CL) eller Fe, Si og S.
Analyse af de grovede defekter på 6005A fine oxiderede ekstruderede profiler viser, at trækpartiklerne er store i størrelse (1-5 mm), overfladen er for det meste stablet, og der er trinlignende ridser på det forreste afsnit; Sammensætningen er tæt på AL -matrixen, og der vil være heterogene faser, der indeholder Fe, Si, C og O distribueret omkring den. Det viser, at trækdannelsesmekanismen for de tre legeringer er den samme.
Under ekstruderingsprocessen vil metalstrømningsfriktion få temperaturen på formen, der arbejdede bælte til at stige, og danner et "klistret aluminiumslag" ved forkant med indgangen til arbejdsselen. På samme tid er overskydende SI og andre elementer, såsom MN og CR i aluminiumslegeringen, let at danne udskiftning af faste opløsninger med Fe, hvilket vil fremme dannelsen af et "klistret aluminiumslag" ved indgangen til formen arbejdszone.
Når metallet strømmer fremad og gnider mod arbejdsbæltet, forekommer et frem- og tilbagegående fænomen med kontinuerlig bindings-tårbinding i en bestemt position, hvilket får metallet til kontinuerligt at overlejre i denne position. Når partiklerne øges til en bestemt størrelse, vil de blive trukket væk af det flydende produkt og danne ridsmærker på metaloverfladen. Det forbliver på metaloverfladen og danner trækpartikler i slutningen af ridsen. Derfor kan det overvejes, at dannelsen af ujævnede partikler hovedsageligt er relateret til aluminiumet, der klæber til formen arbejdsbæltet. De heterogene faser, der er fordelt omkring den, kan stamme fra smøreolie, oxider eller støvpartikler samt urenheder, der er bragt af den ru overflade af ingoten.
Imidlertid er antallet af træk i 6005A -testresultaterne mindre, og graden er lettere. På den ene side skyldes det afskaffelse ved udgangen af formen arbejdsem og den omhyggelige polering af arbejdsbæltet for at reducere tykkelsen af aluminiumslaget; På den anden side er det relateret til det overskydende SI -indhold.
I henhold til de direkte læsningsspektrale sammensætningsresultater kan det ses, at ud over Si kombineret med Mg Mg2si, vises den 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 glat til berøring, har en skarp følelse og klæber til profilens overflade. Observeret under 100 gange er små partikler på overfladen tilfældigt fordelt, og der er partikler i små størrelser fastgjort til overfladen, uanset om der er ridser eller ej;
Ved 500x, uanset om der er åbenlyse trinlignende ridser på overfladen langs ekstruderingsretningen, er mange partikler stadig fastgjort, og partikelstørrelserne varierer. Den største partikelstørrelse er ca. 15 μm, og de små partikler er ca. 5 μm.
Gennem sammensætningsanalysen af 6060 -legeringsoverfladepartiklerne og den intakte matrix er partiklerne hovedsageligt sammensat af O-, C-, SI- og Fe -elementer, og aluminiumsindholdet 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 signifikant højere end matrix Si, Mg og O; I C -partikler er Si, O og CL åbenlyst 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 enkle små partikler, men kan også eksistere i form af aggregeringer af mange små partikler med forskellige former, og masseprocentdelene af forskellige elementer i forskellige partikler varierer. Det antages, at partiklerne hovedsageligt er sammensat af to typer. Den ene er udfældning, såsom Alfesi og Elemental Si, der stammer fra urenhedsfaser med høj smeltepunkt, såsom Feal3 eller Alfesi (Mn) i INGOT, eller bundfaldsfaser under ekstruderingsprocessen. Den anden er tilhænger af udenlandske stoffer.
2.3 Effekt af overfladefremhed af Ingot
Under testen blev det konstateret, at den bageste overflade af den 6005A støbte stang -drejebænk var ru og farvet med støv. Der var to støbte stænger med de dybeste drejningsværktøjsmærker på lokale steder, hvilket svarede til en markant stigning i antallet af træk efter ekstrudering, og størrelsen på et enkelt træk var større, som vist i figur 7.
6005A støbestangen har ingen drejebænk, så overfladefremheden er lav, og antallet af pullings reduceres. Da der ikke er nogen overskydende skærefluid fastgjort til drejebænkmærkerne på støbestangen, reduceres C -indholdet i de tilsvarende partikler. Det er bevist, at drejemærkerne på overfladen af støbestangen forværrer trækning og partikeldannelse til en vis grad.
3 Diskussion
(1) Komponenterne i at trække defekter er dybest set de samme som matrixen. Det er de fremmede partikler, gammel hud på overfladen af ingoten og andre urenheder akkumuleret i ekstruderingsbarelvæggen eller det døde område af formen under ekstruderingsprocessen, der bringes til metaloverfladen eller aluminiumslaget af formen, der arbejder bælte. Når produktet flyder fremad, er overflade ridser forårsaget, og når produktet akkumuleres til en bestemt størrelse, tages det ud af produktet at danne trækning. Efter oxidation blev trækningen korroderet, og på grund af dens store størrelse var der pit-lignende defekter der.
(2) Overfladepartikler forekommer undertiden som enkelt små partikler og findes undertiden i aggregeret form. Deres sammensætning er åbenlyst forskellig fra matrixen og indeholder hovedsageligt O, C, Fe og Si -elementer. Nogle af partiklerne domineres af O- og C -elementer, og nogle partikler domineres af O, C, Fe og Si. Derfor udledes det, at overfladepartiklerne kommer fra to kilder: den ene er udfældning, såsom Alfesi og Elemental Si, og urenheder såsom O og C klæber til overfladen; Den anden er tilhænger af udenlandske stoffer. Partiklerne korroderes væk efter oxidation. På grund af deres lille størrelse har de ingen eller lidt indflydelse på overfladen.
(3) Partikler, der er rige på C- og O -elementer, kommer hovedsageligt fra smøreolie, støv, jord, luft osv. Holdt til overfladen af ingoten. Hovedkomponenterne i smøreolie er C, O, H, S osv., Og hovedkomponenten i støv og jord er SiO2. O -indholdet af overfladepartikler er generelt højt. Fordi partiklerne er i en tilstand med høj temperatur umiddelbart efter at have forladt arbejdsbæltet, og på grund af det store specifikke overfladeareal af partiklerne, adsorberer de let atomer i luften og forårsager oxidation efter kontakt med luften, hvilket resulterer i en højere O indhold end matrixen.
(4) Fe, Si osv. Kom hovedsageligt fra oxiderne, gamle skalaer og urenhedsfaser i INGOT (højt smeltepunkt eller anden fase, der ikke fjernes fuldt ud ved homogenisering). FE -elementet stammer fra Fe i aluminiumsingotter og danner urenhedsfaser med høj smeltepunkt, såsom Feal3 eller Alfesi (Mn), som ikke kan opløses i fast opløsning under homogeniseringsprocessen eller ikke er fuldt konverteret; Si findes i aluminiumsmatrixen i form af MG2SI eller en overmættet fast opløsning af Si under støbningsprocessen. Under den varme ekstruderingsproces af støbestangen kan overskydende SI udfælde. 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 ca. 0,41%, og den udfældede SI kan være aggregering og nedbør forårsaget af koncentrationsvingninger.
(5) Aluminium, der klæber til formen arbejdsbæltet, er den vigtigste årsag til at trække. Ekstruderingen er et højtemperatur- og højttryksmiljø. Metalstrømningsfriktion øger temperaturen på formenes arbejdsbælte og danner et "klistret aluminiumslag" ved forkant med indgangen til arbejdsbåndet.
På samme tid er overskydende SI og andre elementer, såsom MN og CR i aluminiumslegeringen, let at danne udskiftning af faste opløsninger med Fe, hvilket vil fremme dannelsen af et "klistret aluminiumslag" ved indgangen til formen arbejdszone. Metallet, der flyder gennem det "klistrede aluminiumslag", hører til intern friktion (glidende forskydning inde i metallet). Metaldeformerne og hærder på grund af intern friktion, som fremmer det underliggende metal og formen til at klæbe sammen. På samme tid deformeres formen, der arbejdsbælte, til en trompetform på grund af trykket, og det klistrede aluminium, der er dannet af den forkant del af arbejdsselen, der kontaktes med profilen, svarer til forkant med et drejningsværktøj.
Dannelsen af klistret aluminium er en dynamisk vækstproces og kaste. Partikler bringes konstant ud af profilen. Start til overfladen af profilen og danner trækfejl. Hvis det flyder direkte ud af arbejdsbæltet og bliver øjeblikkeligt adsorberet på overfladen af profilen, kaldes de små partikler termisk klæbet til overfladen "adsorptionspartikler". Hvis nogle partikler vil blive brudt af den ekstruderede aluminiumslegering, vil nogle partikler klæbe fast på overfladen af arbejdsbæltet, når de passerer gennem arbejdsbæltet, hvilket forårsager ridser på profilens overflade. Haleenden er den stablede aluminiumsmatrix. Når der er en masse aluminium, der sidder fast i midten af arbejdsbæltet (bindingen er stærk), vil den forværre overflade ridser.
(6) Ekstruderingshastigheden har en stor indflydelse på at trække. Påvirkningen af ekstruderingshastighed. For så vidt angår den sporede 6005 -legering øges ekstruderingshastigheden inden for testområdet, udløbstemperaturen øges, og antallet af overfladetrækspartikler øges og bliver tungere, når de mekaniske linjer øges. Ekstruderingshastigheden skal holdes så stabil som muligt for at undgå pludselige ændringer i hastighed. Overdreven ekstruderingshastighed og høj udløbstemperatur vil føre til øget friktion og alvorlig partikeltrækning. Den specifikke mekanisme for virkningen af ekstruderingshastighed på det trækkende fænomen kræver efterfølgende opfølgning og verifikation.
(7) Overfladekvaliteten på støbestangen er også en vigtig faktor, der påvirker trækpartiklerne. Overfladen af støbestangen er ru, med savburrs, oliepletter, støv, korrosion osv., Som alle øger tendensen til at trække partikler.
4 Konklusion
(1) sammensætningen af at trække defekter er i overensstemmelse med matrixens; Sammensætningen af partikelpositionen er åbenlyst forskellig fra matrixen, der hovedsageligt indeholder O-, C-, Fe- og Si -elementer.
(2) Trækning af partikeldefekter er hovedsageligt forårsaget af aluminium, der klæber til formen arbejdsbæltet. Eventuelle faktorer, der fremmer aluminium, der klæber til formen arbejdsbæltet, vil forårsage trækfejl. På forudsætningen for at sikre kvaliteten af støbestangen har genereringen af trækpartikler ingen direkte indflydelse på legeringssammensætningen.
(3) Korrekt ensartet brandbehandling er gavnlig for at reducere overfladetræk.
Posttid: SEP-10-2024
