Tydens die ekstrusieproses van geëxtrudeerde aluminiumlegeringsmateriale, veral aluminiumprofiele, kom 'n "putvorming"-defek dikwels op die oppervlak voor. Die spesifieke manifestasies sluit in baie klein gewasse met wisselende digthede, stertvorming en 'n duidelike handgevoel, met 'n stekelrige gevoel. Na oksidasie of elektroforetiese oppervlakbehandeling verskyn hulle dikwels as swart korrels wat aan die oppervlak van die produk kleef.
In die ekstrusieproduksie van grootprofielprofiele is hierdie defek meer geneig om te voorkom as gevolg van die invloed van die staafstruktuur, ekstrusietemperatuur, ekstrusiespoed, vormkompleksiteit, ens. Die meeste van die fyn deeltjies van putdefekte kan verwyder word tydens die voorbehandelingsproses van die profieloppervlak, veral die alkali-etsproses, terwyl 'n klein aantal groot, stewig aangehegte deeltjies op die profieloppervlak agterbly, wat die voorkomskwaliteit van die finale produk beïnvloed.
In gewone geboudeur- en vensterprofielprodukte aanvaar kliënte oor die algemeen geringe putjiedefekte, maar vir industriële profiele wat gelyke klem op meganiese eienskappe en dekoratiewe prestasie of meer klem op dekoratiewe prestasie vereis, aanvaar kliënte oor die algemeen nie hierdie defek nie, veral putjiedefekte wat nie ooreenstem met die verskillende agtergrondkleur nie.
Om die vormingsmeganisme van growwe deeltjies te analiseer, is die morfologie en samestelling van die defekliggings onder verskillende legeringssamestellings en ekstrusieprosesse geanaliseer, en die verskille tussen die defekte en die matriks is vergelyk. 'n Redelike oplossing om die growwe deeltjies effektief op te los, is voorgestel, en 'n proeftoets is uitgevoer.
Om die putdefekte van profiele op te los, is dit nodig om die vormingsmeganisme van putdefekte te verstaan. Tydens die ekstrusieproses is die kleef van aluminium aan die matryswerkband die hoofrede vir putdefekte op die oppervlak van geëxtrudeerde aluminiummateriale. Dit is omdat die ekstrusieproses van aluminium teen 'n hoë temperatuur van ongeveer 450°C uitgevoer word. As die effekte van vervormingshitte en wrywingshitte bygevoeg word, sal die temperatuur van die metaal hoër wees wanneer dit uit die matrysgat vloei. Wanneer die produk uit die matrysgat vloei, is daar as gevolg van die hoë temperatuur 'n verskynsel van aluminium wat tussen die metaal en die vormwerkband kleef.
Die vorm van hierdie binding is dikwels: 'n herhaalde proses van binding – skeur – binding – weer skeur, en die produk vloei vorentoe, wat lei tot baie klein putjies op die oppervlak van die produk.
Hierdie bindingsverskynsel hou verband met faktore soos die kwaliteit van die staaf, die oppervlaktoestand van die vormwerkband, ekstrusietemperatuur, ekstrusiespoed, graad van vervorming en die vervormingsweerstand van die metaal.
1 Toetsmateriaal en -metodes
Deur middel van voorlopige navorsing het ons geleer dat faktore soos metallurgiese suiwerheid, vormstatus, ekstrusieproses, bestanddele en produksietoestande die oppervlakgerofde deeltjies kan beïnvloed. In die toets is twee legeringsstawe, 6005A en 6060, gebruik om dieselfde gedeelte te ekstrudeer. Die morfologie en samestelling van die gerofde deeltjieposisies is geanaliseer deur middel van direkte lesingspektrometer en SEM-deteksiemetodes, en vergelyk met die omliggende normale matriks.
Om die morfologie van die twee defekte van putte en deeltjies duidelik te onderskei, word hulle soos volg gedefinieer:
(1) Putdefekte of trekdefekte is 'n soort puntdefek wat 'n onreëlmatige paddavissie-agtige of puntagtige krapdefek is wat op die oppervlak van die profiel verskyn. Die defek begin by die krapstreep en eindig met die defek wat afval, en versamel in metaalbone aan die einde van die kraplyn. Die grootte van die puttefek is gewoonlik 1-5 mm, en dit word donkerswart na oksidasiebehandeling, wat uiteindelik die voorkoms van die profiel beïnvloed, soos getoon in die rooi sirkel in Figuur 1.
(2) Oppervlakdeeltjies word ook metaalbone of adsorpsiedeeltjies genoem. Die oppervlak van die aluminiumlegeringsprofiel is vasgeheg met sferiese grys-swart harde metaaldeeltjies en het 'n los struktuur. Daar is twee tipes aluminiumlegeringsprofiele: dié wat afgevee kan word en dié wat nie afgevee kan word nie. Die grootte is gewoonlik minder as 0.5 mm, en dit voel grof om aan te raak. Daar is geen krap in die voorste gedeelte nie. Na oksidasie verskil dit nie veel van die matriks nie, soos getoon in die geel sirkel in Figuur 1.
2 Toetsresultate en analise
2.1 Oppervlaktrekdefekte
Figuur 2 toon die mikrostrukturele morfologie van die trekdefek op die oppervlak van die 6005A-legering. Daar is trapagtige skrape in die voorste gedeelte van die trek, en dit eindig met gestapelde nodules. Nadat die nodules verskyn het, keer die oppervlak terug na normaal. Die ligging van die ruwwordende defek is nie glad om aan te raak nie, het 'n skerp doringagtige gevoel, en kleef of versamel op die oppervlak van die profiel. Deur die ekstrusietoets is waargeneem dat die trekmorfologie van 6005A en 6060 geëxtrudeerde profiele soortgelyk is, en die stertkant van die produk is meer as die kopkant; die verskil is dat die algehele trekgrootte van 6005A kleiner is en die krapdiepte verswak is. Dit kan verband hou met veranderinge in legeringsamestelling, gietstaaftoestand en vormtoestande. Waargeneem onder 100X, is daar duidelike krapmerke aan die voorkant van die trekarea, wat langs die ekstrusierigting verleng is, en die vorm van die finale noduledeeltjies is onreëlmatig. Teen 500X het die voorkant van die trekoppervlak trapagtige skrape langs die ekstrusierigting (die grootte van hierdie defek is ongeveer 120 μm), en daar is duidelike stapelmerke op die nodulêre deeltjies aan die stertkant.
Om die oorsake van trek te analiseer, is 'n direkte lesingspektrometer en EDX gebruik om komponentanalise op die defekliggings en matriks van die drie allooikomponente uit te voer. Tabel 1 toon die toetsresultate van die 6005A-profiel. Die EDX-resultate toon dat die samestelling van die stapelposisie van die trekdeeltjies basies soortgelyk is aan dié van die matriks. Daarbenewens word sommige fyn onsuiwerheidsdeeltjies in en om die trekdefek opgehoop, en die onsuiwerheidsdeeltjies bevat C, O (of Cl), of Fe, Si en S.
Analise van die ruwheidsdefekte van 6005A fyn geoksideerde geëxtrudeerde profiele toon dat die trekdeeltjies groot is (1-5 mm), die oppervlak meestal gestapel is, en daar trapvormige skrape op die voorste gedeelte is; Die samestelling is naby die Al-matriks, en daar sal heterogene fases wees wat Fe, Si, C en O bevat, wat daaromheen versprei is. Dit toon dat die trekvormingsmeganisme van die drie legerings dieselfde is.
Tydens die ekstrusieproses sal metaalvloeiwrywing veroorsaak dat die temperatuur van die vormwerkband styg, wat 'n "klewerige aluminiumlaag" by die snykant van die werkbandingang vorm. Terselfdertyd kan oortollige Si en ander elemente soos Mn en Cr in die aluminiumlegering maklik vervang word deur vaste oplossings met Fe, wat die vorming van 'n "klewerige aluminiumlaag" by die ingang van die vormwerksone sal bevorder.
Soos die metaal vorentoe vloei en teen die werkband vryf, vind 'n wederkerige verskynsel van deurlopende binding-skeur-binding op 'n sekere posisie plaas, wat veroorsaak dat die metaal voortdurend op hierdie posisie bo-op mekaar lê. Wanneer die deeltjies tot 'n sekere grootte toeneem, sal dit deur die vloeiende produk weggetrek word en krapmerke op die metaaloppervlak vorm. Dit sal op die metaaloppervlak bly en trekdeeltjies aan die einde van die krap vorm. Daarom kan aanvaar word dat die vorming van ruwe deeltjies hoofsaaklik verband hou met die aluminium wat aan die vormwerkband vassit. Die heterogene fases wat daaromheen versprei is, kan ontstaan uit smeerolie, oksiede of stofdeeltjies, sowel as onsuiwerhede wat deur die growwe oppervlak van die staaf veroorsaak word.
Die aantal trekke in die 6005A-toetsresultate is egter kleiner en die graad is ligter. Aan die een kant is dit te wyte aan die afskuining by die uitgang van die vormwerkband en die noukeurige polering van die werkband om die dikte van die aluminiumlaag te verminder; aan die ander kant hou dit verband met die oortollige Si-inhoud.
Volgens die direkte lesing van die spektrale samestellingsresultate kan gesien word dat benewens Si gekombineer met MgMg2Si, die oorblywende Si in die vorm van 'n eenvoudige stof voorkom.
2.2 Klein deeltjies op die oppervlak
Onder visuele inspeksie met lae vergroting is die deeltjies klein (≤0.5 mm), nie glad om aan te raak nie, het 'n skerp gevoel en kleef aan die oppervlak van die profiel. Waargeneem onder 100X is klein deeltjies op die oppervlak willekeurig versprei, en daar is klein deeltjies aan die oppervlak geheg, ongeag of daar skrape is of nie;
Teen 500X, ongeag of daar duidelike trapvormige skrape op die oppervlak langs die ekstrusierigting is, is baie deeltjies steeds aangeheg, en die deeltjiegroottes wissel. Die grootste deeltjiegrootte is ongeveer 15 μm, en die klein deeltjies is ongeveer 5 μm.
Deur die samestellingsanalise van die 6060-legeringsoppervlakdeeltjies en die intakte matriks, bestaan die deeltjies hoofsaaklik uit O-, C-, Si- en Fe-elemente, en die aluminiuminhoud is baie laag. Byna alle deeltjies bevat O- en C-elemente. Die samestelling van elke deeltjie verskil effens. Onder hulle is die a-deeltjies naby 10 μm, wat aansienlik hoër is as die matriks Si, Mg en O; in c-deeltjies is Si, O en Cl duidelik hoër; deeltjies d en f bevat hoë Si, O en Na; deeltjies e bevat Si, Fe en O; h-deeltjies is Fe-bevattende verbindings. Die resultate van 6060-deeltjies is soortgelyk hieraan, maar omdat die Si- en Fe-inhoud in 6060 self laag is, is die ooreenstemmende Si- en Fe-inhoud in die oppervlakdeeltjies ook laag; die C-inhoud in 6060-deeltjies is relatief laag.
Oppervlakdeeltjies is dalk nie enkelvoudige klein deeltjies nie, maar kan ook bestaan in die vorm van samevoegings van baie klein deeltjies met verskillende vorms, en die massapersentasies van verskillende elemente in verskillende deeltjies wissel. Daar word geglo dat die deeltjies hoofsaaklik uit twee tipes bestaan. Een is presipitate soos AlFeSi en elementêre Si, wat ontstaan uit hoë smeltpunt-onreinheidsfases soos FeAl3 of AlFeSi(Mn) in die staaf, of presipitatefases tydens die ekstrusieproses. Die ander is aanhegtende vreemde materiaal.
2.3 Effek van oppervlakruheid van staaf
Tydens die toets is gevind dat die agterste oppervlak van die 6005A gietstaafdraaibank grof en stofbevlek was. Daar was twee gietstawe met die diepste draaigereedskapmerke op plaaslike plekke, wat ooreenstem met 'n beduidende toename in die aantal trekbewegings na ekstrusie, en die grootte van 'n enkele trekbeweging was groter, soos getoon in Figuur 7.
Die 6005A gietstaaf het geen draaibank nie, dus is die oppervlakruheid laag en die aantal trekbewegings word verminder. Boonop, aangesien daar geen oortollige snyvloeistof aan die draaibankmerke van die gietstaaf geheg is nie, word die C-inhoud in die ooreenstemmende deeltjies verminder. Daar is bewys dat die draaimerke op die oppervlak van die gietstaaf die trek en deeltjievorming tot 'n sekere mate sal vererger.
3 Bespreking
(1) Die komponente van trekdefekte is basies dieselfde as dié van die matriks. Dit is die vreemde deeltjies, ou vel op die oppervlak van die staaf en ander onsuiwerhede wat in die ekstrusievatwand of die dooie area van die vorm tydens die ekstrusieproses opgehoop het, wat na die metaaloppervlak of die aluminiumlaag van die vormwerkband gebring word. Soos die produk vorentoe vloei, word oppervlakkrap veroorsaak, en wanneer die produk tot 'n sekere grootte ophoop, word dit deur die produk verwyder om trek te vorm. Na oksidasie is die trek gekorrodeer, en as gevolg van sy groot grootte is daar putagtige defekte daar.
(2) Oppervlakdeeltjies verskyn soms as enkele klein deeltjies, en bestaan soms in geaggregeerde vorm. Hul samestelling verskil duidelik van dié van die matriks, en bevat hoofsaaklik O-, C-, Fe- en Si-elemente. Sommige van die deeltjies word oorheers deur O- en C-elemente, en sommige deeltjies word oorheers deur O, C, Fe en Si. Daarom word afgelei dat die oppervlakdeeltjies van twee bronne afkomstig is: een is neerslae soos AlFeSi en elementêre Si, en onsuiwerhede soos O en C is aan die oppervlak vasgeheg; die ander is aanhegtende vreemde materiaal. Die deeltjies word na oksidasie weggekorrodeer. As gevolg van hul klein grootte het hulle geen of min impak op die oppervlak.
(3) Deeltjies ryk aan C- en O-elemente kom hoofsaaklik van smeerolie, stof, grond, lug, ens. wat aan die oppervlak van die staaf vasgeheg is. Die hoofkomponente van smeerolie is C, O, H, S, ens., en die hoofkomponent van stof en grond is SiO2. Die O-inhoud van oppervlakdeeltjies is oor die algemeen hoog. Omdat die deeltjies onmiddellik na die verlaat van die werkband in 'n hoë temperatuurtoestand verkeer, en as gevolg van die groot spesifieke oppervlakarea van die deeltjies, adsorbeer hulle maklik O-atome in die lug en veroorsaak oksidasie na kontak met die lug, wat lei tot 'n hoër O-inhoud as die matriks.
(4) Fe, Si, ens. kom hoofsaaklik van die oksiede, ou skaal en onsuiwerheidsfases in die staaf (hoë smeltpunt of tweede fase wat nie volledig deur homogenisering uitgeskakel word nie). Die Fe-element is afkomstig van Fe in aluminiumstawe, wat hoë smeltpunt onsuiwerheidsfases soos FeAl3 of AlFeSi(Mn) vorm, wat nie in vaste oplossing tydens die homogeniseringsproses opgelos kan word nie, of nie volledig omgeskakel word nie; Si bestaan in die aluminiummatriks in die vorm van Mg2Si of 'n oorversadigde vaste oplossing van Si tydens die gietproses. Tydens die warm ekstrusieproses van die gietstaaf kan oortollige Si presipiteer. Die oplosbaarheid van Si in aluminium is 0.48% by 450°C en 0.8% (gew.%) by 500°C. Die oortollige Si-inhoud in 6005 is ongeveer 0.41%, en die gepresipiteerde Si kan aggregasie en presipitasie wees wat veroorsaak word deur konsentrasieskommelings.
(5) Aluminium wat aan die vorm se werkband vassit, is die hoofrede vir die trek. Die ekstrusiematrys is 'n omgewing met hoë temperatuur en hoë druk. Metaalvloeiwrywing sal die temperatuur van die werkband van die vorm verhoog en 'n "klewerige aluminiumlaag" by die snykant van die werkbandingang vorm.
Terselfdertyd is oortollige Si en ander elemente soos Mn en Cr in die aluminiumlegering maklik om vaste oplossings met Fe te vorm, wat die vorming van 'n "klewerige aluminiumlaag" by die ingang van die vormwerksone sal bevorder. Die metaal wat deur die "klewerige aluminiumlaag" vloei, behoort aan interne wrywing (glyskuif binne die metaal). Die metaal vervorm en verhard as gevolg van interne wrywing, wat die onderliggende metaal en die vorm aan mekaar laat kleef. Terselfdertyd word die vormwerkband as gevolg van die druk in 'n trompetvorm vervorm, en die klewerige aluminium wat gevorm word deur die snykantgedeelte van die werkband wat die profiel raak, is soortgelyk aan die snykant van 'n draaigereedskap.
Die vorming van klewerige aluminium is 'n dinamiese proses van groei en afskilfering. Deeltjies word voortdurend deur die profiel uitgebring. Dit kleef aan die oppervlak van die profiel vas en vorm trekdefekte. As dit direk uit die werkband vloei en onmiddellik op die oppervlak van die profiel geadsorbeer word, word die klein deeltjies wat termies aan die oppervlak vasgeheg is, "adsorpsiedeeltjies" genoem. As sommige deeltjies deur die geëxtrudeerde aluminiumlegering gebreek word, sal sommige deeltjies aan die oppervlak van die werkband vassit wanneer dit deur die werkband beweeg, wat krapmerke op die oppervlak van die profiel veroorsaak. Die agterkant is die gestapelde aluminiummatriks. Wanneer daar baie aluminium in die middel van die werkband vassit (die binding is sterk), sal dit oppervlakkrappe vererger.
(6) Die ekstrusiespoed het 'n groot invloed op trek. Die invloed van ekstrusiespoed. Wat die spoorvormige 6005-legering betref, neem die ekstrusiespoed binne die toetsbereik toe, die uitlaattemperatuur neem toe, en die aantal oppervlaktrekdeeltjies neem toe en word swaarder soos die meganiese lyne toeneem. Die ekstrusiespoed moet so stabiel as moontlik gehou word om skielike veranderinge in spoed te vermy. Oormatige ekstrusiespoed en hoë uitlaattemperatuur sal lei tot verhoogde wrywing en ernstige deeltjietrekking. Die spesifieke meganisme van die impak van ekstrusiespoed op die trekverskynsel vereis daaropvolgende opvolg en verifikasie.
(7) Die oppervlakkwaliteit van die gietstaaf is ook 'n belangrike faktor wat die trekdeeltjies beïnvloed. Die oppervlak van die gietstaaf is grof, met saagbrame, olievlekke, stof, korrosie, ens., wat alles die neiging tot trekdeeltjies verhoog.
4 Gevolgtrekking
(1) Die samestelling van trekdefekte stem ooreen met dié van die matriks; die samestelling van die deeltjieposisie verskil duidelik van dié van die matriks, en bevat hoofsaaklik O-, C-, Fe- en Si-elemente.
(2) Trekdeeltjiedefekte word hoofsaaklik veroorsaak deur aluminium wat aan die vormwerkband vassit. Enige faktore wat bevorder dat aluminium aan die vormwerkband vassit, sal trekdefekte veroorsaak. Op die uitgangspunt om die kwaliteit van die gietstaaf te verseker, het die generering van trekdeeltjies geen direkte impak op die legeringsamestelling nie.
(3) Behoorlike eenvormige brandbehandeling is voordelig om oppervlaktrek te verminder.
Plasingstyd: 10 September 2024
