Tydens die ekstrusieproses van geëxtrudeerde materiale van aluminiumlegering, veral aluminiumprofiele, kom 'n "pitting"-defek dikwels op die oppervlak voor. Die spesifieke manifestasies sluit in baie klein gewasse met verskillende digthede, stert en 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 ekstrusie produksie van groot-seksie profiele, is hierdie defek meer geneig om te voorkom as gevolg van die invloed van die ingotstruktuur, ekstrusie temperatuur, ekstrusie spoed, vorm kompleksiteit, ens. Die meeste van die fyn deeltjies van ontpit defekte kan verwyder word tydens die profieloppervlakvoorbehandelingsproses, veral die alkali-etsproses, terwyl 'n klein aantal grootgrootte, stewig vasgeplakte deeltjies op die profieloppervlak bly, wat die voorkoms kwaliteit van die finale produk.
In gewone geboudeur- en vensterprofielprodukte aanvaar klante oor die algemeen geringe defekte, maar vir industriële profiele wat gelyke klem op meganiese eienskappe en dekoratiewe werkverrigting vereis, of meer klem op dekoratiewe werkverrigting, aanvaar kliënte gewoonlik nie hierdie gebrek nie, veral ontpitte defekte wat strydig met die verskillende agtergrondkleur.
Ten einde die vormingsmeganisme van growwe deeltjies te ontleed, is die morfologie en samestelling van die defekplekke onder verskillende allooisamestellings en ekstrusieprosesse ontleed, en die verskille tussen die defekte en die matriks vergelyk. 'n Redelike oplossing om die growwe deeltjies doeltreffend op te los is voorgehou, 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 aluminium wat aan die matryswerkband vassit die hoofoorsaak van putdefekte op die oppervlak van geëxtrudeerde aluminiummateriale. Dit is omdat die ekstrusieproses van aluminium by '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 matrijsgat vloei. As die produk uit die matrysgat vloei, as gevolg van die hoë temperatuur, is daar 'n verskynsel van aluminium wat tussen die metaal en die vormwerkband vassit.
Die vorm van hierdie binding is dikwels: 'n herhaalde proses van binding – skeur – binding – weer skeur, en die produk vloei vorentoe, wat baie klein kuiltjies op die oppervlak van die produk tot gevolg het.
Hierdie bindingsverskynsel hou verband met faktore soos die kwaliteit van die staaf, die oppervlaktoestand van die vormwerkband, ekstrusietemperatuur, ekstrusiespoed, mate van vervorming en die vervormingsweerstand van die metaal.
1 Toets materiaal en metodes
Deur voorlopige navorsing het ons geleer dat faktore soos metallurgiese suiwerheid, vormstatus, ekstrusieproses, bestanddele en produksietoestande die oppervlak-geruwde deeltjies kan beïnvloed. In die toets is twee legeringsstawe, 6005A en 6060, gebruik om dieselfde seksie uit te druk. Die morfologie en samestelling van die geruwde deeltjieposisies is deur middel van direktelesingsspektrometer en SEM-deteksiemetodes ontleed en met die omliggende normale matriks vergelyk.
Om die morfologie van die twee defekte van ontpitte en partikels duidelik te onderskei, word hulle soos volg gedefinieer:
(1) Pitdefekte of trekdefekte is 'n soort puntdefek wat 'n onreëlmatige paddavisse of puntagtige krasdefek is wat op die oppervlak van die profiel voorkom. Die defek begin by die krapstreep en eindig met die defek wat afval en ophoop in metaalbone aan die einde van die kraplyn. Die grootte van die ontpitte defek is oor die algemeen 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 geheg 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 oor die algemeen 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 ontleding
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 deel van die trek, en hulle eindig met gestapelde knoppies. Nadat die nodules verskyn het, keer die oppervlak terug na normaal. Die ligging van die ruwmaakdefek is nie glad om aan te raak nie, het 'n skerp doringagtige gevoel, en kleef aan of versamel op die oppervlak van die profiel. Deur die ekstrusietoets is daar waargeneem dat die trekmorfologie van 6005A en 6060 geëxtrudeerde profiele soortgelyk is, en die stertkant van die produk is meer as die koppunt; die verskil is dat die algehele trekgrootte van 6005A kleiner is en die krapdiepte verswak. Dit kan verband hou met veranderinge in legeringssamestelling, gegote staaftoestand 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 nodule-deeltjies is onreëlmatig. By 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.
Ten einde die oorsake van trek te ontleed, is direktelesingspektrometer en EDX gebruik om komponentanalise op die defekliggings en matriks van die drie legeringskomponente 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 onreinheiddeeltjies in en om die trekdefek opgehoop, en die onreinheiddeeltjies bevat C, O (of Cl), of Fe, Si en S.
Ontleding van die ruwmaakdefekte van 6005A fyn geoksideerde geëxtrudeerde profiele toon dat die trekdeeltjies groot is (1-5 mm), die oppervlak is meestal gestapel, en daar is trapagtige skrape op die voorste gedeelte; Die samestelling is naby die Al-matriks, en daar sal heterogene fases wat Fe, Si, C en O bevat rondom dit versprei wees. Dit wys dat die trekvormingsmeganisme van die drie legerings dieselfde is.
Tydens die ekstrusieproses sal metaalvloeiwrywing die temperatuur van die vormwerkband laat styg, wat 'n "taai aluminiumlaag" by die snykant van die werkbandingang vorm. Terselfdertyd is oortollige Si en ander elemente soos Mn en Cr in die aluminiumlegering maklik om vervangingsvaste oplossings met Fe te vorm, wat die vorming van 'n "taai aluminiumlaag" by die ingang van die vormwerksone sal bevorder.
Soos wat die metaal vorentoe vloei en teen die werkband vryf, vind 'n wederkerende verskynsel van voortdurende binding-skeur-binding op 'n sekere posisie plaas, wat veroorsaak dat die metaal voortdurend by hierdie posisie plaas. 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 dit in ag geneem word dat die vorming van ruwe deeltjies hoofsaaklik verband hou met die aluminium wat aan die vormwerkband vassit. Die heterogene fases wat daaromheen versprei word, kan afkomstig wees van smeerolie, oksiede of stofdeeltjies, sowel as onsuiwerhede wat deur die growwe oppervlak van die ingot gebring 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 afkanting by die uitgang van die vormwerkband en die versigtige 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 resultate van die direkte lesing van spektrale samestelling, kan gesien word dat benewens Si gekombineer met Mg Mg2Si, die oorblywende Si in die vorm van 'n eenvoudige stof verskyn.
2.2 Klein deeltjies op die oppervlak
Onder 'n lae-vergroting visuele inspeksie, die deeltjies is klein (≤0.5mm), 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 ewekansig versprei, en daar is klein-grootte deeltjies aan die oppervlak geheg, ongeag of daar skrape is of nie;
By 500X, maak nie saak of daar duidelike stapagtige skrape op die oppervlak langs die ekstrusierigting is nie, baie deeltjies is steeds geheg, en die deeltjiegroottes verskil. Die grootste deeltjiegrootte is ongeveer 15 μm, en die klein deeltjies is ongeveer 5 μm.
Deur die samestellingsanalise van die 6060 legeringsoppervlakdeeltjies en die ongeskonde matriks, is die deeltjies hoofsaaklik saamgestel 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 aan 10 μm, wat aansienlik hoër is as die matriks Si, Mg en O; In c-deeltjies is Si, O en Cl natuurlik 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-inhoude in die oppervlakdeeltjies ook laag; die C-inhoud in 6060 deeltjies is relatief laag.
Oppervlakdeeltjies is dalk nie enkele 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 verskil. Daar word geglo dat die deeltjies hoofsaaklik uit twee tipes bestaan. Een daarvan is presipitate soos AlFeSi en elementêre Si, wat afkomstig is van hoë smeltpunt onsuiwerheidsfases soos FeAl3 of AlFeSi(Mn) in die ingot, of presipitasie fases tydens die ekstrusieproses. Die ander is aanhangende vreemde stowwe.
2.3 Effek van oppervlakruwheid van staaf
Tydens die toets is gevind dat die agterste oppervlak van die 6005A gegote staafdraaibank grof en met stof bevlek was. Daar was twee gegote stawe met die diepste draaigereedskapmerke op plaaslike plekke, wat ooreenstem met 'n aansienlike toename in die aantal trekke na ekstrusie, en die grootte van 'n enkele trek was groter, soos in Figuur 7 getoon.
Die 6005A-gegote staaf het geen draaibank nie, so die oppervlakgrofheid is laag en die aantal trekke word verminder. Daarbenewens, aangesien daar geen oortollige snyvloeistof aan die draaibankmerke van die gegote staaf geheg is nie, word die C-inhoud in die ooreenstemmende deeltjies verminder. Dit is bewys dat die draaimerke op die oppervlak van die gegote staaf trek en partikelvorming 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 opgehoop word tydens die ekstrusieproses, wat na die metaaloppervlak of die aluminiumlaag van die vormwerk gebring word. gordel. Soos die produk vorentoe vloei, word oppervlakskrape veroorsaak, en wanneer die produk tot 'n sekere grootte ophoop, word dit deur die produk uitgehaal om trek te vorm. Na oksidasie was die trek gekorrodeer, en as gevolg van sy groot grootte was daar putagtige defekte daar.
(2) Oppervlakdeeltjies verskyn soms as enkele klein deeltjies, en bestaan soms in saamgevoegde vorm. Hulle samestelling verskil natuurlik 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 uit twee bronne kom: een is neerslae soos AlFeSi en elementêre Si, en onsuiwerhede soos O en C word aan die oppervlak vasgeheg; Die ander is aanhangende vreemde stowwe. Die deeltjies word weggeroes na oksidasie. As gevolg van hul klein grootte het hulle geen of min impak op die oppervlak nie.
(3) Deeltjies ryk aan C- en O-elemente kom hoofsaaklik van smeerolie, stof, grond, lug, ens. wat aan die oppervlak van die ingot 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 in 'n hoë temperatuur toestand is onmiddellik nadat hulle die werkband verlaat het, en as gevolg van die groot spesifieke oppervlakte 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 ingot (hoë smeltpunt of tweede fase wat nie ten volle deur homogenisering uitgeskakel word nie). Die Fe-element is afkomstig van Fe in aluminiumblokke, wat hoë-smeltpunt-onsuiwerheidsfases vorm, soos FeAl3 of AlFeSi(Mn), wat nie tydens die homogeniseringsproses in vaste oplossing opgelos kan word nie, of nie ten volle 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 gegote staaf 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 neerslagte Si kan aggregasie en neerslag wees wat deur konsentrasie-skommelings veroorsaak word.
(5) Aluminium wat aan die vormwerkband vassit, is die hoofoorsaak van trek. Die ekstrusiematrys is 'n hoë-temperatuur- en hoëdruk-omgewing. Metaalvloeiwrywing sal die temperatuur van die werkband van die vorm verhoog, wat '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 vervangingsvaste oplossings met Fe te vorm, wat die vorming van 'n "taai aluminiumlaag" by die ingang van die vormwerksone sal bevorder. Die metaal wat deur die "klewerige aluminiumlaag" vloei, behoort aan interne wrywing (gly skuif in die metaal). Die metaal vervorm en verhard as gevolg van interne wrywing, wat die onderliggende metaal en die vorm bevorder om aan mekaar vas te kleef. Terselfdertyd word die vormwerkband vervorm in 'n trompetvorm as gevolg van die druk, en die taai aluminium wat gevorm word deur die snykantdeel van die werkband wat die profiel kontak, is soortgelyk aan die snykant van 'n draaiwerktuig.
Die vorming van klewerige aluminium is 'n dinamiese proses van groei en vergieting. Deeltjies word voortdurend deur die profiel uitgebring. 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 sal word, sal sommige deeltjies aan die oppervlak van die werkband vassit wanneer dit deur die werkband gaan, wat skrape op die oppervlak van die profiel veroorsaak. Die stertkant is die gestapelde aluminiummatriks. Wanneer daar baie aluminium in die middel van die werkband vassit (die binding is sterk), sal dit oppervlakskrape vererger.
(6) Die ekstrusiespoed het 'n groot invloed op trek. Die invloed van ekstrusiespoed. Wat die spoor 6005-legering betref, neem die ekstrusiespoed binne die toetsreeks 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 partikeltrek. Die spesifieke meganisme van die impak van ekstrusiespoed op die trekverskynsel vereis daaropvolgende opvolg en verifikasie.
(7) Die oppervlakkwaliteit van die gegote staaf is ook 'n belangrike faktor wat die trekdeeltjies beïnvloed. Die oppervlak van die gegote staaf is grof, met saagbrame, olievlekke, stof, korrosie, ens., wat alles die neiging om deeltjies te trek verhoog.
4 Gevolgtrekking
(1) Die samestelling van trekdefekte stem ooreen met dié van die matriks; die samestelling van die partikelposisie verskil natuurlik van dié van die matriks, wat hoofsaaklik O-, C-, Fe- en Si-elemente bevat.
(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 gegote staaf te verseker, het die opwekking van trekdeeltjies geen direkte impak op die legeringssamestelling nie.
(3) Behoorlike eenvormige brandbehandeling is voordelig om oppervlaktrek te verminder.
Postyd: 10 September 2024
