În timpul procesului de extrudare a materialelor extrudate din aluminiu, în special a profilurilor de aluminiu, un defect „pitting” apare adesea la suprafață. Manifestările specifice includ tumori foarte mici, cu densități variate, coadă și senzație evidentă a mâinilor, cu un sentiment de vârf. După oxidare sau tratarea electroforetică a suprafeței, acestea apar adesea ca granule negre care aderă la suprafața produsului.
În producția de extrudare a profilurilor de secțiune mare, acest defect este mai probabil să apară din cauza influenței structurii lingourilor, a temperaturii de extrudare, a vitezei de extrudare, a complexității mucegaiului, etc. Majoritatea particulelor fine de defecte puse pot fi îndepărtate în timpul Procesul de pretratare a suprafeței profilului, în special procesul de gravură alcalin, în timp ce un număr mic de particule de dimensiuni mari, ferm aderente rămân pe suprafața profilului, afectând calitatea aspectului produsului final.
În produsele obișnuite ale ușii și ferestrelor de clădire, clienții acceptă, în general, defecte minore, dar pentru profiluri industriale care necesită un accent egal pe proprietățile mecanice și performanțele decorative sau mai mult accent pe performanțele decorative, clienții, în general, nu acceptă acest defect, în special defectele pliate care sunt inconsistent cu culoarea de fundal diferită.
Pentru a analiza mecanismul de formare a particulelor brute, morfologia și compoziția locațiilor defecte sub diferite compoziții de aliaj și procese de extrudare au fost analizate și au fost comparate diferențele dintre defecte și matrice. A fost prezentată o soluție rezonabilă pentru a rezolva eficient particulele brute și a fost efectuat un test de încercare.
Pentru a rezolva defectele de profiluri, este necesar să înțelegem mecanismul de formare a defectelor de pitt. În timpul procesului de extrudare, aluminiul care se lipește de centura de lucru a matriței este principala cauză a defectelor de piting pe suprafața materialelor din aluminiu extrudat. Acest lucru se datorează faptului că procesul de extrudare al aluminiului se realizează la o temperatură ridicată de aproximativ 450 ° C. Dacă se adaugă efectele căldurii de deformare și a căldurii de frecare, temperatura metalului va fi mai mare atunci când va ieși din gaura matriței. Când produsul curge din gaura matriței, din cauza temperaturii ridicate, există un fenomen de aluminiu care se lipește între metal și centura de lucru a matriței.
Forma acestei legături este adesea: un proces repetat de legătură - ruperea - lipirea - ruperea din nou, iar produsul curge înainte, rezultând multe gropi mici pe suprafața produsului.
Acest fenomen de legare este legat de factori precum calitatea lingouului, starea de suprafață a centurii de lucru a mucegaiului, temperatura de extrudare, viteza de extrudare, gradul de deformare și rezistența de deformare a metalului.
1 Materiale și metode de testare
Prin cercetări preliminare, am aflat că factori precum puritatea metalurgică, starea mucegaiului, procesul de extrudare, ingredientele și condițiile de producție pot afecta particulele înrădăcinate ale suprafeței. În test, două tije de aliaj, 6005A și 6060, au fost utilizate pentru a extruda aceeași secțiune. Morfologia și compoziția pozițiilor particulelor înrădăcinate au fost analizate prin spectrometru de citire directă și metode de detectare SEM și comparate cu matricea normală din jur.
Pentru a distinge clar morfologia celor două defecte ale pitte și particule, acestea sunt definite după cum urmează:
(1) Defecte sau defecte de tragere este un fel de defect punctual, care este un defect neregulat asemănător unui tadpole sau asemănător unui punct care apare pe suprafața profilului. Defectul pornește de la dunga de zgârietură și se termină cu defectul căzând, acumulând în fasole metalică la capătul liniei de zgârieturi. Mărimea defectului puritat este, în general, 1-5mm și devine negru închis după tratamentul de oxidare, ceea ce afectează în cele din urmă aspectul profilului, așa cum se arată în cercul roșu din figura 1.
(2) Particulele de suprafață sunt, de asemenea, numite fasole metalică sau particule de adsorbție. Suprafața profilului aliajului de aluminiu este atașată cu particule sferice de metal dur gri-negru și are o structură liberă. Există două tipuri de profiluri de aliaj de aluminiu: cele care pot fi șterse și cele care nu pot fi șterse. Mărimea este, în general, mai mică de 0,5 mm și se simte dur la atingere. Nu există zgârietură în secțiunea din față. După oxidare, nu este mult diferit de matrice, așa cum se arată în cercul galben din figura 1.
2 Rezultatele testelor și analiza testelor
2.1 Defecte de tragere a suprafeței
Figura 2 prezintă morfologia microstructurală a defectului de tragere pe suprafața aliajului 6005A. Există zgârieturi asemănătoare cu pas în partea din față a tragerii și se termină cu noduli stivuiți. După apariția nodulilor, suprafața revine la normal. Locația defectului de defecțiune nu este netedă la atingere, are o senzație de spinoasă ascuțită și se potrivește sau se acumulează pe suprafața profilului. Prin testul de extrudare, s -a observat că morfologia de tragere a 6005A și 6060 profiluri extrudate este similară, iar capătul cozii produsului este mai mult decât capătul capului; Diferența este că dimensiunea generală de tragere de 6005A este mai mică și adâncimea zgârieturii este slăbită. Aceasta poate fi legată de modificările compoziției aliajului, a stării tijei turnate și a condițiilor de mucegai. Observați sub 100x, există semne de zgârietură evidente pe capătul frontal al zonei de tragere, care este alungită de -a lungul direcției de extrudare, iar forma particulelor finale de nodul este neregulată. La 500x, capătul frontal al suprafeței de tragere are zgârieturi asemănătoare cu pas de-a lungul direcției de extrudare (dimensiunea acestui defect este de aproximativ 120 μm) și există semne de stivuire evidente pe particulele nodulare la capătul cozii.
Pentru a analiza cauzele tragerii, spectrometrul de citire directă și EDX au fost utilizate pentru a efectua analiza componentelor pe locațiile defecte și matricea celor trei componente din aliaj. Tabelul 1 prezintă rezultatele testelor profilului 6005A. Rezultatele EDX arată că compoziția poziției de stivuire a particulelor de tragere este practic similară cu cea a matricei. În plus, unele particule fine de impuritate sunt acumulate în și în jurul defectului de tragere, iar particulele de impuritate conțin C, O (sau CL), sau Fe, Si și S.
Analiza defectelor de întărire a 6005A profiluri extrudate oxidate fin arată că particulele de tragere au dimensiuni mari (1-5mm), suprafața este în mare parte stivuită și există zgârieturi asemănătoare cu pas pe secțiunea din față; Compoziția este aproape de matricea Al și vor exista faze eterogene care conțin Fe, Si, C și O distribuite în jurul acesteia. Acesta arată că mecanismul de formare a tracțirii celor trei aliaje este același.
În timpul procesului de extrudare, frecarea fluxului de metal va determina creșterea temperaturii centurii de lucru a matriței, formând un „strat de aluminiu lipicios” la marginea de tăiere a intrării curelei de lucru. În același timp, excesul de SI și alte elemente, cum ar fi MN și CR, în aliajul de aluminiu, sunt ușor de format soluții solide de înlocuire cu Fe, care vor promova formarea unui „strat de aluminiu lipicios” la intrarea în zona de lucru a matriței.
Pe măsură ce metalul curge înainte și se freacă împotriva centurii de lucru, un fenomen reciproc de legătură continuă-legare a legăturii are loc într-o anumită poziție, ceea ce face ca metalul să se suprapună continuu în această poziție. Când particulele cresc la o anumită dimensiune, acestea vor fi trase de produsul curgător și de a forma semne de zgârieturi pe suprafața metalului. Acesta va rămâne pe suprafața metalică și va forma particule de tragere la capătul zgârieturii. Prin urmare, se poate considera că formarea de particule înrăutățite este legată în principal de aluminiul care se lipește de centura de lucru a matriței. Fazele eterogene distribuite în jurul acesteia pot proveni din ulei lubrifiant, oxizi sau particule de praf, precum și impurități aduse de suprafața aspră a lingoului.
Cu toate acestea, numărul de tracțiuni în rezultatele testelor 6005A este mai mic, iar gradul este mai ușor. Pe de o parte, se datorează șomajului la ieșirea centurii de lucru a matriței și lustruirii atente a centurii de lucru pentru a reduce grosimea stratului de aluminiu; Pe de altă parte, este legat de excesul de conținut Si.
Conform rezultatelor compoziției spectrale de citire directă, se poate observa că, pe lângă Si, combinată cu Mg Mg2Si, Si rămase apare sub forma unei substanțe simple.
2.2 particule mici la suprafață
În cadrul inspecției vizuale cu mărire mică, particulele sunt mici (≤0,5 mm), nu netede la atingere, au o senzație ascuțită și respectă suprafața profilului. Observați sub 100x, particulele mici pe suprafață sunt distribuite aleatoriu și există particule de dimensiuni mici atașate la suprafață, indiferent dacă există sau nu zgârieturi;
La 500x, indiferent dacă există zgârieturi evidente asemănătoare cu pas pe suprafață de-a lungul direcției de extrudare, multe particule sunt încă atașate, iar dimensiunile particulelor variază. Cea mai mare dimensiune a particulelor este de aproximativ 15 μm, iar particulele mici sunt de aproximativ 5 μm.
Prin analiza compoziției a particulelor de suprafață din aliaj 6060 și a matricei intacte, particulele sunt compuse în principal din elemente O, C, Si și Fe, iar conținutul de aluminiu este foarte scăzut. Aproape toate particulele conțin elemente O și C. Compoziția fiecărei particule este ușor diferită. Printre ele, particulele A sunt aproape de 10 μm, ceea ce este semnificativ mai mare decât matricea Si, Mg și O; În C particulele C, Si, O și CL sunt evident mai mari; Particulele D și F conțin Si, O și NA ridicate; Particulele E conțin Si, Fe și O; H particulele H sunt compuși care conțin Fe. Rezultatele a 6060 de particule sunt similare cu aceasta, dar deoarece conținutul de Si și Fe în 6060 în sine este scăzut, conținutul corespunzător de Si și Fe în particulele de suprafață sunt, de asemenea, scăzute; Conținutul de C în 6060 particule este relativ scăzut.
Este posibil ca particulele de suprafață să nu fie particule mici, dar pot exista și sub forma unor agregări ale multor particule mici cu forme diferite, iar procentele de masă ale diferitelor elemente în diferite particule variază. Se crede că particulele sunt compuse în principal din două tipuri. Unul este precipită precum Alfesi și Si elementar, care provin din faze de impuritate înaltă a punctului de topire, cum ar fi FEAL3 sau Alfesi (Mn) în linguriță sau precipită în faze în timpul procesului de extrudare. Cealaltă este materia străină aderentă.
2.3 Efectul rugozității suprafeței lingoulului
În timpul testului, s -a constatat că suprafața din spate a strungului tijei turnate 6005A a fost aspră și colorată cu praf. Au existat două tije turnate cu cele mai profunde mărci de scule de rotire în locații locale, care au corespuns la o creștere semnificativă a numărului de tracțiuni după extrudare, iar dimensiunea unei singure tracțiuni a fost mai mare, așa cum se arată în figura 7.
Tija turnată de 6005A nu are strung, deci rugozitatea suprafeței este scăzută, iar numărul de tracțiuni este redus. În plus, întrucât nu există un lichid de tăiere în exces la semnele de strung ale tijei turnate, conținutul de C în particulele corespunzătoare este redus. Se dovedește că semnele de întoarcere de pe suprafața tijei turnate vor agrava tragerea și formarea de particule într -o anumită măsură.
3 Discuții
(1) Componentele defectelor de tragere sunt practic aceleași cu cele ale matricei. Este vorba despre particulele străine, pielea veche pe suprafața lingoului și alte impurități acumulate în peretele butoiului de extrudare sau în zona moartă a matriței în timpul procesului de extrudare, care sunt aduse pe suprafața metalică sau pe stratul de aluminiu al mucegaiului care funcționează mucegai centură. Pe măsură ce produsul curge înainte, zgârieturile de suprafață sunt cauzate, iar atunci când produsul se acumulează la o anumită dimensiune, acesta este scos de către produs pentru a forma. După oxidare, tracțiunea a fost corodată și, din cauza dimensiunilor sale mari, au existat defecte asemănătoare cu groapa acolo.
(2) Particulele de suprafață apar uneori ca particule mici, și uneori există în formă agregată. Compoziția lor este în mod evident diferită de cea a matricei și conține în principal elemente O, C, Fe și Si. Unele dintre particule sunt dominate de elemente O și C, iar unele particule sunt dominate de O, C, Fe și Si. Prin urmare, se deduce că particulele de suprafață provin din două surse: una este precipitații precum Alfesi și Si elementar, iar impuritățile precum O și C sunt aderente la suprafață; Cealaltă este materia străină aderentă. Particulele sunt corodate după oxidare. Datorită dimensiunilor lor mici, acestea nu au un impact sau puțin pe suprafață.
(3) Particulele bogate în elemente C și O provin în principal din ulei lubrifiant, praf, sol, aer, etc. Principalele componente ale uleiului lubrifiant sunt C, O, H, S etc., iar componenta principală a prafului și a solului este SiO2. Conținutul de O a particulelor de suprafață este în general ridicat. Deoarece particulele se află într -o stare de temperatură ridicată imediat după părăsirea centurii de lucru și, din cauza suprafeței specifice mari a particulelor, acestea adsorbe ușor atomi în aer și provoacă oxidarea după contactul cu aerul, rezultând un O mai mare de O mai mare conținut decât matricea.
(4) Fe, Si, etc. în principal provin din oxizi, faze de scară veche și impuritate în lingouri (punct de topire ridicat sau a doua fază care nu este eliminat pe deplin prin omogenizare). Elementul Fe provine din Fe în lingouri de aluminiu, formând faze de impuritate înaltă de topire, cum ar fi FEAL3 sau ALFESI (MN), care nu pot fi dizolvate într -o soluție solidă în timpul procesului de omogenizare sau nu sunt complet convertite; Si există în matricea de aluminiu sub formă de MG2SI sau o soluție solidă suprasaturată de Si în timpul procesului de turnare. În timpul procesului de extrudare la cald al tijei turnate, excesul de SI poate precipita. Solubilitatea Si în aluminiu este de 0,48% la 450 ° C și 0,8% (% în greutate) la 500 ° C. Conținutul de Si în exces în 6005 este de aproximativ 0,41%, iar Si precipitată poate fi agregarea și precipitațiile cauzate de fluctuațiile de concentrare.
(5) Aluminiul care se lipește de centura de lucru a matriței este principala cauză de tragere. Mărimea de extrudare este un mediu de înaltă temperatură și de înaltă presiune. Fricțiunea de flux de metal va crește temperatura centurii de lucru a matriței, formând un „strat de aluminiu lipicios” la marginea de tăiere a intrării curelor de lucru.
În același timp, excesul de SI și alte elemente, cum ar fi MN și CR, în aliajul de aluminiu, sunt ușor de format soluții solide de înlocuire cu Fe, care vor promova formarea unui „strat de aluminiu lipicios” la intrarea în zona de lucru a matriței. Metalul care curge prin „stratul de aluminiu lipicios” aparține frecării interne (forfecare glisantă în interiorul metalului). Metalul se deformează și se întărește din cauza frecării interne, care promovează metalul de bază și matrița să se lipească. În același timp, centura de lucru a matriței este deformată într -o formă de trompetă din cauza presiunii, iar aluminiul lipicios format de partea de tăiere a centurii de lucru care contactează profilul este similară cu marginea de tăiere a unui instrument de întoarcere.
Formarea de aluminiu lipicios este un proces dinamic de creștere și vărsare. Particulele sunt scoase în mod constant de profil. Dacă curge direct din centura de lucru și este adsorbită instantaneu pe suprafața profilului, particulele mici aderă termic la suprafață sunt numite „particule de adsorbție”. Dacă unele particule vor fi rupte de aliajul de aluminiu extrudat, unele particule se vor lipi de suprafața centurii de lucru atunci când trec prin centura de lucru, provocând zgârieturi pe suprafața profilului. Capătul cozii este matricea de aluminiu stivuită. Când există o mulțime de aluminiu blocat în mijlocul centurii de lucru (legătura este puternică), va agrava zgârieturile de suprafață.
(6) Viteza de extrudare are o influență mare asupra tragerii. Influența vitezei de extrudare. În ceea ce privește aliajul 6005 urmărit, viteza de extrudare crește în intervalul de testare, temperatura de ieșire crește, iar numărul de particule de tracțiune de suprafață crește și devine mai grea pe măsură ce liniile mecanice cresc. Viteza de extrudare trebuie menținută cât mai stabilă pentru a evita schimbările bruște ale vitezei. Viteza excesivă de extrudare și temperatura ridicată de ieșire vor duce la o frecare crescută și la tragerea gravă a particulelor. Mecanismul specific al impactului vitezei de extrudare asupra fenomenului de tragere necesită urmărirea și verificarea ulterioară.
(7) Calitatea suprafeței tijei turnate este, de asemenea, un factor important care afectează particulele de tragere. Suprafața tijei turnate este aspră, cu burrs de tăiere, pete de ulei, praf, coroziune etc., toate acestea crescând tendința de tragere a particulelor.
4 Concluzie
(1) compoziția defectelor de tragere este în concordanță cu cea a matricei; Compoziția poziției particulelor este în mod evident diferită de cea a matricei, care conține în principal elemente O, C, Fe și Si.
(2) Tragerea defectelor de particule sunt cauzate în principal de lipirea de aluminiu la centura de lucru a matriței. Orice factori care promovează lipirea aluminiului la centura de lucru a matriței vor provoca defecte de tragere. Pe premisa de a asigura calitatea tijei turnate, generarea de particule de tragere nu are un impact direct asupra compoziției aliajului.
(3) Tratarea uniformă corespunzătoare a incendiilor este benefică pentru reducerea tragerii suprafeței.
Timpul post: 10-2024 sept
