Aliuminio lydinio ekstruzinių medžiagų, ypač aliuminio profilių, ekstruzijos metu ant paviršiaus dažnai atsiranda „įdubimų“ defektas. Konkrečios apraiškos apima labai mažus įvairaus tankio navikus, uodegą ir akivaizdų rankų pojūtį su smailėjančiu pojūčiu. Po oksidacijos arba elektroforetinio paviršiaus apdorojimo jos dažnai atrodo kaip juodos granulės, prilipusios prie gaminio paviršiaus.
Gaminant didelio profilio profilius ekstruzijos būdu šis defektas dažniau atsiranda dėl luito struktūros, ekstruzijos temperatūros, ekstruzijos greičio, formos sudėtingumo ir kt. profilio paviršiaus išankstinio apdorojimo procesas, ypač šarminis ėsdinimo procesas, o profilio paviršiuje lieka nedaug didelių, tvirtai prilipusių dalelių, turinčių įtakos išvaizdos kokybei galutinio produkto.
Įprastų pastatų durų ir langų profilių gaminiuose klientai paprastai sutinka su nedideliais defektais, tačiau pramoninių profilių, kuriems reikia vienodai pabrėžti mechanines savybes ir dekoratyvines savybes arba daugiau dėmesio skirti dekoratyvinėms savybėms, klientai paprastai nepriima šio defekto, ypač su įdubimais, kurie yra nesuderinamas su skirtinga fono spalva.
Siekiant išanalizuoti grubių dalelių susidarymo mechanizmą, buvo išanalizuota defektų vietų morfologija ir sudėtis esant skirtingoms lydinio sudėtims ir ekstruzijos procesams bei palyginti defektų ir matricos skirtumai. Buvo pasiūlytas pagrįstas sprendimas, kaip veiksmingai išspręsti grubias daleles, ir buvo atliktas bandomasis bandymas.
Norint išspręsti profilių duobėjimo defektus, būtina suprasti duobių defektų susidarymo mechanizmą. Ekstruzijos metu aliuminis, prilipęs prie štampo darbinio diržo, yra pagrindinė ekstruzinio aliuminio medžiagų paviršiaus įdubimo defektų priežastis. Taip yra todėl, kad aliuminio ekstruzijos procesas vyksta aukštoje, maždaug 450°C temperatūroje. Pridėjus deformacijos šilumos ir trinties šilumos poveikį, metalo temperatūra bus aukštesnė, kai jis išteka iš štampavimo angos. Kai gaminys išteka iš štampavimo angos, dėl aukštos temperatūros tarp metalo ir liejimo juostos prilimpa aliuminis.
Šio klijavimo forma dažnai būna tokia: kartojamas surišimo procesas – plyšimas – klijavimas – vėl plyšimas, ir produktas teka į priekį, todėl gaminio paviršiuje susidaro daug mažų duobučių.
Šis sukibimo reiškinys yra susijęs su tokiais veiksniais kaip luito kokybė, liejimo juostos paviršiaus būklė, ekstruzijos temperatūra, ekstruzijos greitis, deformacijos laipsnis ir metalo atsparumas deformacijai.
1 Bandymo medžiagos ir metodai
Atlikdami preliminarius tyrimus sužinojome, kad tokie veiksniai kaip metalurginis grynumas, pelėsių būklė, ekstruzijos procesas, sudedamosios dalys ir gamybos sąlygos gali turėti įtakos paviršiaus grublėtoms dalelėms. Bandymo metu buvo naudojami du lydinio strypai, 6005A ir 6060, išspausti tą pačią sekciją. Šiurkštų dalelių pozicijų morfologija ir sudėtis buvo analizuojami naudojant tiesioginio skaitymo spektrometro ir SEM aptikimo metodus ir lyginami su supančia normalia matrica.
Siekiant aiškiai atskirti dviejų įdubusių ir dalelių defektų morfologiją, jie apibrėžiami taip:
(1) Defektai su įdubimais arba traukimo defektai yra taškinis defektas, kuris yra netaisyklingas buožgalvio arba smaigalio pavidalo įbrėžimas, atsirandantis profilio paviršiuje. Defektas prasideda nuo įbrėžimo juostelės ir baigiasi defekto nukritimu, kuris susikaupia į metalines pupeles įbrėžimo linijos pabaigoje. Įdubusio defekto dydis paprastai yra 1–5 mm, o po oksidacijos jis tampa tamsiai juodas, o tai galiausiai turi įtakos profilio išvaizdai, kaip parodyta raudoname apskritime 1 paveiksle.
(2) Paviršiaus dalelės taip pat vadinamos metalo pupelėmis arba adsorbcinėmis dalelėmis. Aliuminio lydinio profilio paviršius pritvirtintas sferinėmis pilkai juodomis kietmetalo dalelėmis ir turi laisvą struktūrą. Aliuminio lydinio profiliai yra dviejų tipų: nuvalomi ir nenuvalomi. Dydis paprastai yra mažesnis nei 0,5 mm, o liesti atrodo šiurkštus. Priekinėje dalyje nėra įbrėžimų. Po oksidacijos ji nedaug skiriasi nuo matricos, kaip parodyta geltoname apskritime 1 paveiksle.
2 Bandymų rezultatai ir analizė
2.1 Paviršiaus traukimo defektai
2 paveiksle parodyta 6005A lydinio paviršiaus traukimo defekto mikrostruktūrinė morfologija. Priekinėje traukos dalyje yra laiptelių pavidalo įbrėžimų, kurie baigiasi sukrautais mazgeliais. Po to, kai atsiranda mazgeliai, paviršius grįžta į normalų. Šiurkštinimo defekto vieta liesti nelygi, jaučiamas aštrus spygliavimas, prilimpa arba kaupiasi ant profilio paviršiaus. Atliekant ekstruzijos bandymą buvo pastebėta, kad 6005A ir 6060 ekstruzinių profilių traukimo morfologija yra panaši, o gaminio galas yra didesnis nei galvos galas; skirtumas yra tas, kad bendras traukimo dydis 6005A yra mažesnis ir įbrėžimų gylis yra susilpnėjęs. Tai gali būti susiję su lydinio sudėties, liejimo strypo būsenos ir pelėsių sąlygų pokyčiais. Pastebėta po 100X, yra akivaizdžių įbrėžimų žymių traukimo srities priekiniame gale, kuris yra pailgas išilgai ekstruzijos krypties, o galutinių mazgelių dalelių forma yra netaisyklinga. Esant 500X, priekiniame traukiamo paviršiaus gale yra įbrėžimų išilgai ekstruzijos krypties (šio defekto dydis yra apie 120 μm), o uodegos gale yra akivaizdžių susidėvėjimo žymių ant mazginių dalelių.
Siekiant išanalizuoti traukimo priežastis, trijų lydinio komponentų defektų vietų ir matricos komponentų analizei atlikti buvo naudojamas tiesioginio skaitymo spektrometras ir EDX. 1 lentelėje pateikti 6005A profilio bandymo rezultatai. EDX rezultatai rodo, kad traukiančių dalelių padėties sudėtis iš esmės yra panaši į matricos sudėtį. Be to, kai kurios smulkios priemaišų dalelės susikaupia traukimo defekte ir aplink jį, o priemaišų dalelėse yra C, O (arba Cl) arba Fe, Si ir S.
6005A smulkiai oksiduotų ekstruzinių profilių grublėtumo defektų analizė rodo, kad traukiančios dalelės yra didelės (1-5 mm), paviršius dažniausiai sukrautas, o priekinėje dalyje yra laiptelių įbrėžimų; Kompozicija yra artima Al matricai, o aplink ją bus pasiskirstę nevienalytės fazės, kuriose yra Fe, Si, C ir O. Tai rodo, kad trijų lydinių traukimo formavimo mechanizmas yra vienodas.
Ekstruzijos proceso metu dėl metalo srauto trinties pakyla formos darbinio diržo temperatūra, todėl darbinio diržo įėjimo pjovimo briaunoje susidaro „lipnus aliuminio sluoksnis“. Tuo pačiu metu aliuminio lydinyje esantis Si ir kitų elementų, tokių kaip Mn ir Cr, perteklius lengvai pakeičiamas kietais tirpalais su Fe, o tai skatins „lipnaus aliuminio sluoksnio“ susidarymą prie įėjimo į formos darbo zoną.
Kai metalas teka į priekį ir trinasi į darbo diržą, tam tikroje padėtyje atsiranda nuolatinio sukibimo-plyšimo-sujungimo reiškinys, dėl kurio metalas šioje padėtyje nuolat išsidėsto. Kai dalelės padidės iki tam tikro dydžio, tekantis gaminys jas atitrauks ir ant metalinio paviršiaus susidarys įbrėžimų žymės. Jis liks ant metalinio paviršiaus ir įbrėžimo pabaigoje sudarys traukiančias daleles. todėl galima manyti, kad grublėtų dalelių susidarymas daugiausia susijęs su aliuminio prilipimu prie formos darbo juostos. Aplink jį pasiskirsčiusios nevienalytės fazės gali atsirasti dėl tepalinės alyvos, oksidų ar dulkių dalelių, taip pat nuo priemaišų, kurias atneša šiurkštus luito paviršius.
Tačiau traukimų skaičius 6005A bandymo rezultatuose yra mažesnis, o laipsnis lengvesnis. Viena vertus, taip yra dėl nuožulnų formavimo juostos išėjimo ir kruopštaus darbinio diržo poliravimo, siekiant sumažinti aliuminio sluoksnio storį; kita vertus, tai susiję su Si kiekio pertekliumi.
Remiantis tiesioginio skaitymo spektrinės sudėties rezultatais, galima pastebėti, kad be Si kartu su Mg Mg2Si, likęs Si pasirodo paprastos medžiagos pavidalu.
2.2 Mažos dalelės ant paviršiaus
Vizualiai apžiūrint mažu didinimu, dalelės yra mažos (≤0,5 mm), nelygios liesti, turi aštrų pojūtį ir prilimpa prie profilio paviršiaus. Pastebėta mažiau nei 100X, mažos dalelės paviršiuje pasiskirsto atsitiktinai, o prie paviršiaus yra prisitvirtinusios mažos dalelės, neatsižvelgiant į tai, ar yra įbrėžimų, ar ne;
Esant 500X, nesvarbu, ar ant paviršiaus yra akivaizdžių laiptelių įbrėžimų išilgai ekstruzijos krypties, daug dalelių vis tiek prisitvirtina, o dalelių dydžiai skiriasi. Didžiausias dalelių dydis yra apie 15 μm, o mažos dalelės yra apie 5 μm.
Atlikus 6060 lydinio paviršiaus dalelių ir nepažeistos matricos sudėties analizę, dalelės daugiausia sudarytos iš O, C, Si ir Fe elementų, o aliuminio kiekis yra labai mažas. Beveik visose dalelėse yra O ir C elementų. Kiekvienos dalelės sudėtis šiek tiek skiriasi. Tarp jų a dalelės yra arti 10 μm, o tai yra žymiai didesnis už matricą Si, Mg ir O; c dalelėse Si, O ir Cl yra akivaizdžiai didesni; Dalelėse d ir f yra daug Si, O ir Na; dalelėse e yra Si, Fe ir O; h dalelės yra Fe turintys junginiai. 6060 dalelių rezultatai yra panašūs į šį, bet kadangi Si ir Fe kiekis pačiame 6060 yra mažas, atitinkamas Si ir Fe kiekis paviršiaus dalelėse taip pat yra mažas; C kiekis 6060 dalelių yra palyginti mažas.
Paviršiaus dalelės gali būti ne pavienės mažos dalelės, bet gali egzistuoti ir daugybės mažų skirtingų formų dalelių sankaupų pavidalu, o skirtingų elementų masės procentai skirtingose dalelėse skiriasi. Manoma, kad dalelės daugiausia susideda iš dviejų tipų. Vienas iš jų yra nuosėdos, tokios kaip AlFeSi ir elementinis Si, kurios susidaro iš aukštos lydymosi temperatūros priemaišų fazių, tokių kaip FeAl3 arba AlFeSi (Mn) luite, arba nuosėdų fazės ekstruzijos proceso metu. Kitas yra prilipusios pašalinės medžiagos.
2.3 Luito paviršiaus šiurkštumo įtaka
Bandymo metu buvo nustatyta, kad 6005A liejamo strypo tekinimo staklės galinis paviršius buvo šiurkštus ir dėmėtas dulkėmis. Vietinėse vietose buvo du liejami strypai su giliausiomis tekinimo įrankių žymėmis, o tai atitiko reikšmingą traukimų skaičiaus padidėjimą po ekstruzijos, o vieno traukimo dydis buvo didesnis, kaip parodyta 7 paveiksle.
6005A liejamas strypas neturi tekinimo staklių, todėl paviršiaus šiurkštumas yra mažas ir traukimų skaičius sumažėja. Be to, kadangi nėra pjovimo skysčio pertekliaus, pritvirtinto prie liejamo strypo tekinimo žymių, sumažėja C kiekis atitinkamose dalelėse. Įrodyta, kad posūkio žymės liejamo strypo paviršiuje tam tikru mastu apsunkins traukimą ir dalelių susidarymą.
3 Diskusija
(1) Traukos defektų komponentai iš esmės yra tokie patys kaip ir matricos. Tai pašalinės dalelės, sena luito paviršiaus oda ir kitos priemaišos, susikaupusios ekstruzijos cilindro sienelėje arba negyvoje formos vietoje ekstruzijos metu, kurios patenka į metalinį paviršių arba liejimo formos aliuminio sluoksnį. diržas. Gaminiui tekant į priekį susidaro paviršiaus įbrėžimai, o kai gaminys susikaupia iki tam tikro dydžio, jį gaminys išima, kad susidarytų traukimas. Po oksidacijos traukimas buvo aprūdijęs, o dėl didelio dydžio ten buvo į duobę panašių defektų.
(2) Paviršiaus dalelės kartais atrodo kaip pavienės mažos dalelės, o kartais yra sukauptos. Jų sudėtis akivaizdžiai skiriasi nuo matricos ir daugiausia turi O, C, Fe ir Si elementų. Kai kuriose dalelėse vyrauja O ir C elementai, o kai kuriose – O, C, Fe ir Si. Todėl daroma išvada, kad paviršiaus dalelės yra iš dviejų šaltinių: vienas yra nuosėdos, tokios kaip AlFeSi ir elementinis Si, ir priemaišos, tokios kaip O ir C, yra prilipusios prie paviršiaus; Kitas yra prilipusios pašalinės medžiagos. Po oksidacijos dalelės nurūdija. Dėl savo mažo dydžio jie neturi jokio poveikio paviršiui arba turi nedidelį poveikį.
(3) Dalelės, kuriose gausu C ir O elementų, daugiausia atsiranda iš tepalinės alyvos, dulkių, dirvožemio, oro ir kt., prilipusios prie luito paviršiaus. Pagrindiniai tepalinės alyvos komponentai yra C, O, H, S ir kt., o pagrindinis dulkių ir dirvožemio komponentas yra SiO2. O kiekis paviršiaus dalelėse paprastai yra didelis. Kadangi dalelės yra aukštos temperatūros iš karto po išėjimo iš darbinio diržo, o dėl didelio dalelių specifinio paviršiaus ploto, jos lengvai adsorbuoja ore esančius O atomus ir po sąlyčio su oru sukelia oksidaciją, dėl to padidėja O. turinys nei matrica.
(4) Fe, Si ir kt. daugiausia susidaro iš oksidų, senų nuosėdų ir priemaišų fazių luityje (aukšta lydymosi temperatūra arba antroji fazė, kuri nėra visiškai pašalinama homogenizuojant). Fe elementas atsiranda iš Fe aliuminio luituose, sudarydamas aukštos lydymosi temperatūros priemaišų fazes, tokias kaip FeAl3 arba AlFeSi(Mn), kurios homogenizacijos proceso metu negali ištirpti kietame tirpale arba nėra visiškai paverčiamos; Liejimo proceso metu aliuminio matricoje Si yra Mg2Si arba persotinto kieto Si tirpalo pavidalu. Lietojo strypo karšto ekstruzijos proceso metu gali nusodinti Si perteklius. Si tirpumas aliuminyje yra 0,48% 450 °C temperatūroje ir 0,8% (masės%) 500 °C temperatūroje. Perteklinis Si kiekis 6005 yra apie 0,41%, o nusodintas Si gali būti agregacija ir krituliai, kuriuos sukelia koncentracijos svyravimai.
(5) Aliuminio prilipimas prie formos darbinio diržo yra pagrindinė traukimo priežastis. Ekstruzijos štampas yra aukštos temperatūros ir aukšto slėgio aplinka. Metalo srauto trintis padidins formos darbinio diržo temperatūrą, suformuodama „lipnų aliuminio sluoksnį“ prie darbinio diržo įėjimo pjovimo krašto.
Tuo pačiu metu aliuminio lydinyje esantis Si ir kitų elementų, tokių kaip Mn ir Cr, perteklius lengvai pakeičiamas kietais tirpalais su Fe, o tai skatins „lipnaus aliuminio sluoksnio“ susidarymą prie įėjimo į formos darbo zoną. Metalas, tekantis per „lipnų aliuminio sluoksnį“, priklauso vidinei trinčiai (slydimui metalo viduje). Metalas deformuojasi ir sukietėja dėl vidinės trinties, o tai skatina pagrindinio metalo ir formos sulipimą. Tuo pačiu metu liejimo juosta dėl slėgio deformuojasi į trimito formą, o lipnus aliuminis, kurį sudaro darbinio diržo pjovimo briaunos dalis, besiliečianti su profiliu, yra panašus į tekinimo įrankio pjovimo briauną.
Lipnaus aliuminio susidarymas yra dinamiškas augimo ir slinkimo procesas. Profilis nuolat iškelia daleles. Prilimpa prie profilio paviršiaus, suformuojant traukimo defektus. Jei jis išteka tiesiai iš darbinio diržo ir akimirksniu adsorbuojamas ant profilio paviršiaus, mažos dalelės, termiškai prilipusios prie paviršiaus, vadinamos „adsorbcinėmis dalelėmis“. Jei kai kurias daleles sulaužys ekstruzinis aliuminio lydinys, kai kurios dalelės prilips prie darbo diržo paviršiaus eidamos per darbo diržą ir sukels profilio paviršiaus įbrėžimus. Galinis galas yra sukrauta aliuminio matrica. Kai darbo diržo viduryje įstrigo daug aliuminio (sukibimas tvirtas), tai sustiprins paviršiaus įbrėžimus.
(6) Ekstruzijos greitis turi didelę įtaką traukimui. Ekstruzijos greičio įtaka. Kalbant apie vikšrinį 6005 lydinį, bandymo diapazone padidėja ekstruzijos greitis, padidėja išėjimo temperatūra, o paviršių traukiančių dalelių skaičius didėja ir tampa sunkesnis, kai didėja mechaninės linijos. Ekstruzijos greitis turi būti kuo stabilesnis, kad būtų išvengta staigių greičio pokyčių. Per didelis ekstruzijos greitis ir aukšta išleidimo temperatūra padidins trintį ir rimtą dalelių traukimą. Specifinis ekstruzijos greičio poveikio traukimo reiškiniui mechanizmas reikalauja tolesnio stebėjimo ir patikrinimo.
(7) Lieto strypo paviršiaus kokybė taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos traukiančioms dalelėms. Lieto strypo paviršius yra grubus, jame yra pjovimo dribsnių, alyvos dėmių, dulkių, korozijos ir kt., o tai padidina dalelių traukimo tendenciją.
4 Išvada
(1) traukimo defektų sudėtis atitinka matricos sudėtį; dalelių padėties sudėtis akivaizdžiai skiriasi nuo matricos, kurioje daugiausia yra O, C, Fe ir Si elementų.
(2) Traukimo dalelių defektus daugiausia sukelia aliuminis, prilipęs prie formos darbinio diržo. Bet kokie veiksniai, skatinantys aliuminio prilipimą prie formos darbinio diržo, sukels traukimo defektus. Atsižvelgiant į tai, kad bus užtikrinta liejamo strypo kokybė, traukiančių dalelių susidarymas neturi tiesioginės įtakos lydinio sudėčiai.
(3) Tinkamas vienodas ugnies apdorojimas padeda sumažinti paviršiaus tempimą.
Paskelbimo laikas: 2024-09-10
