Alumiiniseoksesta puristettujen materiaalien, erityisesti alumiiniprofiilien, suulakepuristusprosessin aikana pinnassa esiintyy usein "pistevika". Spesifisiä ilmenemismuotoja ovat hyvin pienet kasvaimet, joilla on vaihteleva tiheys, pyrstö ja selvä käsituntuma, jossa on piikkinen tunne. Hapetuksen tai elektroforeettisen pintakäsittelyn jälkeen ne näkyvät usein mustina rakeina, jotka tarttuvat tuotteen pintaan.
Suuriprofiilien ekstruusiotuotannossa tämä vika ilmenee todennäköisemmin valanteen rakenteen, suulakepuristuslämpötilan, suulakepuristusnopeuden, muotin monimutkaisuuden jne. vaikutuksesta. Suurin osa kuoppaisten vikojen hienoista hiukkasista voidaan poistaa työn aikana. profiilipinnan esikäsittelyprosessi, erityisesti alkalietsausprosessi, kun taas pieni määrä suurikokoisia, tiukasti kiinnittyneitä hiukkasia jää profiilin pinnalle, mikä vaikuttaa lopputuotteen ulkonäön laatuun.
Tavallisissa rakennusten ovi- ja ikkunaprofiilituotteissa asiakkaat hyväksyvät yleensä pienet kuoppaiset viat, mutta teollisuusprofiileissa, jotka vaativat yhtäläistä painoarvoa mekaanisille ominaisuuksille ja koristeelliselle suorituskyvylle tai korostamaan koristeellista suorituskykyä, asiakkaat eivät yleensä hyväksy tätä vikaa, etenkään kuoppavia virheitä, jotka ovat ristiriidassa erilaisen taustavärin kanssa.
Karkeiden hiukkasten muodostumismekanismin analysoimiseksi analysoitiin vikojen sijaintien morfologiaa ja koostumusta eri seoskoostumuksissa ja ekstruusioprosesseissa sekä verrattiin virheiden ja matriisin välisiä eroja. Esitettiin järkevä ratkaisu karkeiden hiukkasten ratkaisemiseksi tehokkaasti, ja suoritettiin koe.
Profiilien pistevirheiden ratkaisemiseksi on tarpeen ymmärtää pistevikojen muodostumismekanismi. Suulakepuristusprosessin aikana suulakepuristushihnaan tarttuva alumiini on pääasiallinen syy suulakepuristettujen alumiinimateriaalien pinnan pistevaurioihin. Tämä johtuu siitä, että alumiinin ekstruusioprosessi suoritetaan korkeassa, noin 450 °C:n lämpötilassa. Jos muodonmuutoslämmön ja kitkalämmön vaikutukset lisätään, metallin lämpötila on korkeampi, kun se virtaa ulos muotinreiästä. Kun tuote valuu ulos muottireiästä korkean lämpötilan vuoksi, metallin ja muotin työstöhihnan väliin jää ilmiö, jossa alumiini tarttuu.
Tämän liimauksen muoto on usein: toistuva sidosprosessi – repeytys – liimaus – repeytyy uudelleen, ja tuote virtaa eteenpäin, jolloin tuotteen pintaan muodostuu monia pieniä kuoppia.
Tämä sidosilmiö liittyy sellaisiin tekijöihin kuin harkon laatu, muotin työstöhihnan pinnan kunto, suulakepuristuslämpötila, ekstruusionopeus, muodonmuutosaste ja metallin muodonmuutoskestävyys.
1 Testausmateriaalit ja -menetelmät
Alustavien tutkimusten kautta saimme selville, että sellaiset tekijät kuin metallurginen puhtaus, muotin tila, ekstruusioprosessi, ainesosat ja tuotantoolosuhteet voivat vaikuttaa pinnan karhentuneisiin hiukkasiin. Testissä kahta metalliseostankoa, 6005A ja 6060, käytettiin saman osan suulakepuristamiseen. Karhennettujen hiukkasten sijaintien morfologia ja koostumus analysoitiin suoralukuspektrometrillä ja SEM-detektiomenetelmillä ja verrattiin ympäröivään normaalimatriisiin.
Kahden kuoppaisen ja hiukkasen vian morfologian erottamiseksi selkeästi ne määritellään seuraavasti:
(1) Syöpävaurio tai vetovirhe on eräänlainen pistevika, joka on profiilin pinnalle ilmenevä epäsäännöllinen nuijapäämäinen tai pistemäinen naarmuvirhe. Vika alkaa naarmujuovasta ja päättyy siihen, että vika putoaa pois ja kerääntyy metallipavuiksi raaputusviivan päähän. Syöpävian koko on yleensä 1-5mm ja se muuttuu hapetuskäsittelyn jälkeen tumman mustaksi, mikä vaikuttaa viime kädessä profiilin ulkonäköön, kuten kuvassa 1 näkyy punaisessa ympyrässä.
(2) Pintahiukkasia kutsutaan myös metallipavuiksi tai adsorptiohiukkasiksi. Alumiiniseosprofiilin pinta on kiinnitetty pallomaisilla harmaanmustilla kovametallihiukkasilla ja on löysä rakenne. Alumiiniseosprofiileja on kahta tyyppiä: ne, jotka voidaan pyyhkiä pois ja joita ei voida pyyhkiä pois. Koko on yleensä alle 0,5 mm, ja se tuntuu karkealta kosketettaessa. Etuosassa ei ole naarmua. Hapetuksen jälkeen se ei eroa paljoakaan matriisista, kuten kuvassa 1 näkyy keltaisessa ympyrässä.
2 Testitulokset ja analyysi
2.1 Pintavetovirheet
Kuvassa 2 on esitetty 6005A-lejeeringin pinnan vetovirheen mikrorakennemorfologia. Vedon etuosassa on askelmaisia naarmuja, jotka päättyvät pinottuihin kyhmyihin. Kyhmyjen ilmestymisen jälkeen pinta palautuu normaaliksi. Karhennusvirheen sijainti ei ole kosketettavissa sileä, siinä on terävä piikkimainen tuntu ja se tarttuu tai kerääntyy profiilin pintaan. Ekstruusiotestin avulla havaittiin, että 6005A ja 6060 ekstrudoitujen profiilien vetomorfologia on samanlainen ja tuotteen loppupää on enemmän kuin pää; ero on, että 6005A:n kokonaisvetokoko on pienempi ja naarmujen syvyys heikkenee. Tämä voi liittyä seoksen koostumuksen, valutangon tilan ja muotin olosuhteiden muutoksiin. Havaittu alle 100X, vetoalueen etupäässä on selviä naarmuja, jotka ovat venyneet ekstruusiosuuntaa pitkin, ja lopullisten kyhmyhiukkasten muoto on epäsäännöllinen. 500X vetopinnan etupäässä on porrasmaisia naarmuja puristussuunnassa (tämän vian koko on noin 120 μm), ja hännän päässä olevissa nodulaarisissa hiukkasissa on selviä pinoamisjälkiä.
Vedon syiden analysoimiseksi suoritettiin suoralukuspektrometriä ja EDX:ää komponenttianalyysien suorittamiseen kolmen metalliseoskomponentin vikojen sijainnista ja matriisista. Taulukossa 1 on esitetty 6005A-profiilin testitulokset. EDX-tulokset osoittavat, että vetohiukkasten pinoamisasennon koostumus on periaatteessa samanlainen kuin matriisin. Lisäksi pieniä epäpuhtaushiukkasia kerääntyy vetovirheeseen ja sen ympärille, ja epäpuhtaushiukkaset sisältävät C:tä, O:ta (tai Cl:a) tai Fe:tä, Si:tä ja S:a.
6005A hienojakoisten ekstrudoitujen profiilien karhentumisvirheiden analyysi osoittaa, että vetohiukkaset ovat kooltaan suuria (1-5 mm), pinta on pääosin pinottu ja etuosassa on porrasmaisia naarmuja; Koostumus on lähellä Al-matriisia, ja sen ympärille jakautuu heterogeenisiä faaseja, jotka sisältävät Fe, Si, C ja O. Se osoittaa, että kolmen lejeeringin vetomuodostusmekanismi on sama.
Suulakepuristusprosessin aikana metallin virtauskitka aiheuttaa muotin työstöhihnan lämpötilan nousun muodostaen "tahmean alumiinikerroksen" työhihnan sisääntulon leikkuureunaan. Samaan aikaan alumiiniseoksessa oleva ylimääräinen Si ja muut alkuaineet, kuten Mn ja Cr, ovat helppoja muodostaa korvaavia kiinteitä liuoksia Fe:lla, mikä edistää "tahmean alumiinikerroksen" muodostumista muotin työskentelyalueen sisäänkäynnissä.
Kun metalli virtaa eteenpäin ja hankaa työhihnaa vasten, jatkuvan sidoksen-repeämisen-sidostumisen edestakainen ilmiö tapahtuu tietyssä kohdassa, jolloin metalli asettuu jatkuvasti päällekkäin tässä kohdassa. Kun hiukkaset kasvavat tiettyyn kokoon, virtaava tuote vetää ne pois ja muodostaa metallipintaan naarmujälkiä. Se jää metallipinnalle ja muodostaa vetäviä hiukkasia naarmun lopussa. näin ollen voidaan katsoa, että karhennettujen hiukkasten muodostuminen liittyy pääasiassa alumiinin tarttumiseen muotin työstöhihnaan. Sen ympärille jakautuneet heterogeeniset faasit voivat olla peräisin voiteluöljystä, oksideista tai pölyhiukkasista sekä harkon karkean pinnan tuomista epäpuhtauksista.
Vetojen määrä 6005A testituloksissa on kuitenkin pienempi ja aste kevyempi. Toisaalta se johtuu viisteestä muotin työhihnan ulostulossa ja työhihnan huolellisesta kiillotuksesta alumiinikerroksen paksuuden vähentämiseksi; toisaalta se liittyy ylimääräiseen Si-pitoisuuteen.
Suoralukemien spektrikoostumustulosten perusteella voidaan nähdä, että Si:n lisäksi Mg Mg2Si:n kanssa jäljelle jäävä Si esiintyy yksinkertaisena aineena.
2.2 Pienet hiukkaset pinnalla
Pienellä suurennuksella tehdyssä silmämääräisessä tarkastuksessa hiukkaset ovat pieniä (≤0,5 mm), eivät kosketettaessa sileitä, tuntuvat teräviltä ja tarttuvat profiilin pintaan. Havaittu alle 100X, pienet hiukkaset pinnalla jakautuvat satunnaisesti, ja pintaan on kiinnittynyt pienikokoisia hiukkasia riippumatta siitä, onko niissä naarmuja vai ei;
500X:lla huolimatta siitä, onko pinnalla ilmeisiä askelmaisia naarmuja puristussuunnassa, monet hiukkaset ovat edelleen kiinnittyneinä ja hiukkaskoot vaihtelevat. Suurin hiukkaskoko on noin 15 μm ja pienet hiukkaset noin 5 μm.
6060-lejeeringin pintahiukkasten ja ehjän matriisin koostumusanalyysin perusteella hiukkaset koostuvat pääasiassa O-, C-, Si- ja Fe-alkuaineista ja alumiinipitoisuus on erittäin alhainen. Melkein kaikki hiukkaset sisältävät O- ja C-alkuaineita. Jokaisen hiukkasen koostumus on hieman erilainen. Niiden joukossa a-hiukkaset ovat lähellä 10 μm, mikä on merkittävästi korkeampi kuin matriisi Si, Mg ja O; C-hiukkasissa Si, O ja Cl ovat selvästi korkeampia; Partikkelit d ja f sisältävät korkean Si:n, O:n ja Na:n; hiukkaset e sisältävät Si:n, Fe:n ja O:n; h-hiukkaset ovat Fe-pitoisia yhdisteitä. 6060-hiukkasten tulokset ovat samanlaisia, mutta koska Si- ja Fe-pitoisuus itse 6060:ssa on alhainen, vastaavat Si- ja Fe-pitoisuudet pintahiukkasissa ovat myös alhaiset; C-pitoisuus 6060 hiukkasissa on suhteellisen alhainen.
Pintahiukkaset eivät välttämättä ole yksittäisiä pieniä hiukkasia, vaan ne voivat esiintyä myös useiden pienten erimuotoisten hiukkasten aggregaatioina, ja eri alkuaineiden massaprosentit eri hiukkasissa vaihtelevat. Uskotaan, että hiukkaset koostuvat pääasiassa kahdesta tyypistä. Yksi niistä on saostumat, kuten AlFeSi ja alkuaine Si, jotka ovat peräisin korkean sulamispisteen epäpuhtausfaaseista, kuten FeAl3:sta tai AlFeSi(Mn):sta, valanteessa, tai sakkafaasista ekstruusioprosessin aikana. Toinen on kiinnittyvä vieras aine.
2.3 Harkon pinnan karheuden vaikutus
Testin aikana havaittiin, että 6005A valutankosorvin takapinta oli karhea ja pölyn tahrainen. Paikallisissa kohdissa oli kaksi valutankoa, joissa oli syvimmät sorvaustyökalun jäljet, mikä vastasi merkittävää vetomäärän kasvua suulakepuristuksen jälkeen, ja yhden vedon koko oli suurempi, kuten kuvasta 7 näkyy.
6005A valutangossa ei ole sorvia, joten pinnan karheus on alhainen ja vedot vähenevät. Lisäksi, koska valutangon sorvin jälkiin ei ole kiinnittynyt ylimääräistä leikkausnestettä, C-pitoisuus vastaavissa hiukkasissa vähenee. On todistettu, että valutangon pinnalla olevat kääntöjäljet pahentavat vetoa ja hiukkasten muodostumista jossain määrin.
3 Keskustelu
(1) Vetovirheiden komponentit ovat periaatteessa samat kuin matriisin komponentit. Muotin metallipinnalle tai alumiinikerrokseen tuodaan suulakepuristusprosessin aikana ekstruusioputken seinämään tai muotin kuolleelle alueelle kertyneet vieraat hiukkaset, harkon pinnalla oleva vanha kuori ja muut epäpuhtaudet. vyö. Tuotteen kulkiessa eteenpäin syntyy pintanaarmuja, ja kun tuote kerääntyy tiettyyn kokoon, tuote ottaa sen pois vedettäväksi. Hapettumisen jälkeen veto oli syöpynyt ja suuren koon vuoksi siinä oli kuoppamaisia vikoja.
(2) Pintahiukkaset näyttävät joskus yksittäisinä pieninä hiukkasina, ja joskus ne esiintyvät aggregoituneena. Niiden koostumus eroaa selvästi matriisin koostumuksesta ja sisältää pääasiassa O-, C-, Fe- ja Si-elementtejä. Joitakin hiukkasia hallitsevat O- ja C-alkuaineet, ja joissakin hiukkasissa O, C, Fe ja Si. Tästä syystä päätellään, että pintahiukkaset tulevat kahdesta lähteestä: toinen on saostumat, kuten AlFeSi ja alkuaine Si, ja epäpuhtaudet, kuten O ja C, ovat kiinnittyneet pintaan; Toinen on kiinnittyvä vieras aine. Hiukkaset syöpyvät pois hapettumisen jälkeen. Pienen kokonsa vuoksi niillä ei ole lainkaan tai vain vähän vaikutusta pintaan.
(3) Hiukkaset, joissa on runsaasti C- ja O-alkuaineita, tulevat pääasiassa voiteluöljystä, pölystä, maaperästä, ilmasta jne., jotka ovat kiinnittyneet harkon pintaan. Voiteluöljyn pääkomponentit ovat C, O, H, S jne., ja pölyn ja maaperän pääkomponentti on SiO2. Pintahiukkasten O-pitoisuus on yleensä korkea. Koska hiukkaset ovat korkean lämpötilan tilassa välittömästi työskentelyhihnalta poistuttuaan ja hiukkasten suuren ominaispinta-alan vuoksi ne adsorboivat helposti O-atomeja ilmaan ja aiheuttavat hapettumista joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa, mikä johtaa korkeampaan O-arvoon. sisältöä kuin matriisia.
(4) Fe, Si jne. tulevat pääasiassa harkon oksideista, vanhasta kattilasta ja epäpuhtausfaaseista (korkea sulamispiste tai toinen faasi, jota ei täysin poisteta homogenisoinnilla). Fe-alkuaine on peräisin alumiiniharkissa olevasta Fe:stä muodostaen korkean sulamispisteen epäpuhtausfaaseja, kuten FeAl3 tai AlFeSi(Mn), joita ei voida liuottaa kiinteään liuokseen homogenointiprosessin aikana tai jotka eivät muutu täysin; Si esiintyy alumiinimatriisissa Mg2Si:n tai ylikyllästyneen kiinteän Si-liuoksen muodossa valuprosessin aikana. Valetun sauvan kuumaekstruusioprosessin aikana ylimääräinen Si voi saostua. Si:n liukoisuus alumiiniin on 0,48 % 450°C:ssa ja 0,8 % (paino-%) 500°C:ssa. Ylimääräinen Si-pitoisuus 6005:ssä on noin 0,41 % ja saostunut Si voi olla pitoisuuden vaihteluiden aiheuttamaa aggregaatiota ja saostumista.
(5) Muotin työhihnaan tarttuva alumiini on tärkein vetämisen syy. Suulakepuristussuutin on korkean lämpötilan ja korkean paineen ympäristö. Metallivirtauskitka nostaa muotin työhihnan lämpötilaa muodostaen "tahmean alumiinikerroksen" työhihnan sisääntulon leikkuureunaan.
Samaan aikaan alumiiniseoksessa oleva ylimääräinen Si ja muut alkuaineet, kuten Mn ja Cr, ovat helppoja muodostaa korvaavia kiinteitä liuoksia Fe:lla, mikä edistää "tahmean alumiinikerroksen" muodostumista muotin työskentelyalueen sisäänkäynnissä. "Tahmean alumiinikerroksen" läpi virtaava metalli kuuluu sisäiseen kitkaan (liukuleikkaus metallin sisällä). Metalli muotoutuu ja kovettuu sisäisen kitkan vuoksi, mikä edistää alla olevan metallin ja muotin tarttumista toisiinsa. Samalla muotin työstöhihna deformoituu paineen vaikutuksesta trumpetin muotoiseksi ja profiiliin koskettavan työhihnan leikkuureunaosan muodostama tahmea alumiini on samanlainen kuin sorvaustyökalun leikkuureuna.
Tahmean alumiinin muodostuminen on dynaaminen kasvu- ja irtoamisprosessi. Profiilista tulee jatkuvasti esiin hiukkasia. Kiinni profiilin pintaan muodostaen vetovirheitä. Jos se virtaa suoraan ulos työhihnasta ja adsorboituu välittömästi profiilin pintaan, pintaan lämpöisesti tarttuneita pieniä hiukkasia kutsutaan "adsorptiohiukkasiksi". Jos ekstrudoitu alumiiniseos rikkoo joitain hiukkasia, osa hiukkasista tarttuu työhihnan pintaan kulkiessaan työhihnan läpi aiheuttaen naarmuja profiilin pintaan. Takapää on pinottu alumiinimatriisi. Kun työhihnan keskelle on juuttunut paljon alumiinia (sidos on vahva), se pahentaa pinnan naarmuja.
(6) Suulakepuristusnopeudella on suuri vaikutus vetoon. Ekstruusionopeuden vaikutus. Mitä tulee telaketjuiseen 6005-seokseen, suulakepuristusnopeus kasvaa testialueella, ulostulolämpötila nousee ja pintaa vetävien hiukkasten määrä kasvaa ja tulee raskaammaksi mekaanisten linjojen kasvaessa. Ekstruusionopeus tulee pitää mahdollisimman vakaana, jotta vältetään äkilliset nopeuden muutokset. Liiallinen ekstruusionopeus ja korkea ulostulolämpötila johtavat lisääntyneeseen kitkaan ja vakavaan hiukkasten vetoon. Suulakepuristusnopeuden veto-ilmiöön kohdistuvan vaikutuksen erityinen mekanismi vaatii myöhempää seurantaa ja todentamista.
(7) Valetun tangon pinnan laatu on myös tärkeä vetohiukkasiin vaikuttava tekijä. Valutangon pinta on karkea, ja siinä on sahausjäljet, öljytahroja, pölyä, korroosiota jne., jotka kaikki lisäävät hiukkasten vetokykyä.
4 Johtopäätös
(1) Vetovirheiden koostumus on yhdenmukainen matriisin kanssa; hiukkasen sijainnin koostumus on selvästi erilainen kuin matriisin, joka sisältää pääasiassa O-, C-, Fe- ja Si-elementtejä.
(2) Vetohiukkasvirheet johtuvat pääasiassa alumiinin tarttumisesta muotin työhihnaan. Kaikki tekijät, jotka edistävät alumiinin tarttumista muotin työhihnaan, aiheuttavat vetovirheitä. Valetun tangon laadun takaamiseksi vetohiukkasten muodostumisella ei ole suoraa vaikutusta seoksen koostumukseen.
(3) Asianmukainen yhtenäinen palokäsittely vähentää pinnan vetoa.
Postitusaika: 10.9.2024
