Alumīnija sakausējuma ekstrudēto materiālu, it īpaši alumīnija profilu, ekstrūzijas procesā uz virsmas bieži rodas “caurumu” defekts. Īpašās izpausmes ietver ļoti mazus audzējus ar dažādu blīvumu, astes un acīmredzamu roku sajūtu ar smailu sajūtu. Pēc oksidēšanas vai elektroforētiskās virsmas apstrādes tās bieži parādās kā melnas granulas, kas pielīp pie produkta virsmas.
Liela profila profilu ekstrūzijas ražošanā šis defekts, visticamāk, var rasties lietņu struktūras, ekstrūzijas temperatūras, ekstrūzijas ātruma, veidņu sarežģītības uc ietekmes dēļ. Lielāko daļu kauliņu defektu smalko daļiņu var noņemt apstrādes laikā. profila virsmas pirmapstrādes process, īpaši sārmu kodināšanas process, kamēr uz profila virsmas paliek neliels skaits liela izmēra, stingri pielipušas daļiņas, kas ietekmē galaprodukta izskata kvalitāti.
Parastos ēku durvju un logu profilu izstrādājumos klienti parasti pieņem nelielus defektus ar bedrēm, bet rūpnieciskajiem profiliem, kuriem nepieciešams vienāds uzsvars uz mehāniskajām īpašībām un dekoratīvajām īpašībām vai lielāku uzsvaru uz dekoratīvo veiktspēju, klienti parasti nepieņem šo defektu, jo īpaši defektus ar kauliņiem, kas ir nesaskan ar atšķirīgo fona krāsu.
Lai analizētu rupjo daļiņu veidošanās mehānismu, tika analizēta defektu vietu morfoloģija un sastāvs pie dažādiem sakausējuma sastāviem un ekstrūzijas procesiem, kā arī salīdzinātas atšķirības starp defektiem un matricu. Tika piedāvāts saprātīgs risinājums, lai efektīvi atrisinātu rupjās daļiņas, un tika veikts izmēģinājuma tests.
Lai atrisinātu profilu bedrīšu defektus, ir jāsaprot urbuma defektu veidošanās mehānisms. Ekstrūzijas procesā alumīnijs, kas pielīp pie presēšanas lentes, ir galvenais štancēšanas defektu cēlonis ekstrudēta alumīnija materiālu virsmā. Tas ir tāpēc, ka alumīnija ekstrūzijas process tiek veikts augstā temperatūrā aptuveni 450 °C. Ja tiek pievienota deformācijas siltuma un berzes siltuma ietekme, metāla temperatūra būs augstāka, kad tas izplūst no formas cauruma. Kad produkts izplūst no presformas cauruma, augstās temperatūras dēļ starp metālu un veidnes darba lenti var pielipt alumīnijs.
Šīs līmēšanas forma bieži ir šāda: atkārtots savienošanas process – plīsums – savienošana – atkal plīsums, un produkts plūst uz priekšu, kā rezultātā uz izstrādājuma virsmas veidojas daudz mazu bedrīšu.
Šī savienošanas parādība ir saistīta ar tādiem faktoriem kā lietņa kvalitāte, veidnes darba lentes virsmas stāvoklis, ekstrūzijas temperatūra, ekstrūzijas ātrums, deformācijas pakāpe un metāla deformācijas pretestība.
1 Pārbaudes materiāli un metodes
Veicot sākotnējos pētījumus, mēs uzzinājām, ka tādi faktori kā metalurģiskā tīrība, pelējuma statuss, ekstrūzijas process, sastāvdaļas un ražošanas apstākļi var ietekmēt virsmas raupjās daļiņas. Testā vienas un tās pašas sekcijas izspiešanai tika izmantoti divi sakausējuma stieņi 6005A un 6060. Rupināto daļiņu pozīciju morfoloģija un sastāvs tika analizēti, izmantojot tiešās nolasīšanas spektrometra un SEM noteikšanas metodes, un salīdzinātas ar apkārtējo normālo matricu.
Lai skaidri atšķirtu divu kauliņu un daļiņu defektu morfoloģiju, tos definē šādi:
(1) Punktu defekti jeb vilkšanas defekti ir smailveida defekts, kas ir neregulārs kurkulim vai skrāpējumam līdzīgs defekts, kas parādās uz profila virsmas. Defekts sākas no skrāpējuma svītras un beidzas ar defekta nokrišanu, kas sakrājas metāla pupiņās skrāpējuma līnijas galā. Dobuma defekta izmērs parasti ir 1–5 mm, un pēc oksidācijas apstrādes tas kļūst tumši melns, kas galu galā ietekmē profila izskatu, kā parādīts sarkanajā aplī 1. attēlā.
(2) Virsmas daļiņas sauc arī par metāla pupiņām vai adsorbcijas daļiņām. Alumīnija sakausējuma profila virsma ir piestiprināta ar sfēriskām pelēkmelnām cietmetāla daļiņām un ir vaļīga struktūra. Ir divu veidu alumīnija sakausējuma profili: tie, kurus var noslaucīt, un tie, kurus nevar noslaucīt. Izmērs parasti ir mazāks par 0,5 mm, un tas šķiet raupjš, pieskaroties. Priekšējā daļā nav skrāpējumu. Pēc oksidācijas tas daudz neatšķiras no matricas, kā parādīts dzeltenajā aplī 1. attēlā.
2 Pārbaudes rezultāti un analīze
2.1 Virsmas vilkšanas defekti
2. attēlā parādīta 6005A sakausējuma virsmas vilkšanas defekta mikrostrukturālā morfoloģija. Vilkšanas priekšējā daļā ir pakāpienveida skrāpējumi, kas beidzas ar sakrautiem mezgliņiem. Pēc mezgliņu parādīšanās virsma atgriežas normālā stāvoklī. Rupjinājuma defekta vieta nav gluda uz tausti, ir asa ērkšķa sajūta, pielīp vai uzkrājas uz profila virsmas. Veicot ekstrūzijas testu, tika novērots, ka 6005A un 6060 ekstrudēto profilu vilkšanas morfoloģija ir līdzīga, un produkta astes gals ir vairāk nekā galvas gals; atšķirība ir tāda, ka kopējais vilkšanas izmērs 6005A ir mazāks un skrāpējumu dziļums ir vājināts. Tas var būt saistīts ar izmaiņām sakausējuma sastāvā, liešanas stieņa stāvoklī un pelējuma apstākļos. Novērots zem 100X, vilkšanas zonas priekšējā galā ir acīmredzamas skrāpējumu pēdas, kas ir izstieptas gar ekstrūzijas virzienu, un gala mezgliņu daļiņu forma ir neregulāra. Pie 500X vilkšanas virsmas priekšpusē ir pakāpju skrāpējumi pa ekstrūzijas virzienu (šī defekta izmērs ir aptuveni 120 μm), un astes galā ir acīmredzamas sakraušanas pēdas uz mezglainajām daļiņām.
Lai analizētu vilkšanas cēloņus, tika izmantots tiešās nolasīšanas spektrometrs un EDX, lai veiktu komponentu analīzi par trīs sakausējuma komponentu defektu vietām un matricu. 1. tabulā parādīti 6005A profila pārbaudes rezultāti. EDX rezultāti liecina, ka velkošo daļiņu sakraušanas pozīcijas sastāvs būtībā ir līdzīgs matricas stāvoklim. Turklāt dažas smalkas piemaisījumu daļiņas uzkrājas vilkšanas defektā un ap to, un piemaisījumu daļiņas satur C, O (vai Cl) vai Fe, Si un S.
6005A smalki oksidētu ekstrudēto profilu raupjuma defektu analīze liecina, ka velkošās daļiņas ir liela izmēra (1-5 mm), virsma pārsvarā ir sakrauta, un priekšējā daļā ir pakāpienveida skrāpējumi; Sastāvs ir tuvu Al matricai, un ap to būs neviendabīgas fāzes, kas satur Fe, Si, C un O. Tas parāda, ka trīs sakausējumu vilkšanas veidošanās mehānisms ir vienāds.
Ekstrūzijas procesa laikā metāla plūsmas berze izraisīs veidnes darba lentes temperatūras paaugstināšanos, veidojot “lipīgu alumīnija slāni” pie darba lentes ieejas griešanas malas. Tajā pašā laikā alumīnija sakausējuma Si un citu elementu, piemēram, Mn un Cr, pārpalikums ir viegli veidojams cieto šķīdumu aizstāšanai ar Fe, kas veicinās “lipīga alumīnija slāņa” veidošanos pie veidņu darba zonas ieejas.
Metālam plūstot uz priekšu un berzējoties pret darba jostu, noteiktā pozīcijā notiek nepārtrauktas saķeres-pārraušanas-savienojuma parādība, kas nepārtraukti uzklājas šajā pozīcijā. Kad daļiņas palielinās līdz noteiktam izmēram, plūstošais izstrādājums to aizvilks un veidos skrāpējumus uz metāla virsmas. Tas paliks uz metāla virsmas un skrāpējuma beigās veidos vilkošas daļiņas. tādēļ var uzskatīt, ka raupju daļiņu veidošanās galvenokārt ir saistīta ar alumīnija pielipšanu veidnes darba lentei. Ap to izkliedētās neviendabīgās fāzes var rasties no smēreļļas, oksīdiem vai putekļu daļiņām, kā arī no piemaisījumiem, ko rada lietņa raupja virsma.
Tomēr pievilkšanās skaits 6005A testa rezultātos ir mazāks un grāds ir vieglāks. No vienas puses, tas ir saistīts ar slīpumu pie veidņu darba lentes izejas un rūpīgas darba lentes pulēšanas, lai samazinātu alumīnija slāņa biezumu; no otras puses, tas ir saistīts ar lieko Si saturu.
Pēc tiešās nolasīšanas spektrālā sastāva rezultātiem var redzēt, ka papildus Si, kas apvienots ar Mg Mg2Si, atlikušais Si parādās vienkāršas vielas veidā.
2.2 Mazas daļiņas uz virsmas
Vizuālā pārbaudē ar zemu palielinājumu daļiņas ir mazas (≤0,5 mm), nav gludas uz tausti, tām ir asa sajūta un tās pielīp pie profila virsmas. Novērots zem 100X, nelielas daļiņas uz virsmas ir nejauši sadalītas, un virsmai ir piestiprinātas neliela izmēra daļiņas neatkarīgi no tā, vai ir vai nav skrāpējumi;
Pie 500 X neatkarīgi no tā, vai ekstrūzijas virzienā uz virsmas ir redzami pakāpju skrāpējumi, daudzas daļiņas joprojām ir piestiprinātas, un daļiņu izmēri atšķiras. Lielākais daļiņu izmērs ir aptuveni 15 μm, un mazās daļiņas ir aptuveni 5 μm.
Izmantojot 6060 sakausējuma virsmas daļiņu un neskartās matricas sastāva analīzi, daļiņas galvenokārt sastāv no O, C, Si un Fe elementiem, un alumīnija saturs ir ļoti zems. Gandrīz visas daļiņas satur O un C elementus. Katras daļiņas sastāvs ir nedaudz atšķirīgs. To vidū a daļiņas ir tuvu 10 μm, kas ir ievērojami augstākas nekā matricas Si, Mg un O; C daļiņās Si, O un Cl ir acīmredzami augstāki; Daļiņas d un f satur augstu Si, O un Na saturu; daļiņas e satur Si, Fe un O; h daļiņas ir Fe saturoši savienojumi. 6060 daļiņu rezultāti ir līdzīgi šim, taču, tā kā Si un Fe saturs pašā 6060 ir zems, arī atbilstošais Si un Fe saturs virsmas daļiņās ir zems; C saturs 6060 daļiņās ir salīdzinoši zems.
Virsmas daļiņas var nebūt atsevišķas mazas daļiņas, bet var pastāvēt arī daudzu mazu, dažādas formas daļiņu agregātu veidā, un dažādu elementu masas procenti dažādās daļiņās atšķiras. Tiek uzskatīts, ka daļiņas galvenokārt sastāv no divu veidu daļiņām. Viens no tiem ir nogulsnes, piemēram, AlFeSi un elementārais Si, kas rodas no augstas kušanas temperatūras piemaisījumu fāzēm, piemēram, FeAl3 vai AlFeSi (Mn) lietņos, vai nogulšņu fāzēm ekstrūzijas procesa laikā. Otrs ir pielipuši svešķermeņi.
2.3. Lieta virsmas raupjuma ietekme
Pārbaudes laikā tika konstatēts, ka 6005A lietie stieņu virpas aizmugurējā virsma ir raupja un notraipīta ar putekļiem. Vietējās vietās bija divi lietie stieņi ar dziļākajām virpošanas instrumentu atzīmēm, kas atbilda ievērojamam vilkšanas skaita pieaugumam pēc ekstrūzijas, un vienas vilkšanas izmērs bija lielāks, kā parādīts 7. attēlā.
6005A lietam stienim nav virpas, tāpēc virsmas raupjums ir mazs un vilkšanas reižu skaits ir samazināts. Turklāt, tā kā liešanas stieņa virpas atzīmēm nav pievienots lieks griešanas šķidrums, C saturs attiecīgajās daļiņās tiek samazināts. Ir pierādīts, ka pagrieziena pēdas uz lietā stieņa virsmas zināmā mērā pastiprinās vilkšanu un daļiņu veidošanos.
3 Diskusija
(1) Vilkšanas defektu komponenti būtībā ir tādi paši kā matricas komponenti. Tās ir svešas daļiņas, veca āda uz lietņa virsmas un citi piemaisījumi, kas ekstrūzijas procesā uzkrājušies ekstrūzijas mucas sieniņā vai veidnes mirušajā zonā, kas tiek nogādāti uz veidnes darba metāla virsmas vai alumīnija slāņa. josta. Produktam plūstot uz priekšu, tiek radīti virsmas skrāpējumi, un, kad produkts uzkrājas līdz noteiktam izmēram, produkts to izņem, veidojot vilkšanu. Pēc oksidēšanās vilkšana bija sarūsējusi, un lielā izmēra dēļ tur bija bedrēm līdzīgi defekti.
(2) Virsmas daļiņas dažkārt parādās kā atsevišķas mazas daļiņas, un dažreiz tās pastāv apkopotā veidā. To sastāvs acīmredzami atšķiras no matricas sastāva un galvenokārt satur O, C, Fe un Si elementus. Dažās daļiņās dominē O un C elementi, un dažās daļiņās dominē O, C, Fe un Si. Tāpēc tiek secināts, ka virsmas daļiņas nāk no diviem avotiem: viens ir nogulsnes, piemēram, AlFeSi un elementārais Si, un piemaisījumi, piemēram, O un C, ir pielipuši pie virsmas; Otrs ir pielipuši svešķermeņi. Pēc oksidēšanas daļiņas tiek sarūsētas. Mazā izmēra dēļ tiem nav ietekmes uz virsmu vai ir neliela ietekme uz to.
(3) Daļiņas, kas bagātas ar C un O elementiem, galvenokārt rodas no smēreļļas, putekļiem, augsnes, gaisa u.c., kas pielipušas pie lietņa virsmas. Galvenās smēreļļas sastāvdaļas ir C, O, H, S utt., un putekļu un augsnes galvenā sastāvdaļa ir SiO2. O saturs virsmas daļiņās parasti ir augsts. Tā kā daļiņas atrodas augstas temperatūras stāvoklī tūlīt pēc iziešanas no darba lentes, un daļiņu lielā īpatnējās virsmas dēļ tās viegli adsorbē O atomus gaisā un izraisa oksidāciju pēc saskares ar gaisu, kā rezultātā palielinās O. saturs nekā matrica.
(4) Fe, Si utt. galvenokārt rodas no oksīdiem, vecās nogulsnes un piemaisījumu fāzēm lietņos (augsta kušanas temperatūra vai otrā fāze, kas nav pilnībā izvadīta ar homogenizāciju). Fe elements rodas no Fe alumīnija lietņos, veidojot augstas kušanas temperatūras piemaisījumu fāzes, piemēram, FeAl3 vai AlFeSi(Mn), kuras nevar izšķīdināt cietā šķīdumā homogenizācijas procesa laikā vai netiek pilnībā pārveidotas; Si ir alumīnija matricā Mg2Si vai pārsātināta cieta Si šķīduma veidā liešanas procesā. Lietā stieņa karstās ekstrūzijas procesā var izgulsnēties liekā Si. Si šķīdība alumīnijā ir 0,48% 450 ° C temperatūrā un 0, 8% (masas%) 500 ° C temperatūrā. Si saturs pārpalikumā 6005 ir aptuveni 0,41%, un izgulsnētais Si var būt koncentrācijas svārstību izraisīta agregācija un nokrišņi.
(5) Alumīnija pielipšana pie veidņu darba jostas ir galvenais vilkšanas iemesls. Ekstrūzijas presforma ir augstas temperatūras un augsta spiediena vide. Metāla plūsmas berze paaugstinās veidnes darba lentes temperatūru, veidojot “lipīgu alumīnija slāni” pie darba lentes ieejas griešanas malas.
Tajā pašā laikā alumīnija sakausējuma Si un citu elementu, piemēram, Mn un Cr, pārpalikums ir viegli veidojams cieto šķīdumu aizstāšanai ar Fe, kas veicinās “lipīga alumīnija slāņa” veidošanos pie veidņu darba zonas ieejas. Metāls, kas plūst cauri “lipīgajam alumīnija slānim”, pieder iekšējai berzei (slīdoša bīde metāla iekšpusē). Metāls deformējas un sacietē iekšējās berzes dēļ, kas veicina pamata metāla un veidnes salipšanu. Tajā pašā laikā veidņu darba josta spiediena dēļ tiek deformēta trompetes formā, un lipīgais alumīnijs, ko veido darba jostas griešanas malas daļa, kas saskaras ar profilu, ir līdzīga virpošanas instrumenta griešanas malai.
Lipīga alumīnija veidošanās ir dinamisks augšanas un izkliedēšanas process. Profils pastāvīgi izceļ daļiņas. Pielīp pie profila virsmas, veidojot vilkšanas defektus. Ja tas izplūst tieši no darba jostas un uzreiz adsorbējas uz profila virsmas, mazās daļiņas, kas termiski pielipušas virsmai, tiek sauktas par “adsorbcijas daļiņām”. Ja ekstrudētais alumīnija sakausējums saplīs dažas daļiņas, dažas daļiņas pielīp pie darba jostas virsmas, ejot cauri darba jostai, izraisot profila virsmas skrāpējumus. Astes gals ir sakrauta alumīnija matrica. Ja darba jostas vidū ir iestrēdzis daudz alumīnija (savienojums ir stiprs), tas pastiprinās virsmas skrāpējumus.
(6) Ekstrūzijas ātrumam ir liela ietekme uz vilkšanu. Ekstrūzijas ātruma ietekme. Ciktāl tas attiecas uz kāpurķēžu 6005 sakausējumu, ekstrūzijas ātrums palielinās testa diapazonā, izplūdes temperatūra palielinās, un virsmu velkošo daļiņu skaits palielinās un kļūst smagāks, palielinoties mehāniskajām līnijām. Ekstrūzijas ātrumam jābūt pēc iespējas stabilam, lai izvairītos no pēkšņām ātruma izmaiņām. Pārmērīgs ekstrūzijas ātrums un augsta izplūdes temperatūra izraisīs palielinātu berzi un nopietnu daļiņu vilkšanu. Īpašais ekstrūzijas ātruma ietekmes uz vilkšanas fenomenu mehānisms prasa turpmāku uzraudzību un pārbaudi.
(7) Lietā stieņa virsmas kvalitāte ir arī svarīgs faktors, kas ietekmē vilkšanas daļiņas. Lietā stieņa virsma ir raupja, ar zāģēšanas urbumiem, eļļas traipiem, putekļiem, koroziju utt., kas palielina daļiņu vilkšanas tendenci.
4 Secinājums
(1) Vilkšanas defektu sastāvs atbilst matricas sastāvam; daļiņu pozīcijas sastāvs acīmredzami atšķiras no matricas sastāva, kas galvenokārt satur O, C, Fe un Si elementus.
(2) Vilkšanas daļiņu defektus galvenokārt izraisa alumīnija pielipšana veidnes darba jostai. Jebkuri faktori, kas veicina alumīnija pielipšanu veidnes darba jostai, izraisīs vilkšanas defektus. Pamatojoties uz priekšnoteikumu, ka tiek nodrošināta liešanas stieņa kvalitāte, velkošo daļiņu rašanās tieši neietekmē sakausējuma sastāvu.
(3) Pareiza vienmērīga uguns apstrāde palīdz samazināt virsmas vilkšanu.
Izlikšanas laiks: 10. septembris 2024. gada laikā
