Durant el procés d’extrusió de materials extruïts d’alumini d’alumini, especialment els perfils d’alumini, sovint es produeix un defecte “picant” a la superfície. Les manifestacions específiques inclouen tumors molt petits amb diferents densitats, cua i sensació de mà òbvia, amb una sensació espinosa. Després de l’oxidació o el tractament de la superfície electroforètica, sovint apareixen com a grànuls negres que s’adhereixen a la superfície del producte.
En la producció d’extrusió de perfils de secció gran, aquest defecte és més probable que es produeixi a causa de la influència de l’estructura del lingot, la temperatura d’extrusió, la velocitat d’extrusió, la complexitat del motlle, etc. La majoria de les partícules fines de defectes fixats es poden eliminar durant el Procés de pretractament de la superfície del perfil, especialment el procés de gravat alcalí, mentre que un nombre reduït de partícules de gran mida i de mida gran es mantenen a la superfície del perfil, afectant la qualitat de l’aspecte del producte final.
En els productes de perfil de portes i finestres de construcció ordinària, els clients generalment accepten defectes menors, però per als perfils industrials que requereixen igual èmfasi en les propietats mecàniques i el rendiment decoratiu o més èmfasi en el rendiment decoratiu, els clients generalment no accepten aquest defecte, especialment defectes que són Inconsistent amb els diferents colors de fons.
Per tal d’analitzar el mecanisme de formació de partícules rugoses, es van analitzar la morfologia i la composició de les ubicacions de defectes sota diferents composicions d’aliatge i processos d’extrusió i es van comparar les diferències entre els defectes i la matriu. Es va presentar una solució raonable per resoldre eficaçment les partícules rugoses i es va realitzar una prova de prova.
Per resoldre els defectes dels perfils, cal comprendre el mecanisme de formació dels defectes. Durant el procés d’extrusió, l’alumini que s’enganxa al cinturó de treball és la causa principal dels defectes de posada a la superfície de materials d’alumini extruïts. Això es deu al fet que el procés d’extrusió d’alumini es realitza a una temperatura alta d’uns 450 ° C. Si s’afegeix els efectes de la calor de la deformació i la calor de fricció, la temperatura del metall serà més elevada quan surti del forat de la matriu. Quan el producte surt del forat de la matriu, a causa de la temperatura elevada, hi ha un fenomen d'alumini que s'enganxa entre el metall i el cinturó de treball del motlle.
La forma d’aquest enllaç és sovint: un procés repetit d’enllaç - esquinçar - unió - esquinçar -se de nou i el producte flueix cap endavant, donant lloc a moltes petites fosses a la superfície del producte.
Aquest fenomen d’enllaç està relacionat amb factors com la qualitat del lingot, l’estat superficial del cinturó de treball del motlle, la temperatura d’extrusió, la velocitat d’extrusió, el grau de deformació i la resistència a la deformació del metall.
1 Materials i mètodes de prova
Mitjançant investigacions preliminars, vam saber que factors com la puresa metal·lúrgica, l’estat del motlle, el procés d’extrusió, els ingredients i les condicions de producció poden afectar les partícules rugides de la superfície. A la prova, es van utilitzar dues varetes d’aliatge, 6005a i 6060 per extreure la mateixa secció. La morfologia i la composició de les posicions de partícules aspres es van analitzar mitjançant espectròmetre de lectura directa i mètodes de detecció SEM i es van comparar amb la matriu normal que l’envolta.
Per tal de distingir clarament la morfologia dels dos defectes de les partícules i les partícules, es defineixen de la manera següent:
(1) Els defectes o els defectes de tirada és una mena de defecte puntual, que és un defecte irregular com a un punt de ratllat o com a punt que apareix a la superfície del perfil. El defecte comença des de la franja de ratllat i s’acaba amb el defecte caient, acumulant -se en mongetes metàl·liques al final de la línia de rascades. La mida del defecte inclinat és generalment d’1-5 mm i es torna negre fosc després del tractament d’oxidació, que afecta finalment l’aparició del perfil, tal com es mostra al cercle vermell de la figura 1.
(2) Les partícules de superfície també s’anomenen mongetes metàl·liques o partícules d’adsorció. La superfície del perfil d'aliatge d'alumini està unida amb partícules de metall dur de color gris esfèric i té una estructura solta. Hi ha dos tipus de perfils d’aliatge d’alumini: els que es poden esborrar i els que no es poden esborrar. La mida és generalment inferior a 0,5 mm i se sent rugosa al tacte. No hi ha cap ratllat a la secció frontal. Després de l’oxidació, no és gaire diferent de la matriu, tal com es mostra al cercle groc de la figura 1.
2 resultats i anàlisis de les proves
2.1 Defectes de tir de superfície
La figura 2 mostra la morfologia microestructural del defecte de tir a la superfície de l'aliatge 6005A. A la part frontal hi ha rascades semblants a pas, i acaben amb nòduls apilats. Després que els nòduls apareguin, la superfície torna a la normalitat. La ubicació del defecte de l’enrenou no és suau al tacte, té una sensació espinosa afilada i s’adhereix o s’acumula a la superfície del perfil. A través del test d’extrusió, es va observar que la morfologia de tirada de perfils extrusos 6005a i 6060 és similar i que l’extrem de la cua del producte és superior a l’extrem del cap; La diferència és que la mida general de 6005A és menor i la profunditat de ratllada es debilita. Això pot estar relacionat amb els canvis en la composició d’aliatge, l’estat de canya i les condicions de motlle. Observat sota 100x, hi ha marques de rascades evidents a l'extrem frontal de la zona de tirada, que s'allarga al llarg de la direcció d'extrusió, i la forma de les partícules de nòdul final és irregular. A 500x, l’extrem frontal de la superfície de tirada té rascades semblants a pas al llarg de la direcció d’extrusió (la mida d’aquest defecte és d’uns 120 μm), i hi ha marques d’apilament evidents a les partícules nodulars a l’extrem de la cua.
Per tal d’analitzar les causes del tiratge, es va utilitzar l’espectròmetre de lectura directa i l’EDX per realitzar anàlisis de components a les ubicacions de defectes i la matriu dels tres components d’aliatge. La taula 1 mostra els resultats de la prova del perfil 6005A. Els resultats d’EDX mostren que la composició de la posició d’apilament de les partícules tiradores és bàsicament similar a la de la matriu. A més, s’acumulen algunes partícules d’impuresa fina al defecte de tir i al voltant i les partícules d’impuresa contenen C, O (o Cl), o Fe, Si i S.
L’anàlisi dels defectes d’augment dels perfils extrusos oxidats de 6005A demostra que les partícules que tiren són de gran mida (1-5mm), la superfície s’apila majoritàriament i que hi ha rascades semblants a la secció; La composició és propera a la matriu AL i hi haurà fases heterogènies que contenen Fe, Si, C i O distribuïdes al seu voltant. Demostra que el mecanisme de formació de tir dels tres aliatges és el mateix.
Durant el procés d’extrusió, la fricció del flux metàl·lic farà que la temperatura del cinturó de treball del motlle s’aixequi, formant una “capa d’alumini enganxosa” a l’avantguarda de l’entrada del cinturó de treball. Al mateix temps, l’excés de SI i altres elements com MN i CR en l’aliatge d’alumini són fàcils de formar solucions sòlides de substitució amb Fe, que afavoriran la formació d’una “capa d’alumini enganxosa” a l’entrada de la zona de treball del motlle.
A mesura que el metall flueix cap endavant i es frega contra el cinturó de treball, es produeix un fenomen recíproc de l’enllaç d’enllaç continu en una posició determinada, provocant que el metall es superposi contínuament en aquesta posició. Quan les partícules augmentin a una mida determinada, es retirarà pel producte que flueix i forma marques de rascades a la superfície metàl·lica. Es mantindrà a la superfície metàl·lica i formarà partícules al final de la rascada. Per tant, es pot considerar que la formació de partícules aspreses està relacionada principalment amb el alumini que s’enganxa al cinturó de treball del motlle. Les fases heterogènies distribuïdes al seu voltant poden originar -se a partir d’oli lubricant oli, òxids o partícules de pols, així com impureses provocades per la superfície rugosa del lingot.
Tot i això, el nombre de tirades en els resultats de les proves 6005A és menor i el grau és més lleuger. D’una banda, es deu a la xifra a la sortida del cinturó de treball del motlle i al polit acurat del cinturó de treball per reduir el gruix de la capa d’alumini; D'altra banda, està relacionat amb l'excés de contingut de SI.
Segons els resultats de la composició espectral de lectura directa, es pot veure que, a més de SI combinada amb Mg Mg2Si, el SI restant apareix en forma de substància simple.
2.2 Partícules petites a la superfície
Sota inspecció visual de baixa magnificació, les partícules són petites (≤0,5 mm), no suaus al tacte, tenen una sensació nítida i s’adhereixen a la superfície del perfil. Observades sota 100x, les partícules petites a la superfície es distribueixen aleatòriament i hi ha partícules de mida petita unida a la superfície independentment de si hi ha rascades o no;
A 500x, no importa si hi ha rascades evidents a la superfície al llarg de la direcció d’extrusió, encara hi ha moltes partícules i les mides de partícules varien. La mida de partícula més gran és d’uns 15 μm i les partícules petites són d’uns 5 μm.
Mitjançant l’anàlisi de composició de les partícules de superfície de 6060 i la matriu intacta, les partícules es componen principalment d’elements O, C, SI i Fe, i el contingut d’alumini és molt baix. Gairebé totes les partícules contenen elements O i C. La composició de cada partícula és lleugerament diferent. Entre elles, les partícules A són properes a 10 μm, que és significativament superior a la matriu Si, Mg i O; En partícules C, SI, O i Cl són, òbviament, més altes; Les partícules D i F contenen SI, O i Na alts; Les partícules i contenen Si, Fe, i O; Les partícules H són compostos que contenen Fe. Els resultats de 6060 partícules són similars a això, però perquè el contingut de SI i Fe el 6060 és baix, el contingut de Si i Fe corresponent a les partícules de superfície també són baixos; El contingut C en 6060 partícules és relativament baix.
És possible que les partícules de superfície no siguin partícules petites simples, però també poden existir en forma d’agregacions de moltes partícules petites amb diferents formes, i els percentatges de massa de diferents elements en diferents partícules varien. Es creu que les partícules es componen principalment de dos tipus. Un és precipitat com ALFESI i SI elemental, que provenen de fases d’impuresa de punt de fusió d’alta fusió com Feal3 o Alfesi (Mn) en l’ingot o precipiten fases durant el procés d’extrusió. L’altra és la matèria estrangera adherida.
2.3 Efecte de la rugositat superficial del lingot
Durant la prova, es va trobar que la superfície posterior del torn de cola 6005A era rugosa i tacada de pols. Hi va haver dues barres de repartiment amb les marques d’eines de gir més profundes a les ubicacions locals, que corresponien a un augment significatiu del nombre de tirades després de l’extrusió, i la mida d’una sola tirada era més gran, com es mostra a la figura 7.
La vareta de fosa 6005A no té torn, de manera que la rugositat superficial és baixa i es redueix el nombre de tirades. A més, atès que no hi ha un excés de líquid de tall unit a les marques de torn de la vareta fosa, es redueix el contingut de C de les partícules corresponents. Està demostrat que les marques de gir a la superfície de la vareta fosa agreujaran fins a un cert punt la formació de partícules i de partícules.
3 discussió
(1) Els components dels defectes de tirada són bàsicament els mateixos que els de la matriu. Es tracta de les partícules estrangeres, la pell vella a la superfície del lingot i altres impureses acumulades a la paret del barril d’extrusió o a la zona morta del motlle durant el procés d’extrusió, que es porten a la superfície metàl·lica o a la capa d’alumini del motlle que funciona cinturó. A mesura que el producte flueix cap endavant, es produeixen rascades de superfície i quan el producte s’acumula a una mida determinada, el producte el treu per formar. Després de l’oxidació, es va corroir el tir i, a causa de la seva gran mida, hi havia defectes semblants a la fossa.
(2) Les partícules de superfície de vegades apareixen com a partícules petites simples i, de vegades, existeixen de forma agregada. La seva composició és òbviament diferent de la de la matriu i conté principalment elements O, C, Fe i Si. Algunes de les partícules estan dominades per elements O i C, i algunes partícules estan dominades per O, C, Fe i Si. Per tant, es dedueix que les partícules de superfície provenen de dues fonts: una són precipitades com Alfesi i SI elemental, i les impureses com O i C s’adhereixen a la superfície; L’altra és la matèria estrangera adherida. Les partícules es corroeixen després de l’oxidació. A causa de la seva petita mida, no tenen cap impacte o poc a la superfície.
(3) Les partícules riques en elements de C i O provenen principalment d’oli lubricant, pols, sòl, aire, etc. adherits a la superfície del lingot. Els components principals de l’oli lubricant són C, O, H, S, etc., i el component principal de la pols i el sòl és SiO2. El contingut O de partícules de superfície és generalment elevat. Com que les partícules es troben en un estat d’alta temperatura immediatament després de deixar el cinturó de treball i, a causa de la gran superfície específica de les partícules, s’adsorbeixen fàcilment els àtoms a l’aire i causen l’oxidació després del contacte amb l’aire, donant lloc a una O més elevada contingut que la matriu.
(4) Fe, SI, etc. provenen principalment de les fases d'òxids, antics escala i impuresa del lingot (punt de fusió alt o segona fase que no està totalment eliminada per l'homogeneïtzació). L’element Fe prové de Fe en lingots d’alumini, formant fases d’impuresa del punt de fusió elevades com Feal3 o Alfesi (Mn), que no es poden dissoldre en solució sòlida durant el procés d’homogeneïtzació o no es converteixen completament; SI existeix a la matriu d'alumini en forma de MG2SI o una solució sòlida supersaturada de SI durant el procés de colada. Durant el procés d’extrusió en calent de la vareta de repartiment, l’excés de Si pot precipitar -se. La solubilitat de SI en alumini és del 0,48% a 450 ° C i del 0,8% (en pes en pes) a 500 ° C. L’excés de contingut de SI el 6005 és d’aproximadament el 0,41%i el SI precipitat pot ser agregació i precipitació causada per fluctuacions de concentració.
(5) L’alumini que s’enganxa al cinturó de treball del motlle és la causa principal de tirar. La matriu d’extrusió és un entorn d’alta temperatura i d’alta pressió. La fricció del flux metàl·lic augmentarà la temperatura del cinturó de treball del motlle, formant una "capa d'alumini enganxosa" a la vora de l'entrada de la cinta de treball.
Al mateix temps, l’excés de SI i altres elements com MN i CR en l’aliatge d’alumini són fàcils de formar solucions sòlides de substitució amb Fe, que afavoriran la formació d’una “capa d’alumini enganxosa” a l’entrada de la zona de treball del motlle. El metall que flueix per la "capa d'alumini enganxosa" pertany a la fricció interna (cisalla corredissa dins del metall). El metall deforma i s’endureix a causa de la fricció interna, que afavoreix el metall subjacent i el motlle per enganxar -se. Al mateix temps, el cinturó de funcionament del motlle es deforma en una forma de trompeta a causa de la pressió i l’alumini enganxós format per la part d’avantguarda del cinturó de treball que contacta amb el perfil és similar a l’avantguarda d’una eina de gir.
La formació d’alumini enganxós és un procés dinàmic de creixement i vessament. Les partícules són constantment trepitjant el perfil. Hi ha a la superfície del perfil, formant defectes de tir. Si surt directament del cinturó de treball i s’absorbeix a l’instant a la superfície del perfil, les partícules petites s’adhereixen tèrmicament a la superfície s’anomenen “partícules d’adsorció”. Si algunes partícules es trencaran per l’aliatge d’alumini extruït, algunes partícules s’enganxaran a la superfície del cinturó de treball quan passin pel cinturó de treball, provocant rascades a la superfície del perfil. L’extrem de la cua és la matriu d’alumini apilat. Quan hi ha molta alumini enganxat al mig del cinturó de treball (el vincle és fort), agreujarà les rascades superficials.
(6) La velocitat d'extrusió té una gran influència en el tir. La influència de la velocitat d’extrusió. Pel que fa a l'aliatge 6005 rastrejat, la velocitat d'extrusió augmenta dins del rang de proves, la temperatura de sortida augmenta i el nombre de partícules que tiren superficials augmenta i es fa més pesada a mesura que augmenten les línies mecàniques. La velocitat d’extrusió s’ha de mantenir el més estable possible per evitar canvis sobtats de velocitat. La velocitat d’extrusió excessiva i la temperatura elevada de sortida comportaran un augment de la fricció i el tir de partícules greus. El mecanisme específic de l’impacte de la velocitat d’extrusió en el fenomen de tir requereix un seguiment i verificació posteriors.
(7) La qualitat de la superfície de la vareta de fosa també és un factor important que afecta les partícules que tiren. La superfície de la vareta fosa és rugosa, amb burrines de serra, taques d’oli, pols, corrosió, etc., que augmenten la tendència de tirar partícules.
4 Conclusió
(1) La composició dels defectes de tirada és coherent amb la de la matriu; La composició de la posició de partícula és òbviament diferent de la de la matriu, que conté principalment elements O, C, Fe i Si.
(2) El fet de tirar defectes de partícules són causats principalment per l'enganxament d'alumini al cinturó de funcionament del motlle. Qualsevol factors que promoguin l’alumini que s’enganxi al cinturó de treball del motlle provocarà defectes. Amb la premissa d’assegurar la qualitat de la vareta del repartiment, la generació de partícules tiradores no té cap impacte directe en la composició d’aliatge.
(3) El tractament uniforme d’uniforme és beneficiós per reduir el tir de superfície.
Posada de temps: 10 de setembre de 2014
