У працэсе экструзіі экструдаваных матэрыялаў з алюмініевага сплаву, асабліва алюмініевых профіляў, на паверхні часта ўзнікаюць дэфекты «пітынг». Спецыфічныя праявы ўключаюць у сябе вельмі маленькія пухліны з рознай шчыльнасцю, хвастом і відавочным адчуваннем далоні з колючым адчуваннем. Пасля акіслення або электрафарэтычнай апрацоўкі паверхні яны часта выглядаюць у выглядзе чорных гранул, якія прыліпаюць да паверхні прадукту.
Пры экструзійнай вытворчасці профіляў вялікага перасеку гэты дэфект з большай верагоднасцю ўзнікне з-за ўплыву структуры злітка, тэмпературы экструзіі, хуткасці экструзіі, складанасці прэс-формы і г. д. Большасць дробных часціц дэфектаў з ямкамі можна выдаліць падчас працэс папярэдняй апрацоўкі паверхні профілю, асабліва працэс тручэння шчолаччу, у той час як невялікая колькасць буйных, трывала прылепленых часціц застаецца на паверхні профілю, што ўплывае на якасць вонкавага выгляду канчатковага прадукту.
У звычайных будаўнічых дзвярных і аконных профільных вырабах кліенты звычайна прымаюць нязначныя ямкавыя дэфекты, але для прамысловых профіляў, якія патрабуюць роўнага акцэнту на механічных уласцівасцях і дэкаратыўных характарыстыках або большага акцэнту на дэкаратыўных характарыстыках, кліенты звычайна не прымаюць гэты дэфект, асабліва ямкавыя дэфекты, якія несумяшчальны з розным колерам фону.
Каб прааналізаваць механізм адукацыі шурпатых часціц, былі прааналізаваны марфалогія і склад месцаў дэфектаў пры розных складах сплаваў і працэсах экструзіі, а таксама параўнаны адрозненні паміж дэфектамі і матрыцай. Было прапанавана разумнае рашэнне для эфектыўнага ліквідацыі грубых часціц і праведзена пробнае выпрабаванне.
Каб ліквідаваць пітынгавыя дэфекты профіляў, неабходна разумець механізм адукацыі пітынгавых дэфектаў. У працэсе экструзіі алюміній, які прыліпае да рабочай стужкі штампа, з'яўляецца асноўнай прычынай кропкавых дэфектаў на паверхні прэсаваных алюмініевых матэрыялаў. Гэта таму, што працэс экструзіі алюмінія ажыццяўляецца пры высокай тэмпературы каля 450°C. Калі дадаць эфекты цяпла дэфармацыі і цяпла трэння, тэмпература металу будзе вышэй, калі ён выцякае з адтуліны фільеры. Калі прадукт выцякае з адтуліны формы, з-за высокай тэмпературы адбываецца з'ява прыліпання алюмінія паміж металам і рабочай стужкай формы.
Форма гэтага злучэння часта такая: паўторны працэс склейвання – раздзіранне – склейванне – зноў разрыў, і прадукт цячэ наперад, у выніку чаго на паверхні прадукту з'яўляецца мноства дробных ям.
Гэта з'ява сувязі звязана з такімі фактарамі, як якасць злітка, стан паверхні рабочай стужкі формы, тэмпература экструзіі, хуткасць экструзіі, ступень дэфармацыі і ўстойлівасць металу да дэфармацыі.
1 Тэставыя матэрыялы і метады
У ходзе папярэдняга даследавання мы даведаліся, што такія фактары, як металургічная чысціня, стан формы, працэс экструзіі, інгрэдыенты і ўмовы вытворчасці могуць уплываць на шурпатыя часціцы паверхні. У выпрабаванні два сплаўныя стрыжні, 6005A і 6060, выкарыстоўваліся для экструдавання адной і той жа секцыі. Марфалогія і склад шурпатых пазіцый часціц былі прааналізаваны з дапамогай спектрометра прамога счытвання і метадаў выяўлення SEM і параўнаны з навакольнай нармальнай матрыцай.
Каб выразна адрозніць марфалогію двух дэфектаў без костачак і часціц, яны вызначаюцца наступным чынам:
(1) Ямкавыя дэфекты або дэфекты выцягвання - гэта свайго роду кропкавыя дэфекты, якія ўяўляюць сабой няправільныя драпіны, падобныя на апалонікі або кропкавыя, якія з'яўляюцца на паверхні профілю. Дэфект пачынаецца з паласы драпіны і заканчваецца тым, што дэфект адпадае, назапашваючыся ў металічныя бабы ў канцы лініі драпіны. Памер ямчатага дэфекту звычайна складае 1-5 мм, і ён становіцца цёмна-чорным пасля акіслення, што ў канчатковым выніку ўплывае на знешні выгляд профілю, як паказана чырвоным кругам на малюнку 1.
(2) Паверхневыя часціцы таксама называюць металічнымі бабамі або адсарбцыйнымі часціцамі. Паверхня профілю з алюмініевага сплаву змацавана сферычнымі часціцамі шэра-чорнага цвёрдага металу і мае друзлую структуру. Профілі з алюмініевага сплаву бываюць двух тыпаў: тыя, якія можна сціраць, і тыя, якія нельга сціраць. Памер звычайна меншы за 0,5 мм, і ён шурпаты навобмацак. У пярэдняй частцы няма драпін. Пасля акіслення ён мала чым адрозніваецца ад матрыцы, як паказана жоўтым кругам на малюнку 1.
2 Вынікі выпрабаванняў і аналіз
2.1 Дэфекты выцягвання паверхні
На малюнку 2 паказана мікраструктурная марфалогія дэфекту выцягвання на паверхні сплаву 6005A. У пярэдняй частцы выцяжэння ёсць ступенчатыя драпіны, якія завяршаюцца нагрувашчанымі вузельчыкамі. Пасля з'яўлення вузельчыкаў паверхня нармалізуецца. Размяшчэнне дэфекту шурпатасці не гладкае навобмацак, мае востры шып, прыліпае або назапашваецца на паверхні профілю. Падчас тэсту на экструзію было заўважана, што марфалогія выцягвання экструдаваных профіляў 6005A і 6060 падобная, а хваставы канец прадукту больш, чым галаўны; розніца ў тым, што агульны памер цягі 6005A меншы, а глыбіня драпін аслаблена. Гэта можа быць звязана са зменамі складу сплаву, стану адліванага стрыжня і ўмоў формы. Пры назіранні ў 100X на пярэднім канцы вобласці выцягвання ёсць відавочныя драпіны, якія выцягнуты ўздоўж напрамку экструзіі, а форма канчатковых часціц вузельчыкаў няправільная. Пры 500X пярэдні канец цягнучай паверхні мае ступеністыя драпіны ўздоўж напрамку экструзіі (памер гэтага дэфекту складае каля 120 мкм), а на хваставым канцы ёсць відавочныя сляды кладкі на вузлаватыя часціцы.
Каб прааналізаваць прычыны выцягвання, спектрометр з прамым паказаннем і EDX былі выкарыстаны для правядзення кампанентнага аналізу месцаў дэфектаў і матрыцы трох кампанентаў сплаву. У табліцы 1 паказаны вынікі выпрабаванняў профілю 6005A. Вынікі EDX паказваюць, што склад пазіцыі стэкінгу цягнучых часціц у асноўным падобны да складу матрыцы. Акрамя таго, некаторыя дробныя часціцы прымешак назапашваюцца ўнутры і вакол дэфекту выцягвання, і часціцы прымешак утрымліваюць C, O (або Cl) або Fe, Si і S.
Аналіз дэфектаў шурпатасці тонкааксідаваных экструдаваных профіляў 6005A паказвае, што цягнучыя часціцы маюць вялікі памер (1-5 мм), паверхня ў асноўным складзеная, і на пярэдняй частцы ёсць ступеністыя драпіны; Склад блізкі да матрыцы Al, і вакол яе будуць размеркаваны гетэрагенныя фазы, якія змяшчаюць Fe, Si, C і O. Гэта паказвае, што механізм фарміравання выцягвання трох сплаваў аднолькавы.
У працэсе экструзіі трэнне патоку металу прывядзе да павышэння тэмпературы рабочай стужкі формы, утвараючы «ліпкі пласт алюмінія» на рэжучай абзе ўваходу ў рабочую стужку. У той жа час лішак Si і іншых элементаў, такіх як Mn і Cr, у алюмініевым сплаве лёгка ўтвараюць замяшчальныя цвёрдыя растворы з Fe, што будзе спрыяць адукацыі «ліпкага пласта алюмінія» на ўваходзе ў рабочую зону формы.
Калі метал цячэ наперад і трэцца аб рабочы пояс, у пэўным становішчы адбываецца зваротна-паступальны феномен бесперапыннага склейвання-разрыву-склейвання, у выніку чаго метал бесперапынна накладваецца ў гэтым становішчы. Калі часціцы павялічацца да пэўнага памеру, яны будуць адцягвацца цякучым прадуктам і ўтвараць драпіны на металічнай паверхні. Ён застанецца на металічнай паверхні і ўтворыць цягнучыя часціцы ў канцы драпіны. такім чынам, можна лічыць, што адукацыя шурпатых часціц у асноўным звязана з прыліпаннем алюмінія да рабочай стужкі формы. Гетэрагенныя фазы, размеркаваныя вакол яго, могуць паходзіць ад змазачнага алею, аксідаў або часціц пылу, а таксама прымешак, прынесеных шурпатай паверхняй злітка.
Аднак колькасць выцягванняў у выніках тэсту 6005A меншая, а ступень меншая. З аднаго боку, гэта звязана з фаскай на выхадзе з рабочай стужкі формы і дбайнай паліроўкай рабочай стужкі для памяншэння таўшчыні алюмініевага пласта; з другога боку, гэта звязана з лішкам утрымання Si.
Згодна з вынікамі прамога чытання спектральнага складу, можна бачыць, што ў дадатак да Si ў спалучэнні з Mg Mg2Si, астатні Si з'яўляецца ў выглядзе простага рэчыва.
2.2 Дробныя часціцы на паверхні
Пры візуальным аглядзе з малым павелічэннем часціцы дробныя (≤0,5 мм), не гладкія навобмацак, адчуваюцца рэзка і прыліпаюць да паверхні профілю. Пры назіранні пад 100X дробныя часціцы на паверхні размеркаваны выпадковым чынам, і ёсць невялікія часціцы, прымацаваныя да паверхні незалежна ад таго, ёсць драпіны ці не;
Пры 500X, незалежна ад таго, ці ёсць на паверхні відавочныя ступеністыя драпіны ўздоўж напрамку экструзіі, шмат часціц усё роўна прымацавана, а памеры часціц адрозніваюцца. Самы вялікі памер часціц складае каля 15 мкм, а дробныя часціцы - каля 5 мкм.
Дзякуючы аналізу складу часціц паверхні сплаву 6060 і непашкоджанай матрыцы, часціцы ў асноўным складаюцца з элементаў O, C, Si і Fe, а ўтрыманне алюмінія вельмі нізкае. Амаль усе часціцы ўтрымліваюць элементы O і C. Склад кожнай часціцы трохі адрозніваецца. Сярод іх часціцы а блізкія да 10 мкм, што значна вышэй, чым матрычныя Si, Mg і O; У с-часціцах Si, O і Cl відавочна вышэй; Часціцы d і f утрымліваюць вялікую колькасць Si, O і Na; часціцы е ўтрымліваюць Si, Fe і O; h часціц — Fe-змяшчальныя злучэнні. Вынікі часціц 6060 падобныя да гэтага, але паколькі ўтрыманне Si і Fe ў самім 6060 нізкае, адпаведнае ўтрыманне Si і Fe ў паверхневых часціцах таксама нізкае; утрыманне C у 6060 часціцах адносна нізкае.
Паверхневыя часціцы могуць быць не адзінкавымі дробнымі часціцамі, але могуць існаваць у выглядзе агрэгацый мноства дробных часціц рознай формы, і масавыя працэнты розных элементаў у розных часціцах адрозніваюцца. Лічыцца, што часціцы ў асноўным складаюцца з двух тыпаў. Адным з іх з'яўляюцца ападкі, такія як AlFeSi і элементарны Si, якія ўзнікаюць з прымесных фаз з высокай тэмпературай плаўлення, такіх як FeAl3 або AlFeSi(Mn), у злітку, або фазы ападкаў падчас працэсу экструзіі. Іншы - прыліплыя іншародныя рэчывы.
2.3 Уплыў шурпатасці паверхні злітка
Падчас выпрабаванняў было выяўлена, што задняя паверхня такарнага станка 6005A была шурпатай і запэцканая пылам. Былі два літых стрыжня з самымі глыбокімі слядамі інструмента для павароту ў лакальных месцах, што адпавядала значнаму павелічэнню колькасці выцягванняў пасля экструзіі, а памер аднаго выцягвання быў большым, як паказана на малюнку 7.
Літы стрыжань 6005A не мае такарнага станка, таму шурпатасць паверхні нізкая і колькасць выцягванняў зніжана. Акрамя таго, паколькі на такарных слядах адліванага стрыжня няма залішняй вадкасці для рэзкі, утрыманне C у адпаведных часціцах зніжаецца. Даказана, што сляды павароту на паверхні адліванага стрыжня ў пэўнай ступені ўзмацняюць выцягванне і адукацыю часціц.
3 Абмеркаванне
(1) Кампаненты дэфектаў выцягвання ў асноўным такія ж, як і ў матрыцы. Гэта іншародныя часціцы, старая абалонка на паверхні злітка і іншыя прымешкі, назапашаныя ў сценцы экструзійнага ствала або мёртвай зоне формы падчас працэсу экструзіі, якія выносяцца на металічную паверхню або пласт алюмінія рабочай формы. рэмень. Калі прадукт цячэ наперад, на паверхні ўзнікаюць драпіны, і калі прадукт назапашваецца да пэўнага памеру, ён выцягваецца прадуктам, каб утварыць выцягванне. Пасля акіслення пацяжка падвяргалася карозіі, і з-за вялікіх памераў на ёй былі ямкавыя дэфекты.
(2) Паверхневыя часціцы часам выглядаюць як асобныя невялікія часціцы, а часам існуюць у агрэгаванай форме. Іх склад, відавочна, адрозніваецца ад складу матрыцы і ў асноўным змяшчае элементы O, C, Fe і Si. У некаторых часціцах пераважаюць элементы O і C, а ў некаторых часціцах - O, C, Fe і Si. Такім чынам, можна меркаваць, што паверхневыя часціцы паходзяць з дзвюх крыніц: адна - гэта ападкі, такія як AlFeSi і элементарны Si, і прымешкі, такія як O і C, прыліпаюць да паверхні; Іншы - прыліплыя іншародныя рэчывы. Пасля акіслення часціцы раз'ядаюцца. З-за свайго невялікага памеру яны не аказваюць або практычна не ўплываюць на паверхню.
(3) Часціцы, багатыя элементамі C і O, у асноўным паходзяць са змазачнага алею, пылу, глебы, паветра і г.д., якія прыліплі да паверхні злітка. Асноўнымі кампанентамі змазачнага алею з'яўляюцца C, O, H, S і г.д., а асноўным кампанентам пылу і глебы з'яўляецца SiO2. Утрыманне O ў паверхневых часціцах звычайна высокае. Паколькі часціцы знаходзяцца ў стане высокай тэмпературы адразу пасля выхаду з рабочай стужкі, і дзякуючы вялікай удзельнай плошчы часціц яны лёгка адсарбуюць атамы O ў паветры і выклікаюць акісленне пасля кантакту з паветрам, што прыводзіць да больш высокага O змест, чым матрыца.
(4) Fe, Si і г.д. у асноўным паходзяць з аксідаў, старой акаліны і фаз прымешак у злітку (высокая тэмпература плаўлення або другая фаза, якая не цалкам ліквідавана гамагенізацыяй). Элемент Fe паходзіць з Fe ў алюмініевых злітках, утвараючы прымесныя фазы з высокай тэмпературай плаўлення, такія як FeAl3 або AlFeSi(Mn), якія не могуць быць раствораны ў цвёрдым растворы ў працэсе гамагенізацыі або не цалкам пераўтвораны; Si існуе ў алюмініевай матрыцы ў выглядзе Mg2Si або перанасычанага цвёрдага раствора Si падчас працэсу ліцця. У працэсе гарачай экструзіі адліванага стрыжня лішак Si можа выпадаць у асадак. Растваральнасць Si ў алюмініі складае 0,48% пры 450°C і 0,8% (мас.%) пры 500°C. Залішняе ўтрыманне Si ў 6005 складае каля 0,41%, а асаджаны Si можа быць агрэгацыяй і ападкамі, выкліканымі ваганнямі канцэнтрацыі.
(5) Алюміній, які прыліп да рабочай стужкі формы, з'яўляецца асноўнай прычынай нацягвання. Экструзійная матрыца - гэта асяроддзе з высокай тэмпературай і высокім ціскам. Трэнне металічнага патоку павысіць тэмпературу рабочай стужкі формы, утвараючы «ліпкі пласт алюмінія» на рэжучай абзе ўваходу ў рабочую стужку.
У той жа час лішак Si і іншых элементаў, такіх як Mn і Cr, у алюмініевым сплаве лёгка ўтвараюць замяшчальныя цвёрдыя растворы з Fe, што будзе спрыяць адукацыі «ліпкага пласта алюмінія» на ўваходзе ў рабочую зону формы. Метал, які цячэ праз «ліпкі пласт алюмінія», належыць да ўнутранага трэння (слізгальны зрух ўнутры металу). Метал дэфармуецца і цвярдзее з-за ўнутранага трэння, якое спрыяе склейванню асноўнага металу і формы. У той жа час рабочая стужка формы дэфармуецца ў форму трубы з-за ціску, і ліпкі алюміній, які ўтвараецца рэжучай абзой рабочай стужкі, якая кантактуе з профілем, падобны на рэжучую абзу такарнага інструмента.
Адукацыя ліпкага алюмінію - гэта дынамічны працэс росту і выпадзення. Часціцы пастаянна выносяцца профілем. Прыліпаюць да паверхні профілю, утвараючы цягнучыя дэфекты. Калі ён выцякае непасрэдна з рабочай стужкі і імгненна адсарбуецца на паверхні профілю, дробныя часціцы, тэрмічна прылепленыя да паверхні, называюцца «адсарбцыйнымі часціцамі». Калі некаторыя часціцы будуць разбіты экструдаваным алюмініевым сплавам, некаторыя часціцы будуць прыліпаць да паверхні рабочай стужкі пры праходжанні праз рабочую стужку, выклікаючы драпіны на паверхні профілю. Хваставы канец - гэта складзеная алюмініевая матрыца. Калі шмат алюмінія затрымалася ў сярэдзіне рабочай стужкі (сувязь моцная), гэта пагоршыць паверхневыя драпіны.
(6) Хуткасць экструзіі мае вялікі ўплыў на выцягванне. Уплыў хуткасці экструзіі. Што тычыцца гусенічнага сплаву 6005, хуткасць экструзіі павялічваецца ў дыяпазоне выпрабаванняў, павялічваецца тэмпература на выхадзе, а колькасць часціц, якія цягнуць паверхню, павялічваецца і становіцца цяжэйшай па меры павелічэння механічных ліній. Хуткасць экструзіі павінна быць максімальна стабільнай, каб пазбегнуць рэзкіх змен хуткасці. Празмерная хуткасць экструзіі і высокая тэмпература на выхадзе прывядуць да павелічэння трэння і сур'ёзнага выцягвання часціц. Спецыфічны механізм уплыву хуткасці экструзіі на з'яву выцягвання патрабуе наступнага кантролю і праверкі.
(7) Якасць паверхні адліванага стрыжня таксама з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на выцягванне часціц. Паверхня адліванага стрыжня шурпатая, з задзірынамі, маслянымі плямамі, пылам, карозіяй і г.д., што павялічвае тэндэнцыю да выцягвання часціц.
4 Заключэнне
(1) Склад дэфектаў выцягвання адпавядае складу матрыцы; склад пазіцыі часціц, відавочна, адрозніваецца ад складу матрыцы, якая ў асноўным змяшчае O, C, Fe і Si.
(2) Дэфекты цягнучых часціц у асноўным выкліканы прыліпаннем алюмінію да рабочай стужкі формы. Любыя фактары, якія спрыяюць прыліпанню алюмінію да рабочай стужкі формы, прывядуць да дэфектаў выцягвання. Зыходзячы з перадумовы забеспячэння якасці адліванага стрыжня, утварэнне цягнучых часціц не аказвае прамога ўплыву на склад сплаву.
(3) Належная раўнамерная апрацоўка агнём спрыяе зніжэнню нацягвання паверхні.
Час публікацыі: 10 верасня 2024 г
