Under extruderingsprocessen av extruderade aluminiumlegeringsmaterial, speciellt aluminiumprofiler, uppstår ofta en "pitting"-defekt på ytan. De specifika manifestationerna inkluderar mycket små tumörer med varierande täthet, svans och tydlig handkänsla, med en taggig känsla. Efter oxidation eller elektroforetisk ytbehandling uppträder de ofta som svarta granuler som fäster på produktens yta.
Vid strängsprutning av profiler med stora sektioner är det mer sannolikt att denna defekt uppstår på grund av inverkan av götstrukturen, strängsprutningstemperaturen, strängsprutningshastigheten, formkomplexiteten etc. De flesta av de fina partiklarna av urkärnade defekter kan avlägsnas under Processen för förbehandling av profilytan, särskilt alkalietsningsprocessen, medan ett litet antal stora, fast vidhäftade partiklar finns kvar på profilytan, vilket påverkar utseendets kvalitet på slutprodukten.
I vanliga dörr- och fönsterprofilprodukter för byggnader accepterar kunderna generellt mindre defekter, men för industriprofiler som kräver lika stor vikt vid mekaniska egenskaper och dekorativ prestanda eller mer betoning på dekorativ prestanda, accepterar kunderna i allmänhet inte denna defekt, särskilt defekter som inte överensstämmer med de olika bakgrundsfärgerna.
För att analysera bildningsmekanismen för grova partiklar analyserades morfologin och sammansättningen av defektplatserna under olika legeringssammansättningar och extruderingsprocesser, och skillnaderna mellan defekterna och matrisen jämfördes. En rimlig lösning för att effektivt lösa de grova partiklarna lades fram, och ett försök genomfördes.
För att lösa profilernas gropningsdefekter är det nödvändigt att förstå formningsmekanismen för gropningsdefekter. Under extruderingsprocessen är aluminium som fastnar på formarbetsbandet den främsta orsaken till gropskador på ytan av extruderade aluminiummaterial. Detta beror på att extruderingsprocessen av aluminium utförs vid en hög temperatur på cirka 450°C. Om effekterna av deformationsvärme och friktionsvärme läggs till kommer temperaturen på metallen att bli högre när den rinner ut ur formhålet. När produkten rinner ut ur formhålet, på grund av den höga temperaturen, uppstår ett fenomen med aluminium som fastnar mellan metallen och formarbetsbandet.
Formen för denna bindning är ofta: en upprepad process av bindning – rivning – limning – rivning igen, och produkten flyter framåt, vilket resulterar i många små gropar på produktens yta.
Detta bindningsfenomen är relaterat till faktorer som götets kvalitet, formarbetsbandets yttillstånd, extruderingstemperatur, extruderingshastighet, deformationsgrad och metallens deformationsmotstånd.
1 Testmaterial och metoder
Genom preliminär forskning lärde vi oss att faktorer som metallurgisk renhet, mögelstatus, extruderingsprocess, ingredienser och produktionsförhållanden kan påverka de uppruggade partiklarna på ytan. I testet användes två legeringsstavar, 6005A och 6060, för att extrudera samma sektion. Morfologin och sammansättningen av de uppruggade partikelpositionerna analyserades genom direktavläsningsspektrometer och SEM-detektionsmetoder och jämfördes med den omgivande normala matrisen.
För att tydligt särskilja morfologin hos de två defekterna av urkärnade och partiklar, definieras de enligt följande:
(1) Pitted defekter eller dragfel är en sorts punktdefekt som är en oregelbunden grodyngelliknande eller spetsliknande repdefekt som uppträder på profilens yta. Defekten börjar från skrapranden och slutar med att defekten faller av och samlas till metallbönor i slutet av replinjen. Storleken på den urkärnade defekten är vanligtvis 1-5 mm, och den blir mörksvart efter oxidationsbehandling, vilket i slutändan påverkar profilens utseende, som visas i den röda cirkeln i figur 1.
(2) Ytpartiklar kallas även metallbönor eller adsorptionspartiklar. Ytan på aluminiumlegeringsprofilen är fäst med sfäriska gråsvarta hårdmetallpartiklar och har en lös struktur. Det finns två typer av aluminiumlegeringsprofiler: de som kan torkas av och de som inte kan torkas av. Storleken är i allmänhet mindre än 0,5 mm, och den känns grov vid beröring. Det finns ingen repa i den främre delen. Efter oxidation skiljer den sig inte mycket från matrisen, som visas i den gula cirkeln i figur 1.
2 Testresultat och analys
2.1 Ytdragningsdefekter
Figur 2 visar den mikrostrukturella morfologin för dragdefekten på ytan av 6005A-legeringen. Det finns stegliknande repor i den främre delen av dragningen, och de slutar med staplade knölar. Efter att knölarna dyker upp återgår ytan till det normala. Platsen för uppruggningsdefekten är inte slät vid beröring, har en skarp taggkänsla och fäster eller ackumuleras på profilens yta. Genom extruderingstestet observerades det att dragmorfologin för 6005A och 6060 extruderade profiler är likartad, och produktens bakände är mer än huvudänden; skillnaden är att den totala dragstorleken på 6005A är mindre och repdjupet försvagas. Detta kan vara relaterat till förändringar i legeringssammansättning, gjutstavstillstånd och formförhållanden. Observerat under 100X finns det uppenbara repmärken på den främre änden av dragområdet, som är långsträckt längs extruderingsriktningen, och formen på de slutliga nodulpartiklarna är oregelbunden. Vid 500X har den främre änden av dragytan stegliknande repor längs extruderingsriktningen (storleken på denna defekt är cirka 120 μm), och det finns uppenbara staplingsmärken på de nodulära partiklarna i svansänden.
För att analysera orsakerna till dragning användes direktavläsningsspektrometer och EDX för att utföra komponentanalys på defektplatserna och matrisen för de tre legeringskomponenterna. Tabell 1 visar testresultaten för 6005A-profilen. EDX-resultaten visar att sammansättningen av staplingspositionen för dragpartiklarna i grunden liknar matrisens. Dessutom ackumuleras några fina föroreningspartiklar i och runt dragdefekten, och föroreningspartiklarna innehåller C, O (eller Cl), eller Fe, Si och S.
Analys av uppruggningsdefekterna hos 6005A fina oxiderade extruderade profiler visar att dragpartiklarna är stora i storlek (1-5 mm), ytan är mestadels staplad och det finns stegliknande repor på den främre delen; Sammansättningen ligger nära Al-matrisen och det kommer att finnas heterogena faser som innehåller Fe, Si, C och O fördelade runt den. Den visar att dragbildningsmekanismen för de tre legeringarna är densamma.
Under extruderingsprocessen kommer metallflödesfriktion att göra att temperaturen på formarbetsbandet stiger, vilket bildar ett "klibbigt aluminiumskikt" vid skärkanten av arbetsbandets ingång. Samtidigt är överskott av Si och andra element som Mn och Cr i aluminiumlegeringen lätta att ersätta fasta lösningar med Fe, vilket kommer att främja bildandet av ett "klibbigt aluminiumskikt" vid ingången till formarbetszonen.
När metallen strömmar framåt och gnuggar mot arbetsbandet, uppstår ett fram- och återgående fenomen av kontinuerlig bindning-rivning-bindning vid ett visst läge, vilket gör att metallen kontinuerligt överlagras vid denna position. När partiklarna ökar till en viss storlek, kommer de att dras bort av den strömmande produkten och bilda skrapmärken på metallytan. Det kommer att sitta kvar på metallytan och bilda dragpartiklar i slutet av repan. därför kan det anses att bildningen av uppruggade partiklar huvudsakligen är relaterad till att aluminium fastnar på formarbetsbandet. De heterogena faserna som är fördelade runt den kan härröra från smörjolja, oxider eller dammpartiklar, såväl som föroreningar från götets grova yta.
Däremot är antalet drag i 6005A-testresultaten mindre och graden är lättare. Å ena sidan beror det på avfasningen vid utgången av formarbetsbandet och den noggranna poleringen av arbetsbandet för att minska tjockleken på aluminiumskiktet; å andra sidan är det relaterat till överskottet av Si-innehållet.
Enligt resultaten av direktavläsning av spektralsammansättningen kan man se att förutom Si kombinerat med Mg Mg2Si uppträder kvarvarande Si i form av en enkel substans.
2.2 Små partiklar på ytan
Vid visuell inspektion med låg förstoring är partiklarna små (≤0,5 mm), inte släta vid beröring, har en skarp känsla och fäster vid profilens yta. Observerade under 100X är små partiklar på ytan slumpmässigt fördelade och det finns små partiklar fästa på ytan oavsett om det finns repor eller inte;
Vid 500X, oavsett om det finns uppenbara stegliknande repor på ytan längs extruderingsriktningen, är många partiklar fortfarande fästa och partikelstorlekarna varierar. Den största partikelstorleken är ca 15 μm, och de små partiklarna är ca 5 μm.
Genom sammansättningsanalysen av 6060-legeringens ytpartiklar och den intakta matrisen består partiklarna huvudsakligen av O-, C-, Si- och Fe-element, och aluminiuminnehållet är mycket lågt. Nästan alla partiklar innehåller O- och C-element. Sammansättningen av varje partikel är något annorlunda. Bland dem är a-partiklarna nära 10 μm, vilket är betydligt högre än matrisen Si, Mg och O; I c-partiklar är Si, O och Cl uppenbarligen högre; Partiklar d och f innehåller hög Si, O och Na; partiklar e innehåller Si, Fe och O; h-partiklar är Fe-innehållande föreningar. Resultaten av 6060 partiklar liknar detta, men eftersom Si- och Fe-halten i 6060 själv är låg, är motsvarande Si- och Fe-halter i ytpartiklarna också låga; C-halten i 6060 partiklar är relativt låg.
Ytpartiklar kanske inte är enstaka små partiklar, utan kan också förekomma i form av aggregationer av många små partiklar med olika former, och viktprocenten av olika grundämnen i olika partiklar varierar. Man tror att partiklarna huvudsakligen består av två typer. En är fällningar såsom AlFeSi och elementärt Si, som härrör från högsmältande föroreningsfaser såsom FeAl3 eller AlFeSi(Mn) i götet, eller fällningsfaser under extruderingsprocessen. Den andra är vidhäftande främmande material.
2.3 Effekt av ytråhet hos götet
Under testet visade det sig att den bakre ytan på 6005A gjutna stångsvarv var grov och fläckad av damm. Det fanns två gjutna stänger med de djupaste märkena för svarvverktyg på lokala ställen, vilket motsvarade en betydande ökning av antalet drag efter extrudering, och storleken på ett enda drag var större, som visas i figur 7.
Den gjutna staven 6005A har ingen svarv, så ytjämnheten är låg och antalet drag minskar. Dessutom, eftersom det inte finns något överskott av skärvätska fäst vid svarvmärkena på gjutstaven, reduceras C-innehållet i motsvarande partiklar. Det är bevisat att vridmärkena på ytan av den gjutna stången kommer att förvärra dragning och partikelbildning i viss utsträckning.
3 Diskussion
(1) Komponenterna i dragdefekter är i princip desamma som i matrisen. Det är främmande partiklar, gammal hud på götets yta och andra föroreningar som samlats i strängsprutningscylinderns vägg eller det döda området av formen under strängsprutningsprocessen, som förs till metallytan eller aluminiumskiktet i formen. bälte. När produkten strömmar framåt uppstår ytrepor och när produkten ackumuleras till en viss storlek tas den ut av produkten för att bilda dragning. Efter oxidation korroderades dragningen och på grund av dess stora storlek fanns det gropliknande defekter där.
(2) Ytpartiklar uppträder ibland som enstaka små partiklar och finns ibland i aggregerad form. Deras sammansättning skiljer sig uppenbarligen från matrisens och innehåller huvudsakligen O-, C-, Fe- och Si-element. Vissa av partiklarna domineras av O- och C-element, och vissa partiklar domineras av O, C, Fe och Si. Därför drar man slutsatsen att ytpartiklarna kommer från två källor: den ena är fällningar såsom AlFeSi och elementärt Si, och föroreningar såsom O och C är vidhäftade till ytan; Den andra är vidhäftande främmande material. Partiklarna korroderas bort efter oxidation. På grund av sin ringa storlek har de ingen eller liten påverkan på ytan.
(3) Partiklar rika på C- och O-element kommer huvudsakligen från smörjolja, damm, jord, luft etc. som fästs på götets yta. Huvudkomponenterna i smörjolja är C, O, H, S, etc., och huvudkomponenten i damm och jord är SiO2. O-halten i ytpartiklar är i allmänhet hög. Eftersom partiklarna är i ett högtemperaturtillstånd omedelbart efter att de lämnat arbetsbandet, och på grund av den stora specifika ytan hos partiklarna, adsorberar de lätt O-atomer i luften och orsakar oxidation efter kontakt med luften, vilket resulterar i ett högre O innehåll än matrisen.
(4) Fe, Si, etc. kommer huvudsakligen från oxider, gammal beläggning och föroreningsfaser i götet (hög smältpunkt eller andra fas som inte helt elimineras genom homogenisering). Fe-elementet härstammar från Fe i aluminiumtackor och bildar högsmältande föroreningsfaser såsom FeAl3 eller AlFeSi(Mn), som inte kan lösas i fast lösning under homogeniseringsprocessen, eller inte är helt omvandlade; Si finns i aluminiummatrisen i form av Mg2Si eller en övermättad fast lösning av Si under gjutningsprocessen. Under den heta extruderingsprocessen av den gjutna staven kan överskott av Si fällas ut. Lösligheten av Si i aluminium är 0,48% vid 450°C och 0,8% (vikt%) vid 500°C. Överskottet av Si-innehållet i 6005 är cirka 0,41 %, och det utfällda Si kan vara aggregering och utfällning orsakad av koncentrationsfluktuationer.
(5) Aluminium som fastnar på formarbetsbältet är den främsta orsaken till dragning. Extruderingsformen är en miljö med hög temperatur och högt tryck. Metallflödesfriktion kommer att öka temperaturen på arbetsbältet i formen, vilket bildar ett "klibbigt aluminiumskikt" vid skärkanten av arbetsbandsingången.
Samtidigt är överskott av Si och andra element som Mn och Cr i aluminiumlegeringen lätta att ersätta fasta lösningar med Fe, vilket kommer att främja bildandet av ett "klibbigt aluminiumskikt" vid ingången till formarbetszonen. Metallen som strömmar genom det "klibbiga aluminiumskiktet" tillhör inre friktion (glidskjuvning inuti metallen). Metallen deformeras och hårdnar på grund av inre friktion, vilket gör att den underliggande metallen och formen håller ihop. Samtidigt deformeras formarbetsbandet till en trumpetform på grund av trycket, och det klibbiga aluminiumet som bildas av att skärkantsdelen av arbetsbandet kommer i kontakt med profilen liknar skäreggen på ett svarvverktyg.
Bildandet av klibbigt aluminium är en dynamisk process av tillväxt och avfall. Partiklar förs ständigt ut av profilen. Fäst vid profilens yta och bildar dragfel. Om det rinner direkt ut ur arbetsbandet och omedelbart adsorberas på profilens yta, kallas de små partiklar som termiskt fäster på ytan "adsorptionspartiklar". Om vissa partiklar kommer att brytas av den extruderade aluminiumlegeringen, kommer vissa partiklar att fastna på ytan av arbetsbandet när de passerar genom arbetsbandet, vilket orsakar repor på profilens yta. Bakändan är den staplade aluminiummatrisen. När det sitter mycket aluminium fast i mitten av arbetsbandet (bindningen är stark) kommer det att förvärra ytrepor.
(6) Extruderingshastigheten har stor inverkan på dragningen. Inverkan av extruderingshastighet. När det gäller den spårade 6005-legeringen ökar extruderingshastigheten inom testområdet, utloppstemperaturen ökar och antalet ytdragande partiklar ökar och blir tyngre när de mekaniska ledningarna ökar. Extruderingshastigheten bör hållas så stabil som möjligt för att undvika plötsliga hastighetsförändringar. Överdriven extruderingshastighet och hög utloppstemperatur leder till ökad friktion och allvarlig partikeldragning. Den specifika mekanismen för inverkan av extruderingshastigheten på dragfenomenet kräver efterföljande uppföljning och verifiering.
(7) Ytkvaliteten på den gjutna stången är också en viktig faktor som påverkar dragpartiklarna. Ytan på den gjutna stången är grov, med sågningsgrader, oljefläckar, damm, korrosion, etc., allt detta ökar tendensen att dra partiklar.
4 Slutsats
(1) Sammansättningen av dragdefekter överensstämmer med matrisens; sammansättningen av partikelpositionen är uppenbarligen annorlunda än matrisens, huvudsakligen innehållande O-, C-, Fe- och Si-element.
(2) Dragpartikeldefekter orsakas huvudsakligen av att aluminium fastnar på formarbetsbandet. Alla faktorer som främjar att aluminium fastnar på formarbetsbandet kommer att orsaka dragfel. Utifrån förutsättningen att säkerställa kvaliteten på den gjutna staven har genereringen av dragpartiklar ingen direkt inverkan på legeringssammansättningen.
(3) Korrekt enhetlig brandbehandling är fördelaktig för att minska ytdragningen.
Posttid: 2024-10-10
