Under extruderingsprocessen av aluminiumlegering extruderade material, särskilt aluminiumprofiler, inträffar ofta en "grop" -fel på ytan. De specifika manifestationerna inkluderar mycket små tumörer med varierande täthet, skräddarsydd och uppenbar handkänsla med en spetsig känsla. Efter oxidation eller elektroforetisk ytbehandling förekommer de ofta som svarta granuler som följer produktens yta.
Vid extruderingsproduktion av stora sektionsprofiler är det mer troligt att denna defekt inträffar på grund av påverkan av götsstrukturen, extruderingstemperatur, extruderingshastighet, mögelkomplexitet, etc. De flesta av de fina partiklarna med pittade defekter kan tas bort under Profilytanförbehandlingsprocessen, särskilt alkali-etsningsprocessen, medan ett litet antal stora, fast vidhäftade partiklar förblir på profilytan, vilket påverkar utseendekvaliteten på slutprodukten.
I vanliga byggnadsdörr- och fönsterprofilprodukter accepterar kunder i allmänhet mindre puttade defekter, men för industriprofiler som kräver lika betoning på mekaniska egenskaper och dekorativ prestanda eller mer betoning på dekorativ prestanda, accepterar kunder i allmänhet inte denna defekt, särskilt pittade defekter som är inkonsekvent med den olika bakgrundsfärgen.
För att analysera bildningsmekanismen för grova partiklar analyserades morfologin och sammansättningen av defektplatserna under olika legeringskompositioner och extruderingsprocesser och skillnaderna mellan defekterna och matrisen jämfördes. En rimlig lösning för att effektivt lösa de grova partiklarna framfördes och ett försökstest genomfördes.
För att lösa pittningsfel på profiler är det nödvändigt att förstå bildningsmekanismen för pittningsfel. Under strängsprutningsprocessen är aluminium som håller sig till den arbetsbältet den främsta orsaken till pittningsfel på ytan av extruderade aluminiummaterial. Detta beror på att extruderingsprocessen för aluminium utförs vid en hög temperatur av cirka 450 ° C. Om effekterna av deformationsvärme och friktionsvärme tillsätts kommer metallens temperatur att vara högre när den rinner ut ur hålet. När produkten rinner ut ur hålet, på grund av den höga temperaturen, finns det ett fenomen av aluminium som sticker mellan metallen och formbältet.
Formen för denna bindning är ofta: en upprepad process för bindning - rivning - bindning - rivning igen, och produkten flyter framåt, vilket resulterar i många små gropar på produktens yta.
Detta bindningsfenomen är relaterat till faktorer såsom götkvaliteten, yttillståndet för mögelbältet, extruderingstemperatur, extruderingshastighet, deformationsgraden och deformationsmotståndet för metallen.
1 testmaterial och metoder
Genom preliminär forskning lärde vi oss att faktorer som metallurgisk renhet, mögelstatus, extruderingsprocess, ingredienser och produktionsförhållanden kan påverka ytan grovade partiklar. I testet användes två legeringsstänger, 6005a och 6060, för att extrudera samma sektion. Morfologin och sammansättningen av de grova partikelpositionerna analyserades genom direkt läsningsspektrometer och SEM -detekteringsmetoder och jämfördes med den omgivande normala matrisen.
För att tydligt skilja morfologin hos de två defekterna av puttade och partiklar definieras de enligt följande:
(1) Putted defekter eller dragfel är en slags punktdefekt som är en oregelbunden tadpolliknande eller punktliknande skrapdefekt som visas på profilens yta. Defekten börjar från skrapbanden och slutar med att defekten faller av och samlas in i metallbönor i slutet av skraplinjen. Storleken på den pittade defekten är i allmänhet 1-5 mm, och den blir mörk svart efter oxidationsbehandling, vilket i slutändan påverkar profilens utseende, såsom visas i den röda cirkeln i figur 1.
(2) Ytpartiklar kallas också metallbönor eller adsorptionspartiklar. Ytan på aluminiumlegeringsprofilen är fäst med sfäriska grå-svarta hårda metallpartiklar 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 det främre avsnittet. Efter oxidation skiljer det sig inte mycket från matrisen, såsom visas i den gula cirkeln i figur 1.
2 testresultat och analys
2.1 ytdragningsfel
Figur 2 visar den mikrostrukturella morfologin för den dragande defekten på ytan av 6005A -legeringen. Det finns stegliknande repor i den främre delen av dragningen, och de slutar med staplade knölar. När knölarna visas återgår ytan till det normala. Platsen för grovfel är inte smidig vid beröringen, har en skarp taggig känsla och vidhäftar eller ackumuleras på profilens yta. Genom extruderingstestet observerades att den dragande morfologin på 6005A och 6060 extruderade profiler är liknande, och produktens svansändar är mer än huvudänden; Skillnaden är att den totala dragstorleken på 6005A är mindre och skrapdjupet försvagas. Detta kan vara relaterat till förändringar i legeringskomposition, gjutstat och mögelförhållanden. Observeras under 100x, det finns uppenbara skrapmärken på framsidan av dragområdet, som är långsträckt längs extruderingsriktningen, och formen på de slutliga nodulpartiklarna är oregelbunden. Vid 500X har framändens främre änden stegliknande repor längs extruderingsriktningen (storleken på denna defekt är cirka 120 μm), och det finns uppenbara staplingsmärken på de nodulära partiklarna vid svansänden.
För att analysera orsakerna till dragning användes direkt läsningsspektrometer 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 princip liknar den för matrisen. Dessutom ackumuleras vissa fina föroreningspartiklar i och runt den dragande defekten, och föroreningspartiklarna innehåller C, O (eller Cl) eller Fe, Si och S.
Analys av grovningsdefekterna av 6005A fina oxiderade extruderade profiler visar att de dragande partiklarna är stora i storlek (1-5 mm), ytan är mestadels staplad och det finns stegliknande repor på framdelen; Kompositionen är nära AL -matrisen, och det kommer att finnas heterogena faser som innehåller Fe, Si, C och O fördelat runt den. Det visar att dragningsbildningsmekanismen för de tre legeringarna är densamma.
Under extruderingsprocessen kommer metallflödesfriktion att göra att temperaturen på mögelbältet stiger och bildar ett "klibbigt aluminiumskikt" vid framkant av arbetsbältets ingång. Samtidigt är överskott av Si och andra element såsom MN och CR i aluminiumlegeringen enkla att bilda ersättningsfasta lösningar med Fe, som kommer att främja bildandet av ett "klibbigt aluminiumskikt" vid ingången till mögelarbetszonen.
När metallen rinner framåt och gnuggar mot arbetsbältet, sker ett fram- och återgående fenomen med kontinuerligt bindningsstörningsbindning vid en viss position, vilket får metallen att kontinuerligt överlagra vid denna position. När partiklarna ökar till en viss storlek kommer den att dras bort av den strömmande produkten och bilda skrapmärken på metallytan. Den kommer att förbli på metallytan och formar dragande partiklar i slutet av repan. Därför kan det övervägas att bildningen av grovade partiklar huvudsakligen är relaterad till aluminium som håller sig till formbältet. De heterogena faserna som är fördelade runt den kan komma från smörjolja, oxider eller dammpartiklar, såväl som föroreningar som föras av den grova ytan på götet.
Antalet drag i 6005A -testresultaten är emellertid mindre och graden är lättare. Å ena sidan beror det på att avfasning vid utgången av mögelbältet och den noggranna poleringen av arbetsbältet för att minska tjockleken på aluminiumskiktet; Å andra sidan är det relaterat till överskottet av SI -innehåll.
Enligt resultaten av de direkta lässpektralkompositionerna kan man se att utöver Si i kombination med Mg Mg2SI visas den återstående Si i form av ett enkelt ämne.
2.2 Små partiklar på ytan
Under visuell inspektion med låg förstörelse är partiklarna små (≤0,5 mm), inte släta vid beröringen, har en skarp känsla och följer profilens yta. Observeras under 100x är små partiklar på ytan slumpmässigt fördelade, och det finns små storlekar partiklar fästa vid 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 cirka 15 μm och de små partiklarna är cirka 5 μm.
Genom sammansättningsanalysen av 6060 -legeringsytpartiklarna 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. Kompositionen för 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 -innehållet i 6060 själv är lågt är motsvarande Si- och Fe -innehåll i ytpartiklarna också låga; C -innehållet i 6060 partiklar är relativt lågt.
Ytpartiklar kanske inte är enstaka små partiklar, men kan också existera i form av aggregeringar av många små partiklar med olika former, och massprocenten av olika element i olika partiklar varierar. Det tros att partiklarna huvudsakligen består av två typer. Den ena är fällningar såsom Alfesi och Elemental Si, som härstammar från hög smältpunktföroreningsfaser såsom Feal3 eller Alfesi (MN) i götet, eller utfällningsfaser under extruderingsprocessen. Den andra är vidhäftande främmande ämnen.
2.3 Effekt av ytråhet av göt
Under testet konstaterades att den bakre ytan på 6005A gjutstången var grov och färgad med damm. Det fanns två gjutstänger med de djupaste vändverktygsmärkena på lokala platser, vilket motsvarade en signifikant ökning av antalet drag efter extrudering, och storleken på en enda drag var större, såsom visas i figur 7.
6005A gjutstången har ingen svarv, så ytråheten är låg och antalet dragningar reduceras. Eftersom det inte finns någon överskott av skärvätska fäst vid gjutstången, reduceras C -innehållet i motsvarande partiklar. Det bevisas att vändmärken på ytan av gjutstången kommer att förvärra dragning och partikelbildning i viss utsträckning.
3 Diskussion
(1) Komponenterna i dragningsfel är i princip desamma som matrisen. Det är de främmande partiklarna, gammal hud på ytan av götet och andra föroreningar som ackumuleras i extruderingsfatväggen eller det döda området på formen under extruderingsprocessen, som föras till metallytan eller aluminiumskiktet på formen som arbetar som arbetar bälte. När produkten rinner framåt orsakas ytskrapor, 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 förekommer ibland som enstaka små partiklar och finns ibland i aggregerad form. Deras sammansättning skiljer sig uppenbarligen från matrisen 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 dras man ut att ytpartiklarna kommer från två källor: en är fällande som alfesi och elementär Si, och föroreningar som O och C följs vid ytan; Den andra är vidhäftande främmande ämnen. Partiklarna är korroderade bort efter oxidation. På grund av deras lilla storlek har de ingen eller liten inverkan på ytan.
(3) Partiklar som är rika på C- och O -element kommer främst från smörjolja, damm, jord, luft, etc. vidhäftade vid götytan. Huvudkomponenterna i smörjolja är C, O, H, S, etc., och huvudkomponenten i damm och jord är SiO2. O -innehållet i ytpartiklarna är i allmänhet högt. Eftersom partiklarna är i högtemperaturläge omedelbart efter att ha lämnat arbetsbältet, och på grund av partiklarnas stora specifika ytarea, adsorberar de lätt O -atomer i luften och orsakar oxidation efter kontakt med luften, vilket resulterar i en högre O innehåll än matrisen.
(4) Fe, Si, etc. kommer främst från oxiderna, gamla skala och föroreningsfaser i götet (hög smältpunkt eller andra fas som inte helt elimineras genom homogenisering). Fe -elementet härstammar från Fe i aluminiumgöt, bildar hög smältpunktföroreningsfaser såsom Feal3 eller Alfesi (MN), som inte kan lösas i fast lösning under homogeniseringsprocessen, eller inte helt omvandlas; Si finns i aluminiummatrisen i form av MG2SI eller en övermättad fast lösning av SI under gjutningsprocessen. Under den heta extruderingsprocessen för gjutstången kan överskott av Si fälla ut. Lösligheten för Si i aluminium är 0,48% vid 450 ° C och 0,8% (viktprocent) vid 500 ° C. Överskottet av SI i 6005 är cirka 0,41%, och den utfällda SI kan vara aggregering och nederbörd orsakad av koncentrationsfluktuationer.
(5) Aluminium som håller sig till formbältet är den främsta orsaken till dragning. Extrudering dör är en högtemperatur och högtrycksmiljö. Metallflödesfriktion kommer att öka temperaturen på formbältet på formen och bildar ett "klibbigt aluminiumskikt" vid framkant av arbetsbältets ingång.
Samtidigt är överskott av Si och andra element såsom MN och CR i aluminiumlegeringen enkla att bilda ersättningsfasta lösningar med Fe, som kommer att främja bildandet av ett "klibbigt aluminiumskikt" vid ingången till mögelarbetszonen. Metallen som strömmar genom det "klibbiga aluminiumskiktet" tillhör inre friktion (glidskjuvning inuti metallen). Metallen deformeras och härdar på grund av inre friktion, som främjar den underliggande metallen och formen att hålla sig ihop. Samtidigt deformeras formbältet till en trompetform på grund av trycket, och det klibbiga aluminium som bildas av den banbrytande delen av arbetsbältet som kontaktar profilen liknar det banbrytande verktyget.
Bildningen av klibbig aluminium är en dynamisk process för tillväxt och utsläpp. Partiklar tas ständigt fram av profilen. Står till ytan på profilen och bildar dragfel. Om det rinner direkt ut ur arbetsbältet och adsorberas omedelbart på ytan av profilen, kallas de små partiklarna termiskt vid ytan ”adsorptionspartiklar”. Om vissa partiklar kommer att brytas av den extruderade aluminiumlegeringen, kommer vissa partiklar att hålla sig till ytan på arbetsbältet när de passerar genom arbetsbältet och orsakar repor på ytan på profilen. Svansänden är den staplade aluminiummatrisen. När det finns mycket aluminium fast i mitten av arbetsbältet (bindningen är stark) kommer det att förvärra ytskrapor.
(6) Extruderingshastigheten har ett stort inflytande på dragning. Påverkan 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 linjerna ökar. Extruderingshastigheten bör hållas så stabil som möjligt för att undvika plötsliga hastighetsförändringar. Överdriven extruderingshastighet och hög utloppstemperatur kommer att leda till ökad friktion och allvarlig partikeldragning. Den specifika mekanismen för påverkan av extruderingshastighet på det dragande fenomenet kräver efterföljande uppföljning och verifiering.
(7) Gjutstångens ytkvalitet är också en viktig faktor som påverkar de dragande partiklarna. Ytan på gjutstången är grov, med sågande burrs, oljefläckar, damm, korrosion etc., som alla ökar tendensen att dra partiklar.
4 Slutsats
(1) sammansättningen av dragfel överensstämmer med matrisen; Sammansättningen av partikelpositionen skiljer sig uppenbarligen från matrisen, huvudsakligen innehåller O-, C-, Fe- och Si -element.
(2) Att dra partikelfel orsakas huvudsakligen av aluminium som håller sig vid formbältet. Alla faktorer som främjar aluminium som håller sig till formbältet kommer att orsaka dragfel. På förutsättningen att säkerställa gjutstångens kvalitet har genereringen av dragande partiklar ingen direkt inverkan på legeringssammansättningen.
(3) Korrekt enhetlig brandbehandling är fördelaktig för att minska ytdragningen.
Posttid: september-10-2024
