Während des Extrusionsprozesses von extrudierten Materialien von Aluminiumlegierung, insbesondere Aluminiumprofilen, tritt häufig ein „Lochfraß“ -Fehler auf der Oberfläche auf. Die spezifischen Manifestationen umfassen sehr kleine Tumoren mit unterschiedlichen Dichten, Tailing und offensichtlichen Handgefühl mit einem stacheligen Gefühl. Nach der Oxidation oder einer elektrophoretischen Oberflächenbehandlung erscheinen sie häufig als schwarze Granulat, die an der Oberfläche des Produkts haften.
Bei der Extrusionsproduktion von Großabschnitt-Profilen tritt dieser Defekt eher auf den Einfluss der Ingot-Struktur, der Extrusionstemperatur, der Extrusionsgeschwindigkeit, der Formkomplexität usw. auf. Profiloberflächenvorbehandlungsprozess, insbesondere der Alkali-Ätzprozess, während eine kleine Anzahl von großgrößen, fest angehaltenen Partikeln auf der Profiloberfläche verbleiben, was die Erscheinungsqualität des Endprodukts beeinflusst.
In gewöhnlichen Produkten für Tür- und Fensterprofile akzeptieren Kunden im Allgemeinen geringfügige Mistfehler, aber für industrielle Profile, die eine gleichmäßige Betonung mechanischer Eigenschaften und dekorativer Leistung oder mehr Betonung auf dekorative Leistung erfordern, akzeptieren Kunden diesen Defekt im Allgemeinen nicht, insbesondere auf Mistdefekte, die sind unvereinbar mit der unterschiedlichen Hintergrundfarbe.
Um den Bildungsmechanismus von groben Partikeln zu analysieren, wurden die Morphologie und Zusammensetzung der Defektorte unter verschiedenen Legierungszusammensetzungen und Extrusionsprozessen analysiert, und die Unterschiede zwischen den Defekten und der Matrix wurden verglichen. Eine vernünftige Lösung zur effektiven Lösung der groben Partikel wurde vorgestellt und ein Versuchstest durchgeführt.
Um die Lochfraßdefekte von Profilen zu lösen, ist es notwendig, den Bildungsmechanismus von Lochfraßfehlern zu verstehen. Während des Extrusionsprozesses ist Aluminium, das sich am Sterbungsgürtel hält, die Hauptursache für Lochfraßdefekte auf der Oberfläche extrudierter Aluminiummaterialien. Dies liegt daran, dass der Extrusionsprozess von Aluminium bei einer hohen Temperatur von etwa 450 ° C durchgeführt wird. Wenn die Auswirkungen von Deformationswärme und Reibungswärme zugegeben werden, ist die Metalltemperatur höher, wenn es aus dem Würfelloch fließt. Wenn das Produkt aufgrund der hohen Temperatur aus dem Loch fließt, steckt ein Phänomen aus Aluminium zwischen Metall und Schimmelpackgürtel.
Die Form dieser Bindung ist häufig: ein wiederholter Bindungsprozess - Riss - Bindung - erneut reißen und das Produkt nach vorne fließt, was zu vielen kleinen Gruben auf der Oberfläche des Produkts führt.
Dieses Bindungsphänomen hängt mit Faktoren wie der Qualität des Ingots, dem Oberflächenzustand des Formgürtels, der Extrusionstemperatur, der Extrusionsgeschwindigkeit, dem Deformationsgrad und dem Deformationswiderstand des Metalls zusammen.
1 Testmaterialien und -methoden
Durch die vorläufige Forschung erfuhren wir, dass Faktoren wie metallurgische Reinheit, Formstatus, Extrusionsprozess, Inhaltsstoffe und Produktionsbedingungen die oberflächengerauten Partikel beeinflussen können. Im Test wurden zwei Legierungsstangen, 6005A und 6060, verwendet, um denselben Abschnitt zu extrudieren. Die Morphologie und Zusammensetzung der aufgerauten Partikelpositionen wurde durch direktes Lesenspektrometer und SEM -Nachweisverfahren analysiert und mit der umgebenden normalen Matrix verglichen.
Um die Morphologie der beiden Defekte von Mist und Partikeln klar zu unterscheiden, werden sie wie folgt definiert:
(1) Mistdefekte oder Ziehfehler sind eine Art Punktdefekt, der ein unregelmäßiger kaulpolischer oder punktartiger Kratzerfehler ist, der auf der Oberfläche des Profils erscheint. Der Defekt beginnt vom Kratzstreifen und endet, wenn der Defekt abfällt und sich am Ende der Kratzlinie in Metallbohnen ansammelt. Die Größe des Mistdefekts beträgt im Allgemeinen 1 bis 5 mm und wird nach Oxidationsbehandlung dunkel schwarz, was letztendlich das Erscheinungsbild des Profils beeinflusst, wie im roten Kreis in Abbildung 1 gezeigt.
(2) Oberflächenpartikel werden auch Metallbohnen oder Adsorptionspartikel bezeichnet. Die Oberfläche des Aluminiumlegierungsprofils ist mit kugelförmigen grau-schwarzen Hartmetallpartikeln angebracht und hat eine lose Struktur. Es gibt zwei Arten von Aluminiumlegierungsprofilen: diejenigen, die abgewischt werden können, und diejenigen, die nicht abgewischt werden können. Die Größe beträgt im Allgemeinen weniger als 0,5 mm und fühlt sich rau an. Es gibt keinen Kratzer im vorderen Abschnitt. Nach der Oxidation unterscheidet es sich nicht viel von der Matrix, wie im gelben Kreis in Abbildung 1 gezeigt.
2 Testergebnisse und Analyse
2.1 Oberflächenbezug Defekte
Abbildung 2 zeigt die mikrostrukturelle Morphologie des Ziehfehlers auf der Oberfläche der 6005A -Legierung. Es gibt stufenähnliche Kratzer im vorderen Teil des Ziehens, und sie enden mit gestapelten Knötchen. Nachdem die Knötchen angezeigt wurden, kehrt die Oberfläche wieder normal. Die Position des Aufbaufehlers ist nicht glatt, hat ein scharfe, heikläische Gefühl und hält sich an der Oberfläche des Profils an oder sammelt sich an. Während des Extrusionstests wurde beobachtet, dass die Ziehmorphologie von 6005A- und 6060 extrudierten Profilen ähnlich ist und das Heck -Ende des Produkts mehr als das Kopfende ist; Der Unterschied besteht darin, dass die Gesamt -Ziehgröße von 6005a kleiner ist und die Kratztiefe geschwächt wird. Dies kann mit Änderungen der Legierungszusammensetzung, des Gussstabzustands und der Schimmelpilzbedingungen zusammenhängen. Unter 100x beobachtet, befinden sich offensichtliche Kratzspuren am vorderen Ende des Ziehbereichs, der entlang der Extrusionsrichtung verlängert ist, und die Form der endgültigen Knotenpartikel ist unregelmäßig. Bei 500X hat das vordere Ende der Ziehoberfläche stufenweise Kratzer entlang der Extrusionsrichtung (die Größe dieses Defekts beträgt etwa 120 μm), und es gibt offensichtliche Stapelmarkierungen an den Knotenpartikeln am Heck-Ende.
Um die Ursachen für das Ziehen zu analysieren, wurden direktes Lesenspektrometer und EDX verwendet, um die Komponentenanalyse an den Defektpositionen und die Matrix der drei Legierungskomponenten durchzuführen. Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse des 6005A -Profils. Die EDX -Ergebnisse zeigen, dass die Zusammensetzung der Stapelposition der Ziehpartikel im Grunde ähnlich der der Matrix ist. Darüber hinaus werden einige feine Verunreinigungspartikel in und um den Ziehfehler angesammelt, und die Verunreinigungspartikel enthalten C, O (oder Cl) oder Fe, Si und S.
Die Analyse der Aufautendefekte von fein oxidierten extrudierten Profilen von 6005A zeigt, dass die Ziehpartikel groß sind (1-5 mm), die Oberfläche meist gestapelt ist und auf dem vorderen Abschnitt Schritt-ähnliche Kratzer aufweisen; Die Zusammensetzung liegt in der Nähe der Al -Matrix, und es wird heterogene Phasen mit Fe, Si, C und O geben, die um sie verteilt sind. Es zeigt, dass der Mechanismus der Ziehbildung der drei Legierungen gleich ist.
Während des Extrusionsprozesses führt die Metallströmungsreibung dazu, dass die Temperatur des Formgürtels ansteigt und eine „klebrige Aluminiumschicht“ an der Schneidekante des Arbeitsgurtseingangs bildet. Gleichzeitig können überschüssige Si und andere Elemente wie Mn und CR in der Aluminiumlegierung mit FE feste Ersatzlösungen bilden, die die Bildung einer „klebrigen Aluminiumschicht“ am Eingang der Schimmelpilzarbeitszone fördern.
Wenn das Metall nach vorne fließt und sich gegen den Arbeitsgürtel reibt, erfolgt an einer bestimmten Position ein Hubkolbenphänomen aus kontinuierlichem Bindungsbindung, wodurch das Metall an dieser Position kontinuierlich überlagert wird. Wenn die Partikel auf eine bestimmte Größe zunehmen, wird sie von dem fließenden Produkt weggezogen und bildet Kratzspuren auf der Metalloberfläche. Es bleibt auf der Metalloberfläche und bildet am Ende des Kratzers Partikel. Daher kann berücksichtigt werden, dass die Bildung von aufgerauten Partikeln hauptsächlich mit dem Aluminium zusammenhängt, der am Schimmelpilzarbeitsgürtel klebt. Die um sie herum verteilten heterogenen Phasen können aus Schmieröl, Oxiden oder Staubpartikeln sowie von Verunreinigungen von der rauen Oberfläche des Ingots stammen.
Die Anzahl der Ziehungen in den 6005A -Testergebnissen ist jedoch kleiner und der Grad leichter. Einerseits liegt es an der Abkleidung am Ausgang des Schimmelpilzgürtels und dem sorgfältigen Polieren des Arbeitsgurts, um die Dicke der Aluminiumschicht zu verringern. Andererseits hängt es mit dem überschüssigen SI -Inhalt zusammen.
Nach den Ergebnissen der direkten Leseberichtungszusammensetzung ist ersichtlich, dass zusätzlich zu Si in Kombination mit MG MG2SI die verbleibende Si in Form einer einfachen Substanz erscheint.
2.2 Kleine Partikel auf der Oberfläche
Bei visueller Inspektion mit niedriger Magnifizierung sind die Partikel klein (≤ 0,5 mm), nicht glatt, haben ein scharfes Gefühl und haften an der Oberfläche des Profils. Unter 100x beobachtet werden kleine Partikel auf der Oberfläche zufällig verteilt, und an der Oberfläche befinden sich kleine Partikel, unabhängig davon, ob Kratzer vorhanden sind oder nicht.
Bei 500x, egal ob es offensichtliche stufenähnliche Kratzer an der Oberfläche entlang der Extrusionsrichtung gibt, sind noch viele Partikel befestigt und die Partikelgrößen variieren. Die größte Partikelgröße beträgt etwa 15 μm und die kleinen Partikel sind etwa 5 μm.
Durch die Zusammensetzungsanalyse der 6060 -Legierungsoberflächenpartikel und der intakten Matrix bestehen die Partikel hauptsächlich aus O-, C-, Si- und Fe -Elementen, und der Aluminiumgehalt ist sehr niedrig. Fast alle Partikel enthalten O- und C -Elemente. Die Zusammensetzung jedes Teilchens ist leicht unterschiedlich. Unter ihnen sind die A -Partikel nahe 10 μm, was signifikant höher ist als die Matrix SI, Mg und O; In C -Partikeln sind Si, O und CL offensichtlich höher; Partikel D und F enthalten hohe Si, O und Na; Partikel E enthalten Si, Fe und O; H-Partikel sind Fe-haltige Verbindungen. Die Ergebnisse von 6060 Partikeln ähneln diesem, aber da der SI- und Fe -Gehalt in 6060 selbst gering ist, sind der entsprechende Si- und Fe -Gehalt in den Oberflächenpartikeln ebenfalls niedrig. Der C -Gehalt in 6060 Partikeln ist relativ niedrig.
Oberflächenpartikel sind möglicherweise keine einzelnen kleinen Partikel, können aber auch in Form von Aggregationen vieler kleiner Partikel mit unterschiedlichen Formen existieren, und der Massenprozentsatz verschiedener Elemente in verschiedenen Partikeln variiert. Es wird angenommen, dass die Partikel hauptsächlich aus zwei Typen bestehen. Man ist Niederschläge wie Alfesi und elementares Si, die aus Phasen mit hoher Schmelzpunktverunreinigung wie FEAL3 oder Alfesi (Mn) im Ingot stammen oder Phasen während des Extrusionsprozesses ausfällt. Der andere ist anhaftend fremd.
2.3 Effekt der Oberflächenrauheit des Ingots
Während des Tests wurde festgestellt, dass die hintere Oberfläche der 6005A -Gussstangendrehmaschine rau und mit Staub gefärbt war. Es gab zwei Gussstäbe mit den tiefsten Drehwerkzeugmarkierungen an lokalen Stellen, die einer signifikanten Zunahme der Anzahl der Ziehungen nach der Extrusion entsprachen, und die Größe eines einzelnen Zuges war größer, wie in Abbildung 7 gezeigt.
Die 6005A -Gussstange hat keine Drehmaschine, so dass die Oberflächenrauheit niedrig ist und die Anzahl der Ziehungen verringert wird. Da an den Drehspuren der Gussstange keine überschüssigen Schneidflüssigkeit befestigt ist, wird der C -Gehalt in den entsprechenden Partikeln verringert. Es ist bewiesen, dass die Drehmarken auf der Oberfläche der Gussstange das Ziehen und die Partikelbildung bis zu einem gewissen Grad verschlimmern.
3 Diskussion
(1) Die Komponenten von Ziehfehlern sind im Grunde genommen die gleichen wie die der Matrix. Es sind die Fremdpartikel, die alte Haut auf der Oberfläche des Ingots und andere Verunreinigungen, die sich während des Extrusionsprozesses in der Extrusionslaufwand oder in der toten Fläche der Form angesammelt haben, die an die Metalloberfläche oder die Aluminiumschicht der Form der Form gebracht werden Gürtel. Wenn das Produkt nach vorne fließt, werden Oberflächenkratzer verursacht, und wenn sich das Produkt auf eine bestimmte Größe ansammelt, wird es vom Produkt zum Ziehen herausgenommen. Nach der Oxidation wurde das Ziehen korrodiert, und aufgrund ihrer großen Größe gab es dort pitähnliche Defekte.
(2) Oberflächenpartikel erscheinen manchmal als einzelne kleine Partikel und existieren manchmal in aggregierter Form. Ihre Komposition unterscheidet sich offensichtlich von der der Matrix und enthält hauptsächlich O-, C-, Fe- und Si -Elemente. Einige der Partikel werden von O- und C -Elementen dominiert, und einige Partikel werden von O, C, Fe und Si dominiert. Daher wird gefolgert, dass die Oberflächenpartikel aus zwei Quellen stammen: Einer ist Ausfälle wie Alfesi und elementarer Si, und Verunreinigungen wie O und C werden an der Oberfläche eingehalten; Der andere ist anhaftend fremd. Die Partikel werden nach Oxidation korrodiert. Aufgrund ihrer geringen Größe haben sie keinen oder nur geringen Einfluss auf die Oberfläche.
. Die Hauptbestandteile des Schmieröls sind C, O, H, S usw., und die Hauptbestandtheit von Staub und Boden ist SiO2. Der O -Gehalt der Oberflächenpartikel ist im Allgemeinen hoch. Da sich die Partikel unmittelbar nach dem Verlassen des Arbeitsgurts in einem hohen Temperaturzustand befinden und aufgrund der großen spezifischen Oberfläche der Partikel leicht adsorbieren, adorgeten sie O -Atome in der Luft und verursachen Oxidation nach dem Kontakt mit der Luft, was zu einem höheren O führt Inhalt als die Matrix.
(4) Fe, Si usw. stammen hauptsächlich aus den Oxiden, der alten Skala und der Verunreinigungsphasen im Ingot (hohe Schmelzpunkt oder zweite Phase, die durch Homogenisierung nicht vollständig beseitigt wird). Das FE -Element stammt aus Fe in Aluminium -Pergots und bildet Phasen wie FEAL3 oder Alfesi (MN), die während des Homogenisierungsprozesses nicht in fester Lösung gelöst werden können oder nicht vollständig umgewandelt werden können. SI existiert in der Aluminiummatrix in Form von MG2SI oder einer übersättigten festen Lösung von Si während des Gussprozesses. Während des heißen Extrusionsprozesses der Gussstange kann überschüssiger Si ausfallen. Die Löslichkeit von Si im Aluminium beträgt 0,48% bei 450 ° C und 0,8% (Gew .-%) bei 500 ° C. Der überschüssige Si -Gehalt in 6005 beträgt etwa 0,41%, und der ausgefällte Si kann eine Aggregation und Ausfällung sein, die durch Konzentrationsschwankungen verursacht wird.
. Die Extrusionsstempel ist eine Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung. Die Reibung für Metallströmungen erhöht die Temperatur des Arbeitsgürtels der Form und bildet eine „klebrige Aluminiumschicht“ an der Schneidekante des Arbeitsgurtseingangs.
Gleichzeitig können überschüssige Si und andere Elemente wie Mn und CR in der Aluminiumlegierung mit FE feste Ersatzlösungen bilden, die die Bildung einer „klebrigen Aluminiumschicht“ am Eingang der Schimmelpilzarbeitszone fördern. Das Metall, das durch die „klebrige Aluminiumschicht“ fließt, gehört zur inneren Reibung (schiebende Schere im Metall). Das Metall verformt sich und verhärtet aufgrund der inneren Reibung, die das darunter liegende Metall und die Form fördern, um zusammenzukleben. Gleichzeitig wird der Formgürtel des Formbaus aufgrund des Drucks in eine Trompetenform deformiert, und das klebrige Aluminium, das vom Schneiderteil des Arbeitsgürtels mit dem Profil kontaktiert wird, ähnelt der Schneidekante eines Drehwerkzeugs.
Die Bildung von klebrigem Aluminium ist ein dynamischer Prozess des Wachstums und des Abgießens. Partikel werden ständig vom Profil herausgebracht. Wenn es direkt aus dem Arbeitsgürtel fließt und sofort auf der Oberfläche des Profils adsorbiert wird, werden die kleinen Partikel thermisch an der Oberfläche als „Adsorptionspartikel“ bezeichnet. Wenn einige Partikel durch die extrudierte Aluminiumlegierung unterbrochen werden, haften einige Partikel beim Durchlaufen des Arbeitsgürtels an der Oberfläche des Arbeitsgürtels und verursachen Kratzer auf der Oberfläche des Profils. Das Heck -Ende ist die gestapelte Aluminiummatrix. Wenn in der Mitte des Arbeitsgürtels viel Aluminium steckt (die Bindung ist stark), verschlimmert sie Oberflächenkratzer.
(6) Die Extrusionsgeschwindigkeit hat einen großen Einfluss auf das Ziehen. Der Einfluss der Extrusionsgeschwindigkeit. In Bezug auf die verfolgte 6005 Legierung steigt die Extrusionsgeschwindigkeit innerhalb des Testbereichs, die Auslasstemperatur steigt und die Anzahl der Oberflächenzahlenpartikel steigt und wird mit zunehmender mechanischer Linien schwerer. Die Extrusionsgeschwindigkeit sollte so stabil wie möglich gehalten werden, um plötzliche Geschwindigkeitsänderungen zu vermeiden. Übermäßige Extrusionsgeschwindigkeit und hohe Auslasstemperatur führen zu einer erhöhten Reibung und einem schwerwiegenden Teilchenziehen. Der spezifische Mechanismus der Auswirkung der Extrusionsgeschwindigkeit auf das Ziehphänomen erfordert eine nachfolgende Nachuntersuchung und Überprüfung.
(7) Die Oberflächenqualität des Gussstabes ist auch ein wichtiger Faktor, der die Ziehpartikel beeinflusst. Die Oberfläche der Gussstange ist rau, mit Sägenburgen, Ölflecken, Staub, Korrosion usw., die alle die Tendenz des Ziehens von Partikeln erhöhen.
4 Schlussfolgerung
(1) Die Zusammensetzung von Ziehfehlern stimmt mit der der Matrix überein; Die Zusammensetzung der Partikelposition unterscheidet sich offensichtlich von der der Matrix, die hauptsächlich O-, C-, Fe- und Si -Elemente enthält.
. Alle Faktoren, die Aluminium fördern, die am Schimmelpackungsgürtel kleben, führen zu Ziehfehlern. Bei der Voraussetzung, die Qualität der Gussstab zu gewährleisten, hat die Erzeugung von Partikeln keinen direkten Einfluss auf die Legierungszusammensetzung.
(3) Eine ordnungsgemäße einheitliche Brandbehandlung ist vorteilhaft für die Reduzierung des Oberflächenzogs.
Postzeit: Sep-10-2024
