Sa panahon ng proseso ng pagpilit ng aluminyo haluang metal extruded materyales, lalo na aluminyo profile, isang "pitting" depekto madalas na nangyayari sa ibabaw. Kasama sa mga partikular na pagpapakita ang napakaliit na mga tumor na may iba't ibang densidad, buntot, at halatang pakiramdam ng kamay, na may matinik na pakiramdam. Pagkatapos ng oksihenasyon o electrophoretic surface treatment, madalas silang lumilitaw bilang mga itim na butil na nakadikit sa ibabaw ng produkto.
Sa paggawa ng extrusion ng mga malalaking-section na profile, ang depektong ito ay mas malamang na mangyari dahil sa impluwensya ng istraktura ng ingot, temperatura ng extrusion, bilis ng extrusion, pagiging kumplikado ng amag, atbp. Karamihan sa mga pinong particle ng pitted defects ay maaaring alisin sa panahon ng proseso ng pretreatment sa ibabaw ng profile, lalo na ang proseso ng pag-ukit ng alkali, habang ang isang maliit na bilang ng mga malalaking sukat, matatag na nakadikit na mga particle ay nananatili sa ibabaw ng profile, na nakakaapekto sa kalidad ng hitsura ng huling produkto.
Sa ordinaryong mga produkto ng profile sa pinto at bintana ng gusali, ang mga customer ay karaniwang tumatanggap ng mga maliliit na pitted na depekto, ngunit para sa mga pang-industriyang profile na nangangailangan ng pantay na diin sa mga mekanikal na katangian at pandekorasyon na pagganap o higit na diin sa pandekorasyon na pagganap, ang mga customer ay karaniwang hindi tumatanggap ng depektong ito, lalo na ang mga pitted na depekto na hindi naaayon sa iba't ibang kulay ng background.
Upang pag-aralan ang mekanismo ng pagbuo ng mga magaspang na particle, ang morpolohiya at komposisyon ng mga lokasyon ng depekto sa ilalim ng iba't ibang mga komposisyon ng haluang metal at mga proseso ng pagpilit ay nasuri, at ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga depekto at ang matrix ay inihambing. Isang makatwirang solusyon upang epektibong malutas ang mga magaspang na particle ay iniharap, at isang pagsubok na pagsubok ang isinagawa.
Upang malutas ang mga depekto ng pitting ng mga profile, kinakailangan upang maunawaan ang mekanismo ng pagbuo ng mga depekto sa pitting. Sa panahon ng proseso ng pagpilit, ang aluminum na dumidikit sa die working belt ay ang pangunahing sanhi ng pitting defects sa ibabaw ng extruded aluminum materials. Ito ay dahil ang proseso ng pagpilit ng aluminyo ay isinasagawa sa isang mataas na temperatura na humigit-kumulang 450°C. Kung ang mga epekto ng deformation heat at friction heat ay idinagdag, ang temperatura ng metal ay tataas kapag ito ay umaagos palabas ng die hole. Kapag ang produkto ay umaagos sa labas ng butas ng mamatay, dahil sa mataas na temperatura, mayroong isang kababalaghan ng aluminyo na dumidikit sa pagitan ng metal at ang sinturon na nagtatrabaho ng amag.
Ang anyo ng pagbubuklod na ito ay madalas: isang paulit-ulit na proseso ng pagbubuklod – pagpunit – pagbubuklod – pagpunit muli, at ang produkto ay dumadaloy pasulong, na nagreresulta sa maraming maliliit na hukay sa ibabaw ng produkto.
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng pagbubuklod ay nauugnay sa mga kadahilanan tulad ng kalidad ng ingot, ang kondisyon sa ibabaw ng sinturon ng pagtatrabaho ng amag, temperatura ng extrusion, bilis ng pagpilit, antas ng pagpapapangit, at ang paglaban sa pagpapapangit ng metal.
1 Mga materyales at pamamaraan ng pagsubok
Sa pamamagitan ng paunang pananaliksik, nalaman namin na ang mga salik gaya ng metalurhiko na kadalisayan, katayuan ng amag, proseso ng pag-extrusion, mga sangkap, at mga kondisyon ng produksyon ay maaaring makaapekto sa mga magaspang na particle sa ibabaw. Sa pagsubok, dalawang haluang metal rods, 6005A at 6060, ay ginamit upang i-extrud ang parehong seksyon. Ang morpolohiya at komposisyon ng mga magaspang na posisyon ng butil ay nasuri sa pamamagitan ng direktang pagbabasa ng spectrometer at mga pamamaraan ng pagtuklas ng SEM, at inihambing sa nakapaligid na normal na matrix.
Upang malinaw na makilala ang morpolohiya ng dalawang depekto ng pitted at particle, ang mga ito ay tinukoy bilang mga sumusunod:
(1) Pitted defects o pulling defects ay isang uri ng point defect na isang hindi regular na tadpole-like o point-like scratch defect na lumalabas sa ibabaw ng profile. Ang depekto ay nagsisimula sa scratch stripe at nagtatapos sa pagkahulog ng depekto, na naipon sa metal beans sa dulo ng scratch line. Ang laki ng pitted defect ay karaniwang 1-5mm, at ito ay nagiging madilim na itim pagkatapos ng oxidation treatment, na sa huli ay nakakaapekto sa hitsura ng profile, tulad ng ipinapakita sa pulang bilog sa Figure 1.
(2) Ang mga surface particle ay tinatawag ding metal beans o adsorption particle. Ang ibabaw ng profile ng aluminyo haluang metal ay nakakabit sa spherical gray-black hard metal particle at may maluwag na istraktura. Mayroong dalawang uri ng mga profile ng aluminyo na haluang metal: ang mga maaaring punasan at ang mga hindi maaaring punasan. Ang laki ay karaniwang mas mababa sa 0.5mm, at parang magaspang sa pagpindot. Walang gasgas sa front section. Pagkatapos ng oksihenasyon, hindi ito gaanong naiiba sa matrix, tulad ng ipinapakita sa dilaw na bilog sa Figure 1.
2 Mga resulta ng pagsusulit at pagsusuri
2.1 Mga depekto sa paghila sa ibabaw
Ipinapakita ng Figure 2 ang microstructural morphology ng pulling defect sa ibabaw ng 6005A alloy. May mga step-like scratches sa harap na bahagi ng paghila, at nagtatapos ang mga ito sa mga stacked nodules. Matapos lumitaw ang mga nodule, ang ibabaw ay bumalik sa normal. Ang lokasyon ng roughening defect ay hindi makinis sa pagpindot, may matalim na matinik na pakiramdam, at nakadikit o naipon sa ibabaw ng profile. Sa pamamagitan ng extrusion test, napagmasdan na ang paghila ng morphology ng 6005A at 6060 extruded profile ay magkatulad, at ang buntot na dulo ng produkto ay higit pa sa dulo ng ulo; ang pagkakaiba ay ang kabuuang laki ng paghila ng 6005A ay mas maliit at ang lalim ng scratch ay humina. Maaaring nauugnay ito sa mga pagbabago sa komposisyon ng haluang metal, estado ng cast rod, at mga kondisyon ng amag. Naobserbahan sa ilalim ng 100X, may mga halatang scratch mark sa front end ng pulling area, na pinahaba sa direksyon ng extrusion, at ang hugis ng mga final nodule particle ay hindi regular. Sa 500X, ang front end ng pulling surface ay may mga step-like scratches sa direksyon ng extrusion (ang laki ng depektong ito ay humigit-kumulang 120 μm), at may mga halatang stacking mark sa nodular particle sa dulo ng buntot.
Upang pag-aralan ang mga sanhi ng paghila, ang direktang pagbabasa ng spectrometer at EDX ay ginamit upang magsagawa ng pagsusuri ng bahagi sa mga lokasyon ng depekto at matrix ng tatlong bahagi ng haluang metal. Ipinapakita ng talahanayan 1 ang mga resulta ng pagsubok ng 6005A profile. Ang mga resulta ng EDX ay nagpapakita na ang komposisyon ng stacking position ng mga pulling particle ay karaniwang katulad ng sa matrix. Bilang karagdagan, ang ilang maliliit na particle ng karumihan ay naipon sa loob at paligid ng paghila ng depekto, at ang mga particle ng karumihan ay naglalaman ng C, O (o Cl), o Fe, Si, at S.
Ang pagtatasa ng mga roughening defects ng 6005A fine oxidized extruded profiles ay nagpapakita na ang paghila ng mga particle ay malaki sa laki (1-5mm), ang ibabaw ay halos nakasalansan, at may mga step-like na gasgas sa front section; Ang komposisyon ay malapit sa Al matrix, at magkakaroon ng mga heterogenous phase na naglalaman ng Fe, Si, C, at O na ipinamamahagi sa paligid nito. Ipinapakita nito na ang mekanismo ng paghila ng pagbuo ng tatlong haluang metal ay pareho.
Sa panahon ng proseso ng extrusion, ang alitan ng daloy ng metal ay magiging sanhi ng pagtaas ng temperatura ng sinturon na nagtatrabaho sa amag, na bumubuo ng isang "malagkit na aluminyo na layer" sa cutting edge ng pasukan ng working belt. Kasabay nito, ang labis na Si at iba pang mga elemento tulad ng Mn at Cr sa aluminyo haluang metal ay madaling bumuo ng kapalit na solidong solusyon na may Fe, na magsusulong ng pagbuo ng isang "sticky aluminum layer" sa pasukan ng mold working zone.
Habang ang metal ay umaagos pasulong at kuskusin laban sa work belt, isang reciprocating phenomenon ng tuluy-tuloy na bonding-tearing-bonding ay nangyayari sa isang partikular na posisyon, na nagiging sanhi ng metal na patuloy na nakapatong sa posisyong ito. Kapag ang mga particle ay tumaas sa isang tiyak na laki, ito ay hihilahin ng dumadaloy na produkto at bubuo ng mga scratch mark sa ibabaw ng metal. Ito ay mananatili sa ibabaw ng metal at bubuo ng paghila ng mga particle sa dulo ng scratch. samakatuwid, maaari itong isaalang-alang na ang pagbuo ng mga magaspang na particle ay pangunahing nauugnay sa aluminyo na dumikit sa sinturon ng pagtatrabaho ng amag. Ang mga heterogenous phase na ipinamamahagi sa paligid nito ay maaaring nagmula sa lubricating oil, oxides o dust particle, pati na rin ang mga impurities na dala ng magaspang na ibabaw ng ingot.
Gayunpaman, ang bilang ng mga paghila sa mga resulta ng pagsubok sa 6005A ay mas maliit at ang antas ay mas magaan. Sa isang banda, ito ay dahil sa chamfering sa labasan ng amag nagtatrabaho belt at ang maingat na buli ng nagtatrabaho belt upang mabawasan ang kapal ng aluminyo layer; sa kabilang banda, ito ay nauugnay sa labis na nilalaman ng Si.
Ayon sa direktang pagbabasa ng mga resulta ng komposisyon ng parang multo, makikita na bilang karagdagan sa Si na pinagsama sa Mg Mg2Si, ang natitirang Si ay lumilitaw sa anyo ng isang simpleng sangkap.
2.2 Maliit na particle sa ibabaw
Sa ilalim ng low-magnification visual inspection, ang mga particle ay maliit (≤0.5mm), hindi makinis sa pagpindot, may matalim na pakiramdam, at nakadikit sa ibabaw ng profile. Napagmasdan sa ilalim ng 100X, ang mga maliliit na particle sa ibabaw ay random na ipinamamahagi, at may maliliit na laki ng mga particle na nakakabit sa ibabaw kahit na may mga gasgas o wala;
Sa 500X, kahit na may halatang mga gasgas na parang hakbang sa ibabaw sa direksyon ng extrusion, maraming particle ang nakakabit pa rin, at iba-iba ang laki ng particle. Ang pinakamalaking laki ng butil ay humigit-kumulang 15 μm, at ang maliliit na particle ay humigit-kumulang 5 μm.
Sa pamamagitan ng pagtatasa ng komposisyon ng 6060 alloy surface particle at ang buo na matrix, ang mga particle ay pangunahing binubuo ng mga elemento ng O, C, Si, at Fe, at ang nilalaman ng aluminyo ay napakababa. Halos lahat ng mga particle ay naglalaman ng mga elemento ng O at C. Ang komposisyon ng bawat butil ay bahagyang naiiba. Kabilang sa mga ito, ang mga particle ay malapit sa 10 μm, na mas mataas kaysa sa matrix na Si, Mg, at O; Sa c particle, ang Si, O, at Cl ay malinaw na mas mataas; Ang mga particle d at f ay naglalaman ng mataas na Si, O, at Na; ang mga particle e ay naglalaman ng Si, Fe, at O; Ang mga h particle ay mga compound na naglalaman ng Fe. Ang mga resulta ng 6060 particle ay katulad nito, ngunit dahil ang Si at Fe na nilalaman sa 6060 mismo ay mababa, ang kaukulang Si at Fe nilalaman sa ibabaw particle ay mababa din; ang nilalaman ng C sa 6060 na mga particle ay medyo mababa.
Ang mga particle sa ibabaw ay maaaring hindi solong maliliit na particle, ngunit maaari ding umiral sa anyo ng mga pagsasama-sama ng maraming maliliit na particle na may iba't ibang hugis, at ang mga porsyento ng masa ng iba't ibang elemento sa iba't ibang mga particle ay nag-iiba. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga particle ay pangunahing binubuo ng dalawang uri. Ang isa ay mga precipitates tulad ng AlFeSi at elemental Si, na nagmumula sa mataas na melting point na impurity phases gaya ng FeAl3 o AlFeSi(Mn) sa ingot, o precipitate phase sa panahon ng proseso ng extrusion. Ang isa ay sumusunod sa dayuhang bagay.
2.3 Epekto ng pagkamagaspang sa ibabaw ng ingot
Sa panahon ng pagsubok, natagpuan na ang likurang ibabaw ng 6005A cast rod lathe ay magaspang at nabahiran ng alikabok. Mayroong dalawang cast rod na may pinakamalalim na marka ng tool sa pagliko sa mga lokal na lokasyon, na tumutugma sa isang makabuluhang pagtaas sa bilang ng mga pull pagkatapos ng extrusion, at ang laki ng isang pull ay mas malaki, tulad ng ipinapakita sa Figure 7.
Ang 6005A cast rod ay walang lathe, kaya mababa ang pagkamagaspang sa ibabaw at ang bilang ng mga paghila ay nabawasan. Bilang karagdagan, dahil walang labis na cutting fluid na nakakabit sa mga marka ng lathe ng cast rod, ang nilalaman ng C sa kaukulang mga particle ay nabawasan. Ito ay pinatunayan na ang mga marka ng pag-on sa ibabaw ng cast rod ay magpapalubha sa paghila at pagbuo ng butil sa isang tiyak na lawak.
3 Pagtalakay
(1) Ang mga bahagi ng paghila ng mga depekto ay karaniwang pareho sa mga bahagi ng matrix. Ito ay ang mga dayuhang particle, lumang balat sa ibabaw ng ingot at iba pang mga impurities na naipon sa extrusion barrel wall o ang patay na lugar ng amag sa panahon ng proseso ng extrusion, na dinadala sa ibabaw ng metal o sa aluminyo na layer ng amag na gumagana. sinturon. Habang ang produkto ay dumadaloy pasulong, ang mga gasgas sa ibabaw ay sanhi, at kapag ang produkto ay naipon sa isang tiyak na laki, ito ay inilabas ng produkto upang bumuo ng paghila. Pagkatapos ng oksihenasyon, ang paghila ay corroded, at dahil sa malaking sukat nito, may mga depekto na parang hukay doon.
(2) Ang mga partikulo sa ibabaw ay lumilitaw minsan bilang solong maliliit na particle, at kung minsan ay umiiral sa pinagsama-samang anyo. Ang kanilang komposisyon ay malinaw na naiiba mula sa matrix, at higit sa lahat ay naglalaman ng mga elemento ng O, C, Fe, at Si. Ang ilan sa mga particle ay pinangungunahan ng mga elemento ng O at C, at ang ilang mga particle ay pinangungunahan ng O, C, Fe, at Si. Samakatuwid, hinihinuha na ang mga particle sa ibabaw ay nagmumula sa dalawang pinagmumulan: ang isa ay mga precipitates tulad ng AlFeSi at elemental Si, at ang mga impurities tulad ng O at C ay nakadikit sa ibabaw; Ang isa ay sumusunod sa dayuhang bagay. Ang mga particle ay nabubulok pagkatapos ng oksihenasyon. Dahil sa kanilang maliit na sukat, wala o maliit na epekto ang mga ito sa ibabaw.
(3) Ang mga particle na mayaman sa C at O na mga elemento ay pangunahing nagmumula sa lubricating oil, alikabok, lupa, hangin, atbp. na nakadikit sa ibabaw ng ingot. Ang mga pangunahing bahagi ng lubricating oil ay C, O, H, S, atbp., at ang pangunahing bahagi ng alikabok at lupa ay SiO2. Ang nilalaman ng O ng mga particle sa ibabaw ay karaniwang mataas. Dahil ang mga particle ay nasa isang mataas na temperatura na estado kaagad pagkatapos umalis sa working belt, at dahil sa malaking partikular na lugar sa ibabaw ng mga particle, madali nilang na-adsorb ang mga O atomo sa hangin at nagiging sanhi ng oksihenasyon pagkatapos makipag-ugnay sa hangin, na nagreresulta sa isang mas mataas na O. nilalaman kaysa sa matris.
(4) Ang Fe, Si, atbp. ay pangunahing nagmumula sa mga oxide, lumang sukat at mga yugto ng karumihan sa ingot (mataas na punto ng pagkatunaw o ikalawang bahagi na hindi ganap na naaalis ng homogenization). Ang elementong Fe ay nagmumula sa Fe sa mga aluminum ingots, na bumubuo ng mga high melting point na impurity phase gaya ng FeAl3 o AlFeSi(Mn), na hindi matunaw sa solidong solusyon sa panahon ng proseso ng homogenization, o hindi ganap na na-convert; Ang Si ay umiiral sa aluminum matrix sa anyo ng Mg2Si o isang supersaturated solid solution ng Si sa panahon ng proseso ng paghahagis. Sa panahon ng mainit na proseso ng pagpilit ng cast rod, ang labis na Si ay maaaring mamuo. Ang solubility ng Si sa aluminyo ay 0.48% sa 450°C at 0.8% (wt%) sa 500°C. Ang labis na Si content noong 6005 ay humigit-kumulang 0.41%, at ang precipitated Si ay maaaring pagsasama-sama at pag-ulan na dulot ng pagbabagu-bago ng konsentrasyon.
(5) Ang aluminyo na dumidikit sa mold working belt ang pangunahing dahilan ng paghila. Ang extrusion die ay isang mataas na temperatura at mataas na presyon na kapaligiran. Ang alitan ng daloy ng metal ay magpapataas ng temperatura ng working belt ng amag, na bumubuo ng "sticky aluminum layer" sa cutting edge ng working belt entrance.
Kasabay nito, ang labis na Si at iba pang mga elemento tulad ng Mn at Cr sa aluminyo haluang metal ay madaling bumuo ng kapalit na solidong solusyon na may Fe, na magsusulong ng pagbuo ng isang "sticky aluminum layer" sa pasukan ng mold working zone. Ang metal na dumadaloy sa "sticky aluminum layer" ay kabilang sa internal friction (sliding shear sa loob ng metal). Nagde-deform at tumitigas ang metal dahil sa internal friction, na nag-uudyok sa pinagbabatayan na metal at amag na magkadikit. Kasabay nito, ang mold working belt ay na-deform sa hugis ng trumpeta dahil sa presyon, at ang malagkit na aluminyo na nabuo sa pamamagitan ng cutting edge na bahagi ng working belt na nakikipag-ugnay sa profile ay katulad ng cutting edge ng isang turn tool.
Ang pagbuo ng malagkit na aluminyo ay isang pabago-bagong proseso ng paglaki at pagdanak. Ang mga particle ay patuloy na inilalabas ng profile.Sumunod sa ibabaw ng profile, na bumubuo ng mga depekto sa paghila. Kung ito ay direktang dumadaloy sa labas ng work belt at agad na na-adsorbed sa ibabaw ng profile, ang maliliit na particle na thermally adhered sa ibabaw ay tinatawag na "adsorption particles". Kung ang ilang mga particle ay masisira ng extruded na aluminyo na haluang metal, ang ilang mga particle ay mananatili sa ibabaw ng work belt kapag dumadaan sa work belt, na nagiging sanhi ng mga gasgas sa ibabaw ng profile. Ang dulo ng buntot ay ang nakasalansan na aluminum matrix. Kapag mayroong maraming aluminyo na natigil sa gitna ng sinturon ng trabaho (malakas ang bono), ito ay magpapalubha ng mga gasgas sa ibabaw.
(6) Ang bilis ng pagpilit ay may malaking impluwensya sa paghila. Ang impluwensya ng bilis ng pagpilit. Sa abot ng sinusubaybayang haluang metal na 6005, tumataas ang bilis ng extrusion sa loob ng hanay ng pagsubok, tumataas ang temperatura ng labasan, at tumataas at bumibigat ang bilang ng mga partikulo sa paghila sa ibabaw habang tumataas ang mga linya ng makina. Ang bilis ng pagpilit ay dapat panatilihing matatag hangga't maaari upang maiwasan ang mga biglaang pagbabago sa bilis. Ang sobrang bilis ng extrusion at mataas na temperatura ng labasan ay hahantong sa pagtaas ng friction at malubhang paghila ng particle. Ang tiyak na mekanismo ng epekto ng bilis ng pagpilit sa hindi pangkaraniwang bagay ng paghila ay nangangailangan ng kasunod na pag-follow-up at pag-verify.
(7) Ang kalidad ng ibabaw ng cast rod ay isa ring mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa paghila ng mga particle. Ang ibabaw ng cast rod ay magaspang, na may paglalagari ng mga burr, mantsa ng langis, alikabok, kaagnasan, atbp., na lahat ay nagpapataas ng tendensya ng paghila ng mga particle.
4 Konklusyon
(1) Ang komposisyon ng mga depekto sa paghila ay pare-pareho sa matris; ang komposisyon ng posisyon ng butil ay malinaw na naiiba mula sa matrix, pangunahin na naglalaman ng mga elemento ng O, C, Fe, at Si.
(2) Ang paghila ng mga depekto ng butil ay pangunahing sanhi ng aluminyo na dumikit sa sinturon ng pagtatrabaho ng amag. Anumang mga kadahilanan na nagsusulong ng aluminyo na dumikit sa sinturon ng pagtatrabaho ng amag ay magdudulot ng mga depekto sa paghila. Sa premise ng pagtiyak ng kalidad ng cast rod, ang henerasyon ng mga paghila ng mga particle ay walang direktang epekto sa komposisyon ng haluang metal.
(3) Ang wastong unipormeng paggamot sa sunog ay kapaki-pakinabang sa pagbabawas ng paghila sa ibabaw.
Oras ng post: Set-10-2024
