Durante o proceso de extrusión de materiais extrusionados de aliaxe de aluminio, especialmente perfís de aluminio, adoita producirse un defecto de "picadura" na superficie. As manifestacións específicas inclúen tumores moi pequenos con densidades variables, colas e sensación de man obvia, cunha sensación de punta. Despois da oxidación ou do tratamento electroforético superficial, a miúdo aparecen como gránulos negros adheridos á superficie do produto.
Na produción de extrusión de perfís de sección grande, este defecto é máis probable que se produza debido á influencia da estrutura do lingote, a temperatura de extrusión, a velocidade de extrusión, a complexidade do molde, etc. A maioría das partículas finas dos defectos picados pódense eliminar durante o proceso de pretratamento da superficie do perfil, especialmente o proceso de gravado alcalino, mentres que un pequeno número de partículas de gran tamaño e firmemente adheridas permanecen na superficie do perfil, afectando a calidade do aspecto do produto final.
Nos produtos normais de perfís de fiestras e portas de edificios, os clientes xeralmente aceptan defectos leves, pero para os perfís industriais que requiren a mesma énfase nas propiedades mecánicas e o rendemento decorativo ou máis no rendemento decorativo, os clientes xeralmente non aceptan este defecto, especialmente os defectos picados que son incoherente coa diferente cor de fondo.
Para analizar o mecanismo de formación de partículas rugosas, analizouse a morfoloxía e composición das localizacións de defectos baixo diferentes composicións de aliaxes e procesos de extrusión, e comparáronse as diferenzas entre os defectos e a matriz. Propúxose unha solución razoable para resolver eficazmente as partículas rugosas e realizouse unha proba de proba.
Para resolver os defectos de picadura dos perfís, é necesario comprender o mecanismo de formación dos defectos de picadura. Durante o proceso de extrusión, o aluminio pegado á cinta de traballo da matriz é a principal causa de defectos de picadura na superficie dos materiais de aluminio extruído. Isto débese a que o proceso de extrusión do aluminio realízase a unha temperatura elevada duns 450 °C. Se se engaden os efectos da calor de deformación e da fricción, a temperatura do metal será maior cando saia do burato da matriz. Cando o produto sae do burato da matriz, debido á alta temperatura, hai un fenómeno de pegado de aluminio entre o metal e o cinto de traballo do molde.
A forma desta unión adoita ser: un proceso repetido de unión - rasgado - unión - rasgado de novo e o produto flúe cara adiante, o que resulta en moitas pequenas fosas na superficie do produto.
Este fenómeno de unión está relacionado con factores como a calidade do lingote, o estado da superficie da cinta de traballo do molde, a temperatura de extrusión, a velocidade de extrusión, o grao de deformación e a resistencia á deformación do metal.
1 Materiais e métodos de proba
A través da investigación preliminar, descubrimos que factores como a pureza metalúrxica, o estado do molde, o proceso de extrusión, os ingredientes e as condicións de produción poden afectar ás partículas rugosas da superficie. Na proba utilizáronse dúas varillas de aliaxe, 6005A e 6060, para extruir a mesma sección. Analizáronse a morfoloxía e composición das posicións das partículas rugosas mediante espectrómetros de lectura directa e métodos de detección SEM, e comparáronse coa matriz normal circundante.
Co fin de distinguir claramente a morfoloxía dos dous defectos de picadura e partículas, defínense do seguinte xeito:
(1) Os defectos con picaduras ou os defectos de tracción son unha especie de defecto puntual que é un defecto de raspado irregular parecido a un renacuajo ou un punto que aparece na superficie do perfil. O defecto comeza a partir da franxa de cero e remata coa caída do defecto, acumulándose en grans de metal ao final da liña de cero. O tamaño do defecto con picaduras é xeralmente de 1-5 mm, e vólvese negro escuro despois do tratamento de oxidación, o que finalmente afecta o aspecto do perfil, como se mostra no círculo vermello da Figura 1.
(2) As partículas de superficie tamén se denominan feixóns metálicos ou partículas de adsorción. A superficie do perfil de aliaxe de aluminio está unida con partículas esféricas de metal duro gris-negro e ten unha estrutura solta. Hai dous tipos de perfís de aliaxe de aluminio: os que se poden limpar e os que non se poden limpar. O tamaño xeralmente é inferior a 0,5 mm e parece áspero ao tacto. Non hai ningún risco na parte frontal. Despois da oxidación, non é moi diferente da matriz, como se mostra no círculo amarelo da Figura 1.
2 Resultados da proba e análise
2.1 Defectos de tracción de superficie
A figura 2 mostra a morfoloxía microestrutural do defecto de tracción na superficie da aliaxe 6005A. Hai arañazos en forma de escalóns na parte dianteira do tirón e rematan con nódulos apilados. Despois da aparición dos nódulos, a superficie volve á normalidade. A localización do defecto de rugosidade non é suave ao tacto, ten unha sensación espiñenta aguda e adhírese ou acumúlase na superficie do perfil. A través da proba de extrusión, observouse que a morfoloxía de tracción dos perfís extruídos 6005A e 6060 é similar e o extremo da cola do produto é máis que o extremo da cabeza; a diferenza é que o tamaño total de tracción de 6005A é menor e a profundidade do cero está debilitada. Isto pode estar relacionado con cambios na composición da aliaxe, o estado das varillas de fundición e as condicións do molde. Observado baixo 100X, hai marcas de arañazos obvias na parte frontal da área de tracción, que é alongada ao longo da dirección de extrusión, e a forma das partículas do nódulo final é irregular. A 500X, o extremo frontal da superficie de tracción ten arañazos en forma de pasos ao longo da dirección de extrusión (o tamaño deste defecto é duns 120 μm) e hai marcas de apilado obvias nas partículas nodulares no extremo da cola.
Para analizar as causas da tracción, utilizáronse un espectrómetro de lectura directa e un EDX para realizar análises de compoñentes sobre as localizacións de defectos e a matriz dos tres compoñentes da aliaxe. A táboa 1 mostra os resultados das probas do perfil 6005A. Os resultados de EDX mostran que a composición da posición de apilado das partículas de tracción é basicamente similar á da matriz. Ademais, algunhas partículas de impurezas finas acumúlanse dentro e arredor do defecto de tracción, e as partículas de impurezas conteñen C, O (ou Cl) ou Fe, Si e S.
A análise dos defectos de rugosidade dos perfís extruídos oxidados finos 6005A mostra que as partículas de tracción son de gran tamaño (1-5 mm), a superficie está principalmente apilada e hai arañazos en forma de escalóns na sección frontal; A composición está próxima á matriz de Al, e haberá fases heteroxéneas que conteñen Fe, Si, C e O repartidas ao seu redor. Mostra que o mecanismo de formación de tracción das tres aliaxes é o mesmo.
Durante o proceso de extrusión, a fricción do fluxo de metal fará que a temperatura da cinta de traballo do molde aumente, formando unha "capa de aluminio pegajosa" no bordo de corte da entrada da cinta de traballo. Ao mesmo tempo, o exceso de Si e outros elementos como Mn e Cr na aliaxe de aluminio son fáciles de formar solucións sólidas de substitución con Fe, o que promoverá a formación dunha "capa de aluminio pegajosa" na entrada da zona de traballo do molde.
A medida que o metal flúe cara adiante e frega contra a cinta de traballo, prodúcese un fenómeno alternativo de unión-desgarro-unión continua nunha determinada posición, facendo que o metal se superpoña continuamente nesta posición. Cando as partículas aumentan a un determinado tamaño, será retirada polo produto que flúe e formará marcas de arañazos na superficie metálica. Permanecerá na superficie metálica e formará partículas de tracción ao final do risco. polo tanto, pódese considerar que a formación de partículas rugosas está relacionada principalmente coa adhesión de aluminio ao cinto de traballo do molde. As fases heteroxéneas distribuídas ao seu redor poden orixinarse a partir de aceites lubricantes, óxidos ou partículas de po, así como de impurezas traídas pola superficie rugosa do lingote.
Non obstante, o número de tiradas nos resultados da proba 6005A é menor e o grao é máis leve. Por unha banda, débese ao achaflanado na saída da cinta de traballo do molde e ao pulido coidadoso da cinta de traballo para reducir o grosor da capa de aluminio; por outra banda, está relacionado co exceso de contido de Si.
Segundo os resultados da composición espectral da lectura directa, pódese ver que ademais do Si combinado con Mg Mg2Si, o Si restante aparece en forma de substancia simple.
2.2 Pequenas partículas na superficie
Baixo a inspección visual de baixo aumento, as partículas son pequenas (≤0,5 mm), non son suaves ao tacto, teñen unha sensación nítida e adhírense á superficie do perfil. Observadas baixo 100X, as pequenas partículas na superficie distribúense aleatoriamente e hai partículas de pequeno tamaño unidas á superficie independentemente de se hai arañazos ou non;
A 500X, non importa se hai arañazos obvios na superficie ao longo da dirección de extrusión, moitas partículas aínda están unidas e os tamaños das partículas varían. O tamaño de partícula máis grande é duns 15 μm, e as pequenas son duns 5 μm.
A través da análise da composición das partículas de superficie da aliaxe 6060 e da matriz intacta, as partículas están compostas principalmente de elementos O, C, Si e Fe, e o contido de aluminio é moi baixo. Case todas as partículas conteñen elementos O e C. A composición de cada partícula é lixeiramente diferente. Entre elas, as partículas a están próximas aos 10 μm, o que é significativamente maior que a matriz Si, Mg e O; Nas partículas c, Si, O e Cl son obviamente máis altos; As partículas d e f conteñen altos Si, O e Na; as partículas e conteñen Si, Fe e O; As partículas h son compostos que conteñen Fe. Os resultados das partículas 6060 son similares a este, pero debido a que o contido de Si e Fe no propio 6060 é baixo, os contidos de Si e Fe correspondentes nas partículas de superficie tamén son baixos; o contido de C en 6060 partículas é relativamente baixo.
As partículas de superficie poden non ser partículas pequenas únicas, senón que tamén poden existir en forma de agregacións de moitas partículas pequenas con diferentes formas, e as porcentaxes de masa de diferentes elementos en diferentes partículas varían. Crese que as partículas están compostas principalmente de dous tipos. Un son os precipitados como o AlFeSi e o Si elemental, que se orixinan a partir de fases de impurezas de alto punto de fusión como FeAl3 ou AlFeSi(Mn) no lingote, ou as fases de precipitado durante o proceso de extrusión. A outra é materia estraña adherente.
2.3 Efecto da rugosidade superficial do lingote
Durante a proba, descubriuse que a superficie traseira do torno de varilla fundida 6005A estaba áspera e manchada de po. Había dúas barras de fundición coas marcas de ferramentas de torneado máis profundas nos lugares locais, o que correspondía a un aumento significativo do número de tiros despois da extrusión, e o tamaño dun único tiro era maior, como se mostra na Figura 7.
A varilla de fundición 6005A non ten torno, polo que a rugosidade da superficie é baixa e o número de tiros redúcese. Ademais, dado que non hai exceso de fluído de corte unido ás marcas do torno da varilla fundida, o contido de C nas partículas correspondentes redúcese. Está comprobado que as marcas de xiro na superficie da vara de fundición agravarán ata certo punto o tiro e a formación de partículas.
3 Discusión
(1) Os compoñentes dos defectos de tracción son basicamente os mesmos que os da matriz. Son as partículas estrañas, a pel vella na superficie do lingote e outras impurezas acumuladas na parede do barril de extrusión ou a zona morta do molde durante o proceso de extrusión, que se levan á superficie do metal ou á capa de aluminio do molde. cinto. A medida que o produto flúe cara adiante, prodúcense arañazos na superficie e, cando o produto se acumula ata un determinado tamaño, o produto sácao para formar tirantes. Despois da oxidación, o tirón foi corroído e, debido ao seu gran tamaño, alí había defectos tipo foso.
(2) As partículas superficiais ás veces aparecen como pequenas partículas únicas e ás veces existen en forma agregada. A súa composición é obviamente diferente á da matriz, e contén principalmente elementos O, C, Fe e Si. Algunhas das partículas están dominadas por elementos O e C, e algunhas partículas están dominadas por O, C, Fe e Si. Polo tanto, dedúcese que as partículas superficiais proveñen de dúas fontes: unha son precipitados como AlFeSi e Si elemental, e impurezas como O e C están adheridas á superficie; A outra é materia estraña adherente. As partículas son corroídas despois da oxidación. Debido ao seu pequeno tamaño, non teñen ou pouco impacto na superficie.
(3) As partículas ricas en elementos C e O proveñen principalmente de aceite lubricante, po, solo, aire, etc. adheridos á superficie do lingote. Os principais compoñentes do aceite lubricante son C, O, H, S, etc., e o principal compoñente do po e do solo é SiO2. O contido de O das partículas superficiais é xeralmente alto. Debido a que as partículas están nun estado de alta temperatura inmediatamente despois de saír do cinto de traballo, e debido á gran área de superficie específica das partículas, adsorben facilmente os átomos de O no aire e provocan oxidación despois do contacto co aire, o que resulta nun maior O O. contido que a matriz.
(4) Fe, Si, etc. proceden principalmente das fases de óxidos, incrustacións antigas e impurezas do lingote (punto de fusión alto ou segunda fase que non se elimina por completo pola homoxeneización). O elemento Fe orixínase a partir do Fe en lingotes de aluminio, formando fases de impurezas de alto punto de fusión como FeAl3 ou AlFeSi(Mn), que non se poden disolver en solución sólida durante o proceso de homoxeneización, ou non se converten totalmente; O Si existe na matriz de aluminio en forma de Mg2Si ou unha solución sólida supersaturada de Si durante o proceso de fundición. Durante o proceso de extrusión en quente da varilla fundida, pode precipitarse un exceso de Si. A solubilidade do Si no aluminio é do 0,48% a 450°C e do 0,8% (en peso) a 500°C. O exceso de contido de Si en 6005 é de aproximadamente 0,41%, e o Si precipitado pode ser agregación e precipitación causadas por flutuacións de concentración.
(5) O aluminio pegado ao cinto de traballo do molde é a principal causa de tirar. A matriz de extrusión é un ambiente de alta temperatura e alta presión. A fricción do fluxo de metal aumentará a temperatura da cinta de traballo do molde, formando unha "capa de aluminio pegajosa" no bordo de corte da entrada da cinta de traballo.
Ao mesmo tempo, o exceso de Si e outros elementos como Mn e Cr na aliaxe de aluminio son fáciles de formar solucións sólidas de substitución con Fe, o que promoverá a formación dunha "capa de aluminio pegajosa" na entrada da zona de traballo do molde. O metal que flúe a través da "capa de aluminio pegajosa" pertence á fricción interna (corte deslizante dentro do metal). O metal defórmase e endurece debido á fricción interna, o que favorece que o metal subxacente e o molde se peguen. Ao mesmo tempo, o cinto de traballo do molde defórmase en forma de trompeta debido á presión, e o aluminio pegajoso formado pola parte do bordo de corte do cinto de traballo que entra en contacto co perfil é semellante ao bordo de corte dunha ferramenta de torneado.
A formación de aluminio pegajoso é un proceso dinámico de crecemento e desprendimento. As partículas son constantemente sacadas polo perfil. Adhírese á superficie do perfil, formando defectos de tracción. Se flúe directamente fóra do cinto de traballo e se adsorbe instantáneamente na superficie do perfil, as pequenas partículas adheridas térmicamente á superficie chámanse "partículas de adsorción". Se algunhas partículas se rompen pola aliaxe de aluminio extruido, algunhas partículas adheriranse á superficie da cinta de traballo ao pasar pola cinta de traballo, provocando arañazos na superficie do perfil. O extremo posterior é a matriz de aluminio apilada. Cando hai moito aluminio atrapado no medio do cinto de traballo (a unión é forte), agravará os arañazos na superficie.
(6) A velocidade de extrusión ten unha gran influencia na tracción. Influencia da velocidade de extrusión. No que se refire á aliaxe 6005 rastrexada, a velocidade de extrusión aumenta dentro do intervalo de proba, a temperatura de saída aumenta e o número de partículas que tiran de superficie aumenta e faise máis pesada a medida que aumentan as liñas mecánicas. A velocidade de extrusión debe manterse o máis estable posible para evitar cambios bruscos de velocidade. A velocidade de extrusión excesiva e a alta temperatura de saída levarán a un aumento da fricción e unha tracción grave das partículas. O mecanismo específico do impacto da velocidade de extrusión no fenómeno de tracción require un seguimento e verificación posterior.
(7) A calidade superficial da vara fundida tamén é un factor importante que afecta ás partículas de tracción. A superficie da vara fundida é áspera, con rebabas de serra, manchas de aceite, po, corrosión, etc., o que aumenta a tendencia a tirar de partículas.
4 Conclusión
(1) A composición dos defectos de tracción é consistente coa da matriz; a composición da posición das partículas é obviamente diferente á da matriz, que contén principalmente elementos O, C, Fe e Si.
(2) Os defectos das partículas de tracción son causados principalmente pola adhesión de aluminio ao cinto de traballo do molde. Calquera factor que favoreza que o aluminio se pegue á cinta de traballo do molde provocará defectos de tracción. Partindo da premisa de garantir a calidade da barra fundida, a xeración de partículas de tracción non ten un impacto directo na composición da aliaxe.
(3) Un tratamento uniforme adecuado contra o lume é beneficioso para reducir a tracción da superficie.
Hora de publicación: 10-09-2024
