Alüminyum alaşımlı ekstrüde malzemelerin, özellikle de alüminyum profillerin ekstrüzyon işlemi sırasında, yüzeyde sıklıkla “çukurlaşma” hatası meydana gelir. Spesifik bulgular arasında değişen yoğunluklara sahip çok küçük tümörler, kuyruklanma ve dikenli bir hisle birlikte bariz el hissi yer alır. Oksidasyon veya elektroforetik yüzey işleminden sonra genellikle ürünün yüzeyine yapışan siyah granüller halinde görünürler.
Büyük kesitli profillerin ekstrüzyon üretiminde, külçe yapısının, ekstrüzyon sıcaklığının, ekstrüzyon hızının, kalıbın karmaşıklığının vb. etkisinden dolayı bu kusurun meydana gelme olasılığı daha yüksektir. Çukurlu kusurların ince parçacıklarının çoğu, üretim sırasında giderilebilir. profil yüzeyi ön işleminde, özellikle alkali aşındırma işleminde profil yüzeyinde az sayıda büyük boyutlu, sıkı yapışmış parçacıklar kalarak nihai ürünün görünüm kalitesini etkiler.
Sıradan bina kapı ve pencere profil ürünlerinde, müşteriler genellikle küçük çukurlu kusurları kabul ederler, ancak mekanik özelliklere ve dekoratif performansa eşit önem verilmesini veya dekoratif performansa daha fazla önem verilmesini gerektiren endüstriyel profiller için müşteriler genellikle bu kusuru, özellikle de çukurlu kusurları kabul etmezler. farklı arka plan rengiyle tutarsız.
Kaba parçacıkların oluşum mekanizmasını analiz etmek amacıyla farklı alaşım bileşimleri ve ekstrüzyon prosesleri altında kusur konumlarının morfolojisi ve bileşimi analiz edilmiş, kusurlar ile matris arasındaki farklar karşılaştırılmıştır. Kaba parçacıkları etkili bir şekilde çözmek için makul bir çözüm öne sürüldü ve bir deneme testi yapıldı.
Profillerdeki çukurlaşma kusurlarını çözmek için çukurlaşma kusurlarının oluşum mekanizmasını anlamak gerekir. Ekstrüzyon işlemi sırasında kalıp çalışma bandına alüminyumun yapışması, ekstrüde edilmiş alüminyum malzemelerin yüzeyindeki çukurlaşma kusurlarının ana nedenidir. Bunun nedeni, alüminyumun ekstrüzyon işleminin yaklaşık 450°C gibi yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilmesidir. Deformasyon ısısı ve sürtünme ısısının etkileri de eklenirse kalıp deliğinden dışarı aktığında metalin sıcaklığı daha yüksek olacaktır. Yüksek sıcaklıktan dolayı ürün kalıp deliğinden dışarı aktığında, metal ile kalıp çalışma bandı arasına alüminyum yapışması olayı meydana gelir.
Bu bağlanmanın şekli sıklıkla şu şekildedir: Tekrarlanan bir yapıştırma – yırtılma – yapıştırma – tekrar yırtılma süreci ve ürün ileri doğru akarak ürünün yüzeyinde çok sayıda küçük çukur oluşmasına neden olur.
Bu bağlanma olgusu, külçenin kalitesi, kalıp işleme bandının yüzey durumu, ekstrüzyon sıcaklığı, ekstrüzyon hızı, deformasyon derecesi ve metalin deformasyon direnci gibi faktörlerle ilgilidir.
1 Test malzemeleri ve yöntemleri
Ön araştırma sayesinde metalurjik saflık, kalıp durumu, ekstrüzyon işlemi, içerik maddeleri ve üretim koşulları gibi faktörlerin yüzeyi pürüzlendirilmiş parçacıkları etkileyebileceğini öğrendik. Testte, aynı kesiti ekstrüde etmek için iki alaşım çubuk (6005A ve 6060) kullanıldı. Pürüzlendirilmiş parçacık konumlarının morfolojisi ve bileşimi, doğrudan okuma spektrometresi ve SEM tespit yöntemleri aracılığıyla analiz edildi ve çevredeki normal matrisle karşılaştırıldı.
Çukurlu ve parçacıklardan oluşan iki kusurun morfolojisini net bir şekilde ayırt etmek için bunlar aşağıdaki şekilde tanımlanır:
(1) Çukurlu kusurlar veya çekme kusurları, profilin yüzeyinde görünen düzensiz kurbağa yavrusu benzeri veya nokta benzeri çizik kusuru olan bir tür nokta kusurudur. Kusur, çizik şeridinden başlar ve kusurun düşerek çizik çizgisinin sonunda metal çekirdekler halinde birikmesiyle sona erer. Çukurlu kusurun boyutu genellikle 1-5 mm'dir ve oksidasyon işleminden sonra koyu siyaha döner, bu da Şekil 1'deki kırmızı dairede gösterildiği gibi sonuçta profilin görünümünü etkiler.
(2) Yüzey parçacıklarına aynı zamanda metal çekirdekler veya adsorpsiyon parçacıkları da denir. Alüminyum alaşımlı profilin yüzeyi küresel gri-siyah sert metal parçacıklarla tutturulmuş olup gevşek bir yapıya sahiptir. İki tip alüminyum alaşımlı profil vardır: silinebilenler ve silinemeyenler. Boyut genellikle 0,5 mm'den küçüktür ve dokunulduğunda sert bir his verir. Ön kısımda herhangi bir çizik bulunmamaktadır. Oksidasyondan sonra, Şekil 1'deki sarı daire içinde gösterildiği gibi matristen pek farklı değildir.
2 Test sonuçları ve analiz
2.1 Yüzey çekme kusurları
Şekil 2, 6005A alaşımının yüzeyindeki çekme kusurunun mikroyapısal morfolojisini göstermektedir. Çekmenin ön kısmında basamak benzeri çizikler var ve bunlar yığılmış nodüllerle bitiyor. Nodüller ortaya çıktıktan sonra yüzey normale döner. Pürüzlendirme kusurunun konumu dokunulduğunda pürüzsüz değildir, keskin dikenli bir his verir ve profil yüzeyine yapışır veya birikir. Ekstrüzyon testi sonucunda 6005A ve 6060 ekstrüde profillerin çekme morfolojisinin benzer olduğu, ürünün kuyruk ucunun baş ucundan daha fazla olduğu; fark, 6005A'nın genel çekme boyutunun daha küçük olması ve çizik derinliğinin zayıflamasıdır. Bu, alaşım bileşimi, döküm çubuk durumu ve kalıp koşullarındaki değişikliklerle ilgili olabilir. 100X altında gözlemlendiğinde, ekstrüzyon yönü boyunca uzanan çekme alanının ön ucunda belirgin çizik izleri vardır ve son nodül parçacıklarının şekli düzensizdir. 500X'te, çekme yüzeyinin ön ucunda ekstrüzyon yönü boyunca basamak benzeri çizikler vardır (bu kusurun boyutu yaklaşık 120 μm'dir) ve kuyruk ucundaki nodüler parçacıklar üzerinde bariz istiflenme işaretleri vardır.
Çekme nedenlerini analiz etmek amacıyla, üç alaşım bileşeninin kusur konumları ve matrisi üzerinde bileşen analizi yapmak için doğrudan okumalı spektrometre ve EDX kullanıldı. Tablo 1, 6005A profilinin test sonuçlarını göstermektedir. EDX sonuçları, çeken parçacıkların istiflenme konumunun bileşiminin temel olarak matrisinkine benzer olduğunu göstermektedir. Ek olarak, bazı ince yabancı madde parçacıkları çekme kusurunun içinde ve çevresinde birikir ve yabancı madde parçacıkları C, O (veya Cl) veya Fe, Si ve S içerir.
6005A ince oksitlenmiş ekstrüde profillerin pürüzlendirme kusurlarının analizi, çeken parçacıkların boyutunun büyük (1-5 mm) olduğunu, yüzeyin çoğunlukla istiflendiğini ve ön kısımda basamak benzeri çiziklerin bulunduğunu göstermektedir; Bileşim Al matrisine yakındır ve çevresinde Fe, Si, C ve O içeren heterojen fazlar dağılacaktır. Bu üç alaşımın çekme oluşum mekanizmasının aynı olduğunu göstermektedir.
Ekstrüzyon işlemi sırasında metal akışı sürtünmesi, kalıp çalışma bandının sıcaklığının artmasına neden olacak ve çalışma bandı girişinin kesici kenarında "yapışkan bir alüminyum tabaka" oluşturacaktır. Aynı zamanda, alüminyum alaşımındaki aşırı Si ve Mn ve Cr gibi diğer elementlerin Fe ile ikame katı çözeltiler oluşturması kolaydır, bu da kalıp çalışma bölgesinin girişinde "yapışkan bir alüminyum tabaka" oluşumunu teşvik edecektir.
Metal ileri doğru akıp iş bandına sürtündükçe, belirli bir pozisyonda karşılıklı olarak sürekli bağlanma-yırtılma-bağlanma olgusu meydana gelir ve metalin sürekli olarak bu pozisyonda üst üste binmesine neden olur. Parçacıklar belli bir büyüklüğe ulaştığında akan ürün tarafından çekilerek metal yüzeyde çizikler oluşturacaktır. Çiziğin sonunda metal yüzeyde kalacak ve çekici parçacıklar oluşturacaktır. bu nedenle pürüzlü parçacıkların oluşumunun esas olarak alüminyumun kalıp çalışma bandına yapışmasıyla ilgili olduğu düşünülebilir. Çevresine dağılmış olan heterojen fazlar, yağlama yağı, oksitler veya toz parçacıklarının yanı sıra külçenin pürüzlü yüzeyinin getirdiği yabancı maddelerden kaynaklanabilir.
Ancak 6005A test sonuçlarında çekme sayısı daha az ve derecesi daha hafiftir. Bir yandan kalıp çalışma bandının çıkışındaki pahlanma ve alüminyum tabakanın kalınlığının azaltılması için çalışma bandının dikkatli bir şekilde parlatılmasından kaynaklanmaktadır; diğer yandan fazla Si içeriğiyle ilgilidir.
Direkt okuma spektral kompozisyon sonuçlarına göre Mg Mg2Si ile birleşen Si'ye ek olarak geri kalan Si'nin basit bir madde formunda göründüğü görülmektedir.
2.2 Yüzeydeki küçük parçacıklar
Düşük büyütmeli görsel incelemede, parçacıklar küçüktür (≤0,5 mm), dokunulduğunda pürüzsüz değildir, keskin bir his verir ve profil yüzeyine yapışır. 100X'in altında bakıldığında, yüzeydeki küçük parçacıklar rastgele dağılmış ve çizik olsun ya da olmasın yüzeye yapışmış küçük boyutlu parçacıklar var;
500X'te, ekstrüzyon yönü boyunca yüzeyde belirgin adım benzeri çizikler olup olmadığına bakılmaksızın, birçok parçacık hala yapışıktır ve parçacık boyutları farklılık gösterir. En büyük parçacık boyutu yaklaşık 15 μm, küçük parçacıklar ise yaklaşık 5 μm'dir.
6060 alaşımlı yüzey parçacıklarının ve sağlam matrisin bileşim analizi sayesinde parçacıkların esas olarak O, C, Si ve Fe elementlerinden oluştuğu ve alüminyum içeriğinin çok düşük olduğu görüldü. Hemen hemen tüm parçacıklar O ve C elementlerini içerir. Her parçacığın bileşimi biraz farklıdır. Bunlar arasında a parçacıkları 10 μm'ye yakındır; bu, Si, Mg ve O matrisinden önemli ölçüde daha yüksektir; c parçacıklarında Si, O ve Cl açıkça daha yüksektir; d ve f parçacıkları yüksek Si, O ve Na içerir; parçacıklar Si, Fe ve O içerir; h parçacıkları Fe içeren bileşiklerdir. 6060 parçacıklarının sonuçları buna benzer ancak 6060'ın kendisindeki Si ve Fe içeriği düşük olduğundan, yüzey parçacıklarındaki karşılık gelen Si ve Fe içerikleri de düşüktür; 6060 parçacıklarındaki C içeriği nispeten düşüktür.
Yüzey parçacıkları tek tek küçük parçacıklar olamayabileceği gibi, farklı şekillerde birçok küçük parçacığın bir araya gelmesi şeklinde de mevcut olabilir ve farklı parçacıklardaki farklı elementlerin kütle yüzdeleri farklılık gösterir. Parçacıkların esas olarak iki türden oluştuğuna inanılmaktadır. Bunlardan biri, külçedeki FeAl3 veya AlFeSi(Mn) gibi yüksek erime noktalı safsızlık fazlarından veya ekstrüzyon işlemi sırasında çökelme fazlarından kaynaklanan AlFeSi ve elementel Si gibi çökeltilerdir. Diğeri ise yapışan yabancı maddedir.
2.3 Külçenin yüzey pürüzlülüğünün etkisi
Test sırasında 6005A döküm çubuk torna tezgahının arka yüzeyinin pürüzlü ve tozla lekelenmiş olduğu tespit edildi. Şekil 7'de gösterildiği gibi, ekstrüzyon sonrası çekme sayısında önemli bir artışa karşılık gelen yerel konumlarda en derin tornalama aleti işaretlerine sahip iki döküm çubuk vardı ve tek bir çekmenin boyutu daha büyüktü.
6005A döküm çubuğun tornası yoktur, dolayısıyla yüzey pürüzlülüğü düşüktür ve çekme sayısı azalır. Ayrıca döküm çubuğun torna işaretlerine aşırı kesme sıvısı bağlanmadığından ilgili parçacıklardaki C içeriği azalır. Döküm çubuğun yüzeyindeki dönme izlerinin çekmeyi ve parçacık oluşumunu belli ölçüde artıracağı kanıtlanmıştır.
3 Tartışma
(1) Çekme kusurlarının bileşenleri temel olarak matrisinkilerle aynıdır. Ekstrüzyon işlemi sırasında ekstrüzyon tamburu duvarında veya kalıbın ölü bölgesinde biriken yabancı parçacıklar, külçe yüzeyindeki eski kabuk ve diğer yabancı maddeler, kalıp çalışmasının metal yüzeyine veya alüminyum katmanına getirilir. kemer. Ürün ileri doğru aktıkça yüzeyde çizikler meydana gelmekte, ürün belirli bir büyüklüğe ulaştığında ürün tarafından dışarı alınarak çekme oluşturulmaktadır. Oksidasyondan sonra çekme korozyona uğradı ve büyük boyutundan dolayı orada çukur benzeri kusurlar oluştu.
(2) Yüzey parçacıkları bazen tek küçük parçacıklar halinde görünür, bazen de kümelenmiş biçimde bulunur. Bileşimleri açıkça matrisinkinden farklıdır ve esas olarak O, C, Fe ve Si elementlerini içerir. Parçacıkların bir kısmında O ve C elementleri, bazı parçacıklarda ise O, C, Fe ve Si hakimdir. Bu nedenle, yüzey parçacıklarının iki kaynaktan geldiği anlaşılmaktadır: birincisi AlFeSi ve elemental Si gibi çökeltilerdir ve O ve C gibi yabancı maddeler yüzeye yapışmıştır; Diğeri ise yapışan yabancı maddedir. Parçacıklar oksidasyondan sonra korozyona uğrar. Boyutlarının küçük olması nedeniyle yüzeye etkisi ya hiç olmaz ya da çok az olur.
(3) C ve O elementleri açısından zengin parçacıklar esas olarak külçe yüzeyine yapışan yağlama yağı, toz, toprak, hava vb.'den gelir. Yağlama yağının ana bileşenleri C, O, H, S vb.'dir ve toz ve toprağın ana bileşeni SiO2'dir. Yüzey parçacıklarının O içeriği genellikle yüksektir. Parçacıklar çalışma bandından ayrıldıktan hemen sonra yüksek sıcaklık durumunda olduklarından ve parçacıkların geniş spesifik yüzey alanına bağlı olarak havadaki O atomlarını kolayca adsorbe ederler ve havayla temas ettikten sonra oksidasyona neden olurlar, bu da daha yüksek bir O ile sonuçlanır. içeriği matristen daha fazladır.
(4) Fe, Si, vb. esas olarak külçedeki oksitlerden, eski tortudan ve safsızlık fazlarından gelir (yüksek erime noktası veya homojenleştirme ile tamamen ortadan kaldırılmayan ikinci faz). Fe elementi, alüminyum külçelerdeki Fe'den kaynaklanır ve homojenleştirme işlemi sırasında katı çözelti içinde çözülemeyen veya tamamen dönüştürülemeyen FeAl3 veya AlFeSi(Mn) gibi yüksek erime noktalı safsızlık fazları oluşturur; Si, döküm işlemi sırasında alüminyum matrisinde Mg2Si veya Si'nin aşırı doymuş katı çözeltisi formunda bulunur. Dökme çubuğun sıcak ekstrüzyon işlemi sırasında fazla Si çökebilir. Si'nin alüminyumdaki çözünürlüğü 450°C'de %0,48 ve 500°C'de %0,8'dir (ağırlıkça %). 6005'teki aşırı Si içeriği yaklaşık %0,41'dir ve çöken Si, konsantrasyon dalgalanmalarının neden olduğu toplanma ve çökelme olabilir.
(5) Alüminyumun kalıp çalışma bandına yapışması çekmenin ana nedenidir. Ekstrüzyon kalıbı yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ortamıdır. Metal akışı sürtünmesi, kalıbın çalışma bandının sıcaklığını artıracak ve çalışma bandı girişinin kesici kenarında "yapışkan bir alüminyum tabaka" oluşturacaktır.
Aynı zamanda, alüminyum alaşımındaki aşırı Si ve Mn ve Cr gibi diğer elementlerin Fe ile ikame katı çözeltiler oluşturması kolaydır, bu da kalıp çalışma bölgesinin girişinde "yapışkan bir alüminyum tabaka" oluşumunu teşvik edecektir. "Yapışkan alüminyum katman" içinden akan metal, iç sürtünmeye (metalin içindeki kayma kaymasına) aittir. Metal, iç sürtünme nedeniyle deforme olur ve sertleşir, bu da alttaki metalin ve kalıbın birbirine yapışmasını sağlar. Aynı zamanda kalıp çalışma bandı basınçtan dolayı deforme olarak trompet şekline dönüşür ve çalışma bandının kesici kenar kısmının profile temas etmesiyle oluşan yapışkan alüminyum, bir torna takımının kesici kenarına benzer.
Yapışkan alüminyumun oluşumu dinamik bir büyüme ve dökülme sürecidir. Profil tarafından sürekli olarak parçacıklar dışarı çıkarılır. Profil yüzeyine yapışarak çekme kusurları oluşturur. Doğrudan iş bandından dışarı akıyorsa ve anında profil yüzeyine adsorbe ediliyorsa, termal olarak yüzeye yapışan küçük parçacıklara “adsorpsiyon parçacıkları” adı verilir. Ekstrüde alüminyum alaşımı nedeniyle bazı parçacıklar kırılacaksa, bazı parçacıklar iş bandından geçerken iş bandının yüzeyine yapışarak profil yüzeyinde çiziklere neden olacaktır. Kuyruk ucu istiflenmiş alüminyum matristir. Çalışma bandının ortasında çok fazla alüminyum sıkıştığında (bağlantı güçlüdür), bu durum yüzeydeki çizikleri ağırlaştıracaktır.
(6) Ekstrüzyon hızının çekme üzerinde büyük etkisi vardır. Ekstrüzyon hızının etkisi. Paletli 6005 alaşımı söz konusu olduğunda, test aralığı içerisinde ekstrüzyon hızı artar, çıkış sıcaklığı artar ve mekanik hatlar arttıkça yüzeyi çeken parçacıkların sayısı artar ve ağırlaşır. Hızdaki ani değişiklikleri önlemek için ekstrüzyon hızı mümkün olduğunca sabit tutulmalıdır. Aşırı ekstrüzyon hızı ve yüksek çıkış sıcaklığı sürtünmenin artmasına ve ciddi partikül çekilmesine yol açacaktır. Ekstrüzyon hızının çekme olgusu üzerindeki etkisinin spesifik mekanizması, daha sonra takip ve doğrulama gerektirir.
(7) Döküm çubuğun yüzey kalitesi de çekme parçacıklarını etkileyen önemli bir faktördür. Dökme çubuğun yüzeyi, testere çapakları, yağ lekeleri, toz, korozyon vb. nedeniyle pürüzlüdür ve bunların tümü partikül çekme eğilimini artırır.
4 Sonuç
(1) Çekme kusurlarının bileşimi matrisinkiyle tutarlıdır; Parçacık pozisyonunun bileşimi açıkça O, C, Fe ve Si elementlerini içeren matrisinkinden farklıdır.
(2) Parçacık kusurlarının çekilmesi esas olarak alüminyumun kalıp çalışma bandına yapışmasından kaynaklanır. Alüminyumun kalıp çalışma bandına yapışmasını kolaylaştıran faktörler çekme kusurlarına neden olacaktır. Dökme çubuğun kalitesinin sağlanması öncülüğünde, çekme parçacıklarının oluşmasının alaşım bileşimi üzerinde doğrudan bir etkisi yoktur.
(3) Düzgün tekdüze yangın tedavisi, yüzey çekmeyi azaltmada faydalıdır.
Gönderim zamanı: Eylül-10-2024
