Tidens it ekstrudaasjeproses fan ekstrudearre materialen fan aluminiumlegering, benammen aluminiumprofilen, ûntstiet faak in "putfoarming" op it oerflak. De spesifike manifestaasjes omfetsje tige lytse tumors mei ferskillende tichtheden, sturtfoarming en in dúdlik gefoel yn 'e hân, mei in puntich gefoel. Nei oksidaasje of elektroforetyske oerflakbehanneling ferskine se faak as swarte korrels dy't oan it oerflak fan it produkt fêsthâlde.
By de ekstruzjeproduksje fan profilen mei grutte diameters komt dit defekt faker foar fanwegen de ynfloed fan 'e staafstruktuer, ekstruzjetemperatuer, ekstruzjesnelheid, malkompleksiteit, ensfh. De measte fynere dieltsjes fan puttedefekten kinne fuorthelle wurde tidens it foarbehannelingsproses fan it profyloerflak, benammen it alkali-etsproses, wylst in lyts oantal grutte, stevich oanhechte dieltsjes op it profyloerflak oerbliuwe, wat ynfloed hat op 'e uterlikkwaliteit fan it einprodukt.
Yn gewoane doar- en finsterprofylprodukten fan gebouwen akseptearje klanten oer it algemien lytse puttedefekten, mar foar yndustriële profilen dy't gelikense klam fereaskje op meganyske eigenskippen en dekorative prestaasjes of mear klam op dekorative prestaasjes, akseptearje klanten dit defekt oer it algemien net, foaral puttedefekten dy't net oerienkomme mei de ferskillende eftergrûnkleur.
Om it foarmingsmeganisme fan rûge dieltsjes te analysearjen, waarden de morfology en gearstalling fan 'e defektlokaasjes ûnder ferskate legearingskomposysjes en ekstruzjeprosessen analysearre, en waarden de ferskillen tusken de defekten en de matriks fergelike. In ridlike oplossing om de rûge dieltsjes effektyf op te lossen waard foarsteld, en in proeftest waard útfierd.
Om de putdefekten fan profilen op te lossen, is it needsaaklik om it foarmingsmeganisme fan putdefekten te begripen. Tidens it ekstruzjeproses is it fêstplakken fan aluminium oan 'e matrijswurkriem de wichtichste oarsaak fan putdefekten op it oerflak fan ekstrudearre aluminiummaterialen. Dit komt om't it ekstruzjeproses fan aluminium wurdt útfierd by in hege temperatuer fan sawat 450 °C. As de effekten fan deformaasjewaarmte en wriuwingwaarmte tafoege wurde, sil de temperatuer fan it metaal heger wêze as it út it matrijsgat streamt. As it produkt út it matrijsgat streamt, is der troch de hege temperatuer in ferskynsel fan aluminium dat tusken it metaal en de matrijswurkriem plakt.
De foarm fan dizze binding is faak: in werhelle proses fan binding - skuorren - binding - wer skuorren, en it produkt streamt foarút, wêrtroch't in protte lytse putjes op it oerflak fan it produkt ûntsteane.
Dit bondingferskynsel is relatearre oan faktoaren lykas de kwaliteit fan 'e ingot, de oerflaktetastân fan' e malbewurkingsriem, ekstrusjetemperatuer, ekstrusjesnelheid, mjitte fan deformaasje, en de deformaasjewjerstân fan it metaal.
1 Testmaterialen en metoaden
Troch foarriedich ûndersyk hawwe wy leard dat faktoaren lykas metallurgyske suverens, skimmelstatus, ekstruzjeproses, yngrediïnten en produksjeomstannichheden ynfloed kinne hawwe op 'e rûge dieltsjes oan it oerflak. Yn 'e test waarden twa legearingsstangen, 6005A en 6060, brûkt om deselde seksje te ekstrudearjen. De morfology en gearstalling fan 'e posysjes fan' e rûge dieltsjes waarden analysearre troch direkte lêzingsspektrometer en SEM-deteksjemetoaden, en fergelike mei de omlizzende normale matrix.
Om de morfology fan 'e twa defekten fan pitted en dieltsjes dúdlik te ûnderskieden, wurde se as folget definiearre:
(1) Putdefekten of lûkdefekten binne in soarte puntdefekt, dat is in unregelmjittich kikkervisje-eftige of puntfoarmige krasdefekt dy't ferskynt op it oerflak fan it profyl. It defekt begjint by de krasstreek en einiget mei it defekt dat derôf falt, en sammelet him op yn metalen beans oan 'e ein fan' e krasline. De grutte fan it puttedefekt is oer it algemien 1-5 mm, en it wurdt donkerswart nei oksidaasjebehanneling, wat úteinlik ynfloed hat op it uterlik fan it profyl, lykas te sjen is yn 'e reade sirkel yn figuer 1.
(2) Oerflakdieltsjes wurde ek wol metaalbeanen of adsorpsjedieltsjes neamd. It oerflak fan it aluminiumlegearingsprofyl is befestige mei sferyske griis-swarte hurde metaaldieltsjes en hat in losse struktuer. Der binne twa soarten aluminiumlegearingsprofylen: dyjingen dy't ôfwiske wurde kinne en dyjingen dy't net ôfwiske wurde kinne. De grutte is oer it algemien minder as 0,5 mm, en it fielt rûch oan. Der is gjin kras yn it foarste diel. Nei oksidaasje is it net folle oars as de matriks, lykas te sjen is yn 'e giele sirkel yn figuer 1.
2 Testresultaten en analyze
2.1 Oerflakte-lûkdefekten
Figuer 2 lit de mikrostrukturele morfology sjen fan it lûkdefekt op it oerflak fan 'e 6005A-legearing. Der binne stapfoarmige krassen yn it foarste diel fan it lûken, en se einigje mei stapele nodules. Nei't de nodules ferskine, giet it oerflak werom nei normaal. De lokaasje fan it rûchmeitsjende defekt is net glêd oan 'e oanrekking, hat in skerpe, doarnige gefoel, en hechtet of sammelet him op it oerflak fan it profyl. Troch de ekstrusjetest waard waarnommen dat de lûkmorfology fan 6005A en 6060 ekstrudearre profilen fergelykber is, en de efterkant fan it produkt is grutter as de kopkant; it ferskil is dat de totale lûkgrutte fan 6005A lytser is en de krasdjipte ferswakke is. Dit kin relatearre wêze oan feroaringen yn 'e gearstalling fan' e legearing, de steat fan 'e getten roede, en de foarm fan' e mal. Waarnommen ûnder 100X binne d'r dúdlike krassen op 'e foarkant fan it lûkgebiet, dat langwerpich is lâns de ekstrusjerjochting, en de foarm fan 'e definitive nodule-dieltsjes is ûnregelmjittich. By 500X hat de foarkant fan it lûkflak stapfoarmige krassen lâns de ekstrusjerjochting (de grutte fan dit defekt is sawat 120 μm), en d'r binne dúdlike stapelmerken op 'e nodulêre dieltsjes oan' e sturtkant.
Om de oarsaken fan it lûken te analysearjen, waarden in direkte lêzingsspektrometer en EDX brûkt om komponintanalyse út te fieren op 'e defektlokaasjes en matriks fan' e trije legearingskomponinten. Tabel 1 toant de testresultaten fan it 6005A-profyl. De EDX-resultaten litte sjen dat de gearstalling fan 'e stapelposysje fan' e lûkpartikels yn prinsipe fergelykber is mei dy fan 'e matriks. Derneist binne wat fyn ûnreinheidspartikels sammele yn en om it lûkdefekt, en de ûnreinheidspartikels befetsje C, O (of Cl), of Fe, Si, en S.
Analyse fan 'e rûchheidsdefekten fan 6005A fyn oksidearre ekstrudearre profilen lit sjen dat de lûkpartikels grut binne (1-5 mm), it oerflak meast steapele is, en d'r binne stapfoarmige krassen op it foarste diel; De gearstalling is ticht by de Al-matrix, en d'r sille heterogene fazen wêze dy't Fe, Si, C en O befetsje dy't deromhinne ferspraat binne. It lit sjen dat it lûkfoarmingsmeganisme fan 'e trije legeringen itselde is.
Tidens it ekstruzjeproses sil de wriuwing troch de metaalstream de temperatuer fan 'e wurkband fan' e mal omheech gean, wêrtroch't in "kleverige aluminiumlaach" ûntstiet oan 'e snijrâne fan' e yngong fan 'e wurkband. Tagelyk kinne oerstallige Si en oare eleminten lykas Mn en Cr yn 'e aluminiumlegering maklik fêste oplossingen foarmje mei Fe, wat de foarming fan in "kleverige aluminiumlaach" by de yngong fan 'e wurkzone fan' e mal befoarderet.
As it metaal nei foaren streamt en tsjin 'e wurkriem wriuwt, komt der in wjersidig ferskynsel fan trochgeande binding-skuor-binding op in bepaalde posysje foar, wêrtroch't it metaal him kontinu op dizze posysje boppe-op elkoar lizze kin. As de dieltsjes in bepaalde grutte berikke, wurde se troch it streamende produkt fuortlutsen en foarmje se krassen op it metalen oerflak. Se bliuwe op it metalen oerflak en foarmje oan 'e ein fan 'e kras lûkende dieltsjes. Dêrom kin oannommen wurde dat de foarming fan rûge dieltsjes benammen te krijen hat mei it aluminium dat oan 'e wurkriem fan 'e mal plakt. De heterogene fazen dy't deromhinne ferspraat binne, kinne ûntstean út smeeroalje, oksiden of stofdieltsjes, lykas ûnreinheden dy't troch it rûge oerflak fan 'e ingots meinommen wurde.
It oantal lûken yn 'e 6005A-testresultaten is lykwols lytser en de graad is lichter. Oan 'e iene kant komt it troch it ôfskuorjen by de útgong fan 'e malwurkriem en it soarchfâldige polearjen fan 'e wurkriem om de dikte fan 'e aluminiumlaach te ferminderjen; oan 'e oare kant is it relatearre oan it oerskot oan Si.
Neffens de direkte lêzing fan 'e spektrale gearstallingsresultaten kin sjoen wurde dat neist Si kombinearre mei MgMg2Si, it oerbleaune Si ferskynt yn 'e foarm fan in ienfâldige stof.
2.2 Lytse dieltsjes op it oerflak
Under fisuele ynspeksje mei lege fergrutting binne de dieltsjes lyts (≤0.5mm), net glêd oan 'e oanrekking, hawwe in skerp gefoel, en hechtsje se oan it oerflak fan it profyl. Waarnommen ûnder 100X binne lytse dieltsjes op it oerflak willekeurich ferdield, en binne der lytse dieltsjes oan it oerflak hechte, nettsjinsteande oft der krassen binne of net;
By 500X, nettsjinsteande oft der dúdlike stapfoarmige krassen op it oerflak lâns de ekstrusjerjochting binne, binne in protte dieltsjes noch oanbrocht, en de dieltsjegrutte farieart. De grutste dieltsjegrutte is sawat 15 μm, en de lytse dieltsjes binne sawat 5 μm.
Troch de gearstallingsanalyse fan 'e oerflakdieltsjes fan 'e 6060-legearing en de yntakte matriks, binne de dieltsjes benammen gearstald út O-, C-, Si- en Fe-eleminten, en it aluminiumgehalte is tige leech. Hast alle dieltsjes befetsje O- en C-eleminten. De gearstalling fan elk dieltsje is wat oars. Dêrûnder binne de a-dieltsjes tichtby 10 μm, wat signifikant heger is as de Si, Mg en O fan 'e matriks; yn c-dieltsjes binne Si, O en Cl dúdlik heger; dieltsjes d en f befetsje hege Si, O en Na; dieltsjes e befetsje Si, Fe en O; h-dieltsjes binne Fe-befettende ferbiningen. De resultaten fan 6060-dieltsjes binne fergelykber mei dit, mar om't it Si- en Fe-gehalte yn 6060 sels leech is, binne de oerienkommende Si- en Fe-gehalten yn 'e oerflakdieltsjes ek leech; it C-gehalte yn 6060-dieltsjes is relatyf leech.
Oerflakdieltsjes kinne net ienkele lytse dieltsjes wêze, mar kinne ek bestean yn 'e foarm fan aggregaasjes fan in protte lytse dieltsjes mei ferskillende foarmen, en de massapersintaazjes fan ferskate eleminten yn ferskate dieltsjes fariearje. Der wurdt leaud dat de dieltsjes benammen út twa soarten besteane. Ien is delslach lykas AlFeSi en elemintêr Si, dy't ûntsteane út ûnreinheidsfazen mei hege smeltpunt lykas FeAl3 of AlFeSi(Mn) yn 'e ingot, of delslachfazen tidens it ekstruzjeproses. De oare is oanhingjende frjemde matearje.
2.3 Effekt fan oerflakteruwheid fan ingots
Tidens de test waard fûn dat it efterste oerflak fan 'e 6005A draaibank foar getten stangen rûch en stofbevlekt wie. Der wiene twa getten stangen mei de djipste draaimarkeringen op lokale lokaasjes, wat oerienkomt mei in wichtige tanimming fan it oantal lûkingen nei ekstrudering, en de grutte fan ien lûking wie grutter, lykas te sjen is yn figuer 7.
De 6005A getten stang hat gjin draaibank, sadat de oerflakterûchheid leech is en it oantal lûkingen wurdt fermindere. Derneist, om't der gjin oerstallige snijfloeistof oan 'e draaibankmarkeringen fan' e getten stang hecht, wurdt it C-gehalte yn 'e oerienkommende dieltsjes fermindere. It is bewiisd dat de draaimarkeringen op it oerflak fan' e getten stang it lûken en dieltsjefoarming yn in beskate mjitte fergrutsje.
3 Diskusje
(1) De komponinten fan lûkdefekten binne yn prinsipe itselde as dy fan 'e matriks. It binne de frjemde dieltsjes, âlde hûd op it oerflak fan 'e ingot en oare ûnreinheden dy't sammele binne yn 'e ekstrusjevatwand of it deade gebiet fan 'e mal tidens it ekstrusjeproses, dy't nei it metalen oerflak of de aluminiumlaach fan 'e malwurkriem brocht wurde. As it produkt foarút streamt, wurde oerflakkrassen feroarsake, en as it produkt in bepaalde grutte berikt, wurdt it troch it produkt fuorthelle om lûken te foarmjen. Nei oksidaasje waard it lûken korrodearre, en fanwegen syn grutte wiene d'r putfoarmige defekten.
(2) Oerflakdieltsjes ferskine soms as ienkele lytse dieltsjes, en besteane soms yn aggregeare foarm. Harren gearstalling is dúdlik oars as dy fan 'e matriks, en befettet benammen O-, C-, Fe- en Si-eleminten. Guon fan 'e dieltsjes wurde dominearre troch O- en C-eleminten, en guon dieltsjes wurde dominearre troch O, C, Fe en Si. Dêrom wurdt ôflaat dat de oerflakdieltsjes út twa boarnen komme: ien is delslach lykas AlFeSi en elemintêr Si, en ûnreinheden lykas O en C binne oan it oerflak fêsthâlden; De oare is oanhingjende frjemde matearje. De dieltsjes wurde nei oksidaasje fuortkorrodearre. Fanwegen harren lytse grutte hawwe se gjin of in bytsje ynfloed op it oerflak.
(3) Dieltsjes ryk oan C- en O-eleminten komme benammen fan smeeroalje, stof, boaiem, loft, ensfh. dy't oan it oerflak fan 'e ingots fêstsitte. De wichtichste komponinten fan smeeroalje binne C, O, H, S, ensfh., en de wichtichste komponint fan stof en boaiem is SiO2. It O-gehalte fan oerflakdieltsjes is oer it algemien heech. Omdat de dieltsjes direkt nei it ferlitten fan 'e wurkriem yn in hege temperatuersteat binne, en fanwegen it grutte spesifike oerflak fan 'e dieltsjes, adsorbearje se maklik O-atomen yn 'e loft en feroarsaakje oksidaasje nei kontakt mei de loft, wat resulteart yn in heger O-gehalte as de matrix.
(4) Fe, Si, ensfh. komme benammen út 'e oksiden, âlde skaal en ûnreinheidsfazen yn 'e ingot (heech smeltpunt of twadde faze dy't net folslein eliminearre wurdt troch homogenisaasje). It Fe-elemint komt fan Fe yn aluminiumgots, en foarmet heech smeltpunt ûnreinheidsfazen lykas FeAl3 of AlFeSi(Mn), dy't net oplost wurde kinne yn fêste oplossing tidens it homogenisaasjeproses, of net folslein omset wurde; Si bestiet yn 'e aluminiummatrix yn 'e foarm fan Mg2Si of in oerfersêde fêste oplossing fan Si tidens it gietproses. Tidens it hjitte ekstruzjeproses fan 'e getten stang kin in oerskot oan Si delslach. De oplosberens fan Si yn aluminium is 0,48% by 450 °C en 0,8% (wt%) by 500 °C. It oerskot oan Si-ynhâld yn 6005 is sawat 0,41%, en it delslachte Si kin aggregaasje en delslach wêze feroarsake troch konsintraasjefluktuaasjes.
(5) Aluminium dat oan 'e wurkriem fan 'e mal plakt is de wichtichste oarsaak fan it lûken. De ekstrusjematrise is in omjouwing mei hege temperatuer en hege druk. De wriuwing ûnder de metaalstream sil de temperatuer fan 'e wurkriem fan 'e mal ferheegje, wêrtroch in "kleverige aluminiumlaach" ûntstiet oan 'e snijrâne fan 'e yngong fan 'e wurkriem.
Tagelyk binne oerstallige Si en oare eleminten lykas Mn en Cr yn 'e aluminiumlegering maklik te foarmjen as ferfanging foar fêste oplossingen mei Fe, wat de foarming fan in "kleverige aluminiumlaach" by de yngong fan 'e malwurksône befoarderet. It metaal dat troch de "kleverige aluminiumlaach" streamt, heart ta ynterne wriuwing (glidende skuorbeweging yn it metaal). It metaal ferfoarmet en ferhurdet troch ynterne wriuwing, wat it ûnderlizzende metaal en de mal oaninoar plakt. Tagelyk wurdt de malwurkband troch de druk ferfoarme ta in trompetfoarm, en it kleverige aluminium dat foarme wurdt troch it snijrâne diel fan 'e wurkband dat kontakt makket mei it profyl is fergelykber mei de snijrâne fan in draaiark.
De foarming fan kleverich aluminium is in dynamysk proses fan groei en ôfstjitten. Dieltsjes wurde konstant troch it profyl nei bûten brocht. Se hechte har oan it oerflak fan it profyl, wêrtroch't lûkdefekten ûntsteane. As it direkt út 'e wurkriem streamt en direkt oan it oerflak fan it profyl adsorbearre wurdt, wurde de lytse dieltsjes dy't termysk oan it oerflak hechte "adsorpsjedieltsjes" neamd. As guon dieltsjes troch de ekstrudearre aluminiumlegering brutsen wurde, sille guon dieltsjes oan it oerflak fan 'e wurkriem hechte as se troch de wurkriem geane, wêrtroch't krassen op it oerflak fan it profyl ûntsteane. De efterkant is de stapele aluminiummatrix. As der in soad aluminium yn 'e midden fan' e wurkriem fêstsit (de ferbining is sterk), sil dit oerflakkrassen fergrutsje.
(6) De ekstrusjesnelheid hat in grutte ynfloed op it lûken. De ynfloed fan ekstrusjesnelheid. Wat de bysleine 6005-legering oanbelanget, nimt de ekstrusjesnelheid ta binnen it testberik, de útgongstemperatuer nimt ta, en it oantal oerflaklûkende dieltsjes nimt ta en wurdt swierder as de meganyske linen tanimme. De ekstrusjesnelheid moat sa stabyl mooglik hâlden wurde om hommelse feroarings yn snelheid te foarkommen. Tefolle ekstrusjesnelheid en hege útgongstemperatuer sille liede ta ferhege wriuwing en earnstich dieltsjelûken. It spesifike meganisme fan 'e ynfloed fan ekstrusjesnelheid op it lûkferskynsel fereasket neifolgjende follow-up en ferifikaasje.
(7) De oerflakkwaliteit fan 'e getten roede is ek in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e lûkende dieltsjes. It oerflak fan 'e getten roede is rûch, mei seagebramen, oaljeflekken, stof, korrosje, ensfh., dy't allegear de oanstriid ta it lûken fan dieltsjes fergrutsje.
4 Konklúzje
(1) De gearstalling fan lûkdefekten is yn oerienstimming mei dy fan 'e matriks; de gearstalling fan 'e dieltsjeposysje is dúdlik oars as dy fan 'e matriks, en befettet benammen O-, C-, Fe- en Si-eleminten.
(2) Defekten yn lûkpartikels wurde benammen feroarsake troch it plakjen fan aluminium oan 'e wurkband fan' e mal. Elke faktor dy't it plakjen fan aluminium oan 'e wurkband fan' e mal befoarderet, sil lûkdefekten feroarsaakje. Mei it each op it garandearjen fan 'e kwaliteit fan' e getten stang, hat it generearjen fan lûkpartikels gjin direkte ynfloed op 'e gearstalling fan' e legearing.
(3) In goede, unifoarme brânbehanneling is foardielich foar it ferminderjen fan oerflaklûking.
Pleatsingstiid: 10 septimber 2024
