Durante u prucessu d'estrusione di materiali estrusi in lega d'aluminiu, in particulare i profili d'aluminiu, un difettu di "pitting" si verifica spessu nantu à a superficia. E manifestazioni specifiche includenu tumori assai chjuchi cù densità variabili, code è una sensazione evidente à a manu, cù una sensazione spinosa. Dopu l'ossidazione o u trattamentu elettroforeticu di a superficia, appariscenu spessu cum'è granuli neri chì aderiscenu à a superficia di u pruduttu.
In a pruduzzione per estrusione di profili di grande sezione, questu difettu hè più prubabile di accade per via di l'influenza di a struttura di u lingotto, a temperatura di estrusione, a velocità di estrusione, a cumplessità di u stampo, ecc. A maiò parte di e particelle fini di difetti snocciolati ponu esse eliminate durante u prucessu di pretrattamentu di a superficia di u prufilu, in particulare u prucessu di incisione alcalina, mentre chì un picculu numeru di particelle di grande dimensione, fermamente aderenti, restanu nantu à a superficia di u prufilu, affettendu a qualità di l'aspettu di u pruduttu finale.
In i prudutti di prufili di porte è finestre di custruzzione ordinarie, i clienti generalmente accettanu difetti minori sbucciati, ma per i prufili industriali chì richiedenu a stessa enfasi nantu à e proprietà meccaniche è e prestazioni decorative o più enfasi nantu à e prestazioni decorative, i clienti generalmente ùn accettanu micca stu difettu, in particulare i difetti sbucciati chì sò incoerenti cù u culore di fondu differente.
Per analizà u mecanismu di furmazione di e particelle ruvide, sò state analizate a morfologia è a cumpusizione di i lochi di difetti sottu diverse cumpusizioni di lega è prucessi d'estrusione, è sò state paragunate e differenze trà i difetti è a matrice. Hè stata pruposta una suluzione ragionevule per risolve efficacemente e particelle ruvide, è hè stata realizata una prova di prova.
Per risolve i difetti di pitting di i profili, hè necessariu capisce u mecanismu di furmazione di i difetti di pitting. Durante u prucessu di estrusione, l'aluminiu chì si attacca à a cintura di travagliu di u stampo hè a causa principale di i difetti di pitting nantu à a superficia di i materiali in aluminiu estrusu. Questu hè perchè u prucessu di estrusione di l'aluminiu hè realizatu à una temperatura alta di circa 450 ° C. Se l'effetti di u calore di deformazione è di u calore di attritu sò aghjunti, a temperatura di u metallu serà più alta quandu scorre fora di u foru di u stampo. Quandu u pruduttu scorre fora di u foru di u stampo, per via di l'alta temperatura, ci hè un fenomenu di attaccamentu di l'aluminiu trà u metallu è a cintura di travagliu di u stampo.
A forma di sta legame hè spessu: un prucessu ripetutu di legame - strappamentu - legame - strappamentu di novu, è u pruduttu scorre in avanti, risultendu in parechje piccule fosse nantu à a superficia di u pruduttu.
Stu fenomenu di ligame hè ligatu à fattori cum'è a qualità di u lingotto, a cundizione di a superficia di a cinta di travagliu di u stampu, a temperatura di estrusione, a velocità di estrusione, u gradu di deformazione è a resistenza à a deformazione di u metallu.
1 Materiali è metudi di prova
Attraversu una ricerca preliminare, avemu amparatu chì fattori cum'è a purità metallurgica, u statu di u stampu, u prucessu d'estrusione, l'ingredienti è e cundizioni di pruduzzione ponu influenzà e particelle ruvide di a superficia. In u test, duie barre di lega, 6005A è 6060, sò state aduprate per estrude a stessa sezione. A morfologia è a cumpusizione di e pusizioni di e particelle ruvide sò state analizate per mezu di spettrometru di lettura diretta è metudi di rilevazione SEM, è paragunate cù a matrice nurmale circundante.
Per distingue chjaramente a morfologia di i dui difetti di pitted è particelle, sò definiti cusì:
(1) I difetti pittati o difetti di tirata sò un tipu di difettu puntuale chì hè un difettu di graffiu irregulare simile à un girinu o à un puntu chì appare nantu à a superficia di u prufilu. U difettu principia da a striscia di graffiu è finisce cù u difettu chì casca, accumulendusi in grani metallichi à a fine di a linea di graffiu. A dimensione di u difettu pittatu hè generalmente 1-5 mm, è diventa neru scuru dopu u trattamentu d'ossidazione, chì affetta infine l'aspettu di u prufilu, cum'è mostratu in u cerchju rossu in a Figura 1.
(2) E particelle di superficia sò ancu chjamate grani di metallu o particelle d'adsorbimentu. A superficia di u prufilu di lega d'aluminiu hè attaccata cù particelle sferiche di metallu duru grisgiu-neru è hà una struttura sciolta. Ci sò dui tippi di prufili di lega d'aluminiu: quelli chì ponu esse asciugati è quelli chì ùn ponu micca esse asciugati. A dimensione hè generalmente inferiore à 0,5 mm, è si sente ruvida à u toccu. Ùn ci hè micca graffiu in a sezione frontale. Dopu l'ossidazione, ùn hè micca assai diversa da a matrice, cum'è mostratu in u cerchju giallu in a Figura 1.
2 Risultati di i testi è analisi
2.1 Difetti di trazione superficiale
A figura 2 mostra a murfulugia microstrutturale di u difettu di tirata nantu à a superficia di a lega 6005A. Ci sò graffi à gradini in a parte anteriore di a tirata, è finiscenu cù noduli impilati. Dopu à a cumparsa di i noduli, a superficia torna à a nurmalità. A pusizione di u difettu di ruvidità ùn hè micca liscia à u toccu, hà una sensazione spinosa acuta, è aderisce o s'accumula nantu à a superficia di u prufilu. Attraversu a prova di estrusione, hè statu osservatu chì a murfulugia di tirata di i prufili estrusi 6005A è 6060 hè simile, è a coda di u pruduttu hè più grande di a testa; a differenza hè chì a dimensione generale di tirata di 6005A hè più chjuca è a prufundità di graffiu hè indebulita. Questu pò esse ligatu à cambiamenti in a cumpusizione di a lega, u statu di a barra fusa è e cundizioni di u stampo. Osservatu sottu 100X, ci sò segni di graffi evidenti nantu à a parte anteriore di a zona di tirata, chì hè allungata longu a direzzione di estrusione, è a forma di e particelle finali di noduli hè irregulare. À 500X, a parte anteriore di a superficia di trazione hà graffi à gradini longu a direzzione di estrusione (a dimensione di stu difettu hè di circa 120 μm), è ci sò segni di impilamentu evidenti nantu à e particelle nodulari à a fine di a coda.
Per analizà e cause di a trazione, sò stati utilizati un spettrometru à lettura diretta è un EDX per realizà l'analisi di i cumpunenti nantu à i lochi di i difetti è a matrice di i trè cumpunenti di a lega. A Tavula 1 mostra i risultati di i testi di u prufilu 6005A. I risultati EDX mostranu chì a cumpusizione di a pusizione di impilamentu di e particelle di trazione hè basicamente simile à quella di a matrice. Inoltre, alcune particelle d'impurità fini sò accumulate in è intornu à u difettu di trazione, è e particelle d'impurità cuntenenu C, O (o Cl), o Fe, Si è S.
L'analisi di i difetti di ruvidità di i profili estrusi fini ossidati 6005A mostra chì e particelle di trazione sò di grande dimensione (1-5 mm), a superficia hè per u più impilata, è ci sò graffi à gradini nantu à a sezione frontale; A cumpusizione hè vicina à a matrice Al, è ci saranu fasi eterogenee chì cuntenenu Fe, Si, C è O distribuite intornu à ella. Mostra chì u mecanismu di furmazione di trazione di e trè leghe hè u listessu.
Durante u prucessu d'estrusione, l'attritu di u flussu di metallu farà cresce a temperatura di a cinta di travagliu di u stampu, furmendu un "stratu d'aluminiu appiccicaticciu" à u bordu di tagliu di l'entrata di a cinta di travagliu. À u listessu tempu, l'eccessu di Si è altri elementi cum'è Mn è Cr in a lega d'aluminiu sò faciuli da furmà suluzioni solide di sustituzione cù Fe, chì prumoveranu a furmazione di un "stratu d'aluminiu appiccicaticciu" à l'entrata di a zona di travagliu di u stampu.
Mentre u metallu scorre in avanti è si sfrega contr'à a cinta di travagliu, si verifica un fenomenu alternativu di legame-strappo-legame cuntinuu in una certa pusizione, chì face chì u metallu si sovrapponga continuamente in questa pusizione. Quandu e particelle aumentanu à una certa dimensione, seranu tirate via da u pruduttu chì scorre è formeranu graffi nantu à a superficia metallica. Fermaranu nantu à a superficia metallica è formeranu particelle di trazione à a fine di u graffiu. Dunque, si pò cunsiderà chì a furmazione di particelle ruvide hè principalmente ligata à l'adesione di l'aluminiu à a cinta di travagliu di u stampo. E fasi eterogenee distribuite intornu à ella ponu vene da oliu lubrificante, ossidi o particelle di polvere, è ancu da impurità purtate da a superficia ruvida di u lingotto.
Tuttavia, u numeru di tiri in i risultati di a prova 6005A hè più chjucu è u gradu hè più ligeru. Da una parte, hè duvuta à a smussatura à l'uscita di a cinta di travagliu di u stampu è à a lucidatura attenta di a cinta di travagliu per riduce u spessore di u stratu d'aluminiu; da l'altra parte, hè ligatu à u cuntenutu eccessivu di Si.
Sicondu i risultati di a cumpusizione spettrale di lettura diretta, si pò vede chì in più di Si cumminatu cù MgMg2Si, u Si restante appare in forma di una sustanza simplice.
2.2 Piccule particelle nantu à a superficia
Sottu à un'ispezione visuale à bassa ingrandimentu, e particelle sò chjuche (≤0,5 mm), micca lisce à u toccu, anu una sensazione tagliente è aderiscenu à a superficia di u prufilu. Osservate sottu à 100X, e piccule particelle nantu à a superficia sò distribuite à casu, è ci sò particelle di piccule dimensioni attaccate à a superficia indipendentemente da s'ellu ci sò graffi o micca;
À 500X, ùn importa micca s'ellu ci sò graffi evidenti à gradini nantu à a superficia longu a direzzione di l'estrusione, parechje particelle sò sempre attaccate, è e dimensioni di e particelle varianu. A dimensione di e particelle più grande hè di circa 15 μm, è e particelle chjuche sò di circa 5 μm.
Attraversu l'analisi di a cumpusizione di e particelle di a superficia di a lega 6060 è di a matrice intatta, e particelle sò principalmente cumposte da elementi O, C, Si è Fe, è u cuntenutu d'aluminiu hè assai bassu. Quasi tutte e particelle cuntenenu elementi O è C. A cumpusizione di ogni particella hè ligeramente diversa. Trà elle, e particelle a sò vicine à 10 μm, chì hè significativamente più altu ch'è a matrice Si, Mg è O; In e particelle c, Si, O è Cl sò ovviamente più alti; E particelle d è f cuntenenu alti livelli di Si, O è Na; e particelle e cuntenenu Si, Fe è O; e particelle h sò cumposti chì cuntenenu Fe. I risultati di e particelle 6060 sò simili à questu, ma postu chì u cuntenutu di Si è Fe in u 6060 stessu hè bassu, i cuntenuti currispondenti di Si è Fe in e particelle di a superficia sò ancu bassi; u cuntenutu di C in e particelle 6060 hè relativamente bassu.
E particelle di superficia ùn ponu micca esse piccule particelle singole, ma ponu ancu esiste in forma d'aggregazioni di parechje piccule particelle cù diverse forme, è e percentuali di massa di diversi elementi in diverse particelle varianu. Si crede chì e particelle sò principalmente cumposte da dui tipi. Unu sò precipitati cum'è AlFeSi è Si elementale, chì derivanu da fasi d'impurità à altu puntu di fusione cum'è FeAl3 o AlFeSi(Mn) in u lingotto, o fasi di precipitati durante u prucessu d'estrusione. L'altru hè materia straniera aderente.
2.3 Effettu di a rugosità superficiale di u lingotto
Durante a prova, hè statu trovu chì a superficia posteriore di u tornu di barre fuse 6005A era ruvida è macchiata di polvere. Ci eranu duie barre fuse cù e marche di utensili di tornitura più prufonde in lochi lucali, ciò chì currisponde à un aumentu significativu di u numeru di tiri dopu l'estrusione, è a dimensione di un unicu tiru era più grande, cum'è mostratu in a Figura 7.
A barra fusa 6005A ùn hà micca tornu, dunque a rugosità di a superficia hè bassa è u numeru di tirate hè riduttu. Inoltre, postu chì ùn ci hè micca fluidu di taglio in eccessu attaccatu à i marchi di tornu di a barra fusa, u cuntenutu di C in e particelle currispondenti hè riduttu. Hè pruvatu chì i marchi di tornitura nantu à a superficia di a barra fusa aggraveranu a tirata è a furmazione di particelle finu à un certu puntu.
3 Discussione
(1) I cumpunenti di i difetti di tirata sò basicamente listessi à quelli di a matrice. Sò e particelle straniere, a vechja pelle nantu à a superficia di u lingotto è altre impurità accumulate in a parete di u cilindru d'estrusione o in a zona morta di u stampu durante u prucessu d'estrusione, chì sò purtate à a superficia metallica o à u stratu d'aluminiu di a cinta di travagliu di u stampu. Mentre u pruduttu scorre in avanti, si causanu graffi superficiali, è quandu u pruduttu s'accumula à una certa dimensione, hè cacciatu da u pruduttu per furmà una tirata. Dopu l'ossidazione, a tirata hè stata currusa, è per via di a so grande dimensione, ci eranu difetti simili à fosse.
(2) E particelle di superficia qualchì volta appariscenu cum'è piccule particelle singole, è qualchì volta esistenu in forma aggregata. A so cumpusizione hè ovviamente diversa da quella di a matrice, è cuntene principalmente elementi O, C, Fe è Si. Alcune di e particelle sò duminate da elementi O è C, è alcune particelle sò duminate da O, C, Fe è Si. Dunque, si deduce chì e particelle di superficia venenu da duie fonti: una hè precipitati cum'è AlFeSi è Si elementale, è impurità cum'è O è C sò aderenti à a superficia; L'altra hè materia straniera aderente. E particelle sò corrose dopu l'ossidazione. A causa di a so piccula dimensione, ùn anu micca o pocu impattu nantu à a superficia.
(3) E particelle ricche di elementi C è O provenenu principalmente da oliu lubrificante, polvere, terra, aria, ecc. aderiti à a superficia di u lingotto. I cumpunenti principali di l'oliu lubrificante sò C, O, H, S, ecc., è u cumpunente principale di polvere è terra hè SiO2. U cuntenutu di O di e particelle di a superficia hè generalmente altu. Siccome e particelle sò in un statu di alta temperatura subitu dopu avè lasciatu u nastro di travagliu, è per via di a grande superficia specifica di e particelle, adsorbenu facilmente l'atomi di O in l'aria è causanu l'ossidazione dopu u cuntattu cù l'aria, risultendu in un cuntenutu di O più altu ch'è a matrice.
(4) Fe, Si, ecc. venenu principalmente da l'ossidi, a vechja scala è e fasi di impurità in u lingotto (puntu di fusione altu o seconda fase chì ùn hè micca cumpletamente eliminata da l'omogeneizazione). L'elementu Fe vene da u Fe in i lingotti d'aluminiu, furmendu fasi di impurità à puntu di fusione altu cum'è FeAl3 o AlFeSi(Mn), chì ùn ponu esse dissolte in una soluzione solida durante u prucessu di omogeneizazione, o ùn sò micca cumpletamente cunvertite; Si esiste in a matrice d'aluminiu in forma di Mg2Si o una soluzione solida supersaturata di Si durante u prucessu di fusione. Durante u prucessu di estrusione à caldu di a verga fusa, un eccessu di Si pò precipità. A solubilità di Si in l'aluminiu hè di 0,48% à 450 °C è di 0,8% (pesu%) à 500 °C. L'eccessu di Si in 6005 hè di circa 0,41%, è u Si precipitatu pò esse aggregazione è precipitazione causata da fluttuazioni di concentrazione.
(5) L'aluminiu chì si attacca à a cinta di travagliu di u stampu hè a causa principale di a trazione. U stampo d'estrusione hè un ambiente à alta temperatura è alta pressione. L'attritu di u flussu di metallu aumenterà a temperatura di a cinta di travagliu di u stampu, furmendu un "stratu d'aluminiu appiccicaticciu" à u bordu di tagliu di l'entrata di a cinta di travagliu.
À u listessu tempu, l'eccessu di Si è altri elementi cum'è Mn è Cr in a lega d'aluminiu sò faciuli da furmà suluzioni solide di rimpiazzamentu cù Fe, chì prumoveranu a furmazione di un "stratu d'aluminiu appiccicaticciu" à l'entrata di a zona di travagliu di u stampu. U metallu chì scorri attraversu u "stratu d'aluminiu appiccicaticciu" appartene à l'attritu internu (taglio scorrevole in u metallu). U metallu si deforma è s'indurisce per via di l'attritu internu, chì prumove l'attaccu inseme di u metallu sottustante è di u stampu. À u listessu tempu, a cinta di travagliu di u stampu hè deformata in una forma di tromba per via di a pressione, è l'aluminiu appiccicaticciu furmatu da a parte di u tagliente di a cinta di travagliu chì cuntatta u prufilu hè simile à u tagliente di un utensile di tornitura.
A furmazione di l'aluminiu appiccicaticciu hè un prucessu dinamicu di crescita è di spargimentu. E particelle sò constantemente purtate fora da u prufilu. Aderiscenu à a superficia di u prufilu, furmendu difetti di trazione. S'ellu scorri direttamente fora di a cinta di travagliu è hè istantaneamente adsorbitu nantu à a superficia di u prufilu, e piccule particelle adherite termicamente à a superficia sò chjamate "particelle di adsorbimentu". Se alcune particelle saranu rotte da a lega d'aluminiu estrusa, alcune particelle si appiccicheranu à a superficia di a cinta di travagliu quandu passanu per a cinta di travagliu, causendu graffi nantu à a superficia di u prufilu. A coda hè a matrice d'aluminiu impilata. Quandu ci hè assai aluminiu attaccatu in u mezu di a cinta di travagliu (u ligame hè forte), aggraverà i graffi superficiali.
(6) A velocità di estrusione hà una grande influenza nantu à a trazione. L'influenza di a velocità di estrusione. In quantu à a lega 6005 tracciata, a velocità di estrusione aumenta in l'intervallu di prova, a temperatura di uscita aumenta, è u numeru di particelle di trazione superficiale aumenta è diventa più pesante à misura chì e linee meccaniche aumentanu. A velocità di estrusione deve esse mantenuta u più stabile pussibule per evità cambiamenti bruschi di velocità. Una velocità di estrusione eccessiva è una temperatura di uscita elevata portanu à un aumentu di l'attritu è à una trazione seria di particelle. U mecanismu specificu di l'impattu di a velocità di estrusione nantu à u fenomenu di trazione richiede un seguitu è una verificazione successivi.
(7) A qualità di a superficia di a verga fusa hè ancu un fattore impurtante chì affetta e particelle di tirata. A superficia di a verga fusa hè ruvida, cù bave di sega, macchie d'oliu, polvere, corrosione, ecc., chì aumentanu a tendenza à tirà e particelle.
4 Cunclusione
(1) A cumpusizione di i difetti di tirata hè coerente cù quella di a matrice; a cumpusizione di a pusizione di e particelle hè ovviamente diversa da quella di a matrice, cuntenendu principalmente elementi O, C, Fe è Si.
(2) I difetti di particelle di trazione sò principalmente causati da l'adesione di l'aluminiu à a cinta di travagliu di u stampu. Ogni fattore chì prumove l'adesione di l'aluminiu à a cinta di travagliu di u stampu causerà difetti di trazione. Cù u scopu di assicurà a qualità di a barra fusa, a generazione di particelle di trazione ùn hà micca impattu direttu nantu à a cumpusizione di a lega.
(3) Un trattamentu uniforme adattatu di u focu hè beneficu per riduce a trazione di a superficia.
Data di publicazione: 10 settembre 2024
