Sè e proprietà meccaniche di l'estrusioni ùn sò micca cum'è previstu, l'attenzione hè generalmente focalizzata nantu à a cumpusizione iniziale di a billetta o nantu à e cundizioni di estrusione/invecchiamentu. Poche persone si dumandanu se l'omogeneizazione stessa puderia esse un prublema. In fatti, a fase di omogeneizazione hè cruciale per a pruduzzione di estrusioni di alta qualità. U mancatu cuntrollu currettu di a fase di omogeneizazione pò purtà à:
● Aumentu di a pressione di rottura
● Più difetti
●Texture à strisce dopu l'anodizazione
● Velocità di estrusione più bassa
● Proprietà meccaniche scarse
A fase di omogeneizazione hà dui scopi principali: raffinà i cumposti intermetallici chì cuntenenu ferru, è ridistribuisce u magnesiu (Mg) è u siliciu (Si). Esaminendu a microstruttura di a billetta prima è dopu l'omogeneizazione, si pò prevede se a billetta si cumporterà bè durante l'estrusione.
Effettu di l'omogeneizazione di a billetta nantu à l'indurimentu
In l'estrusioni 6XXX, a forza vene da e fasi ricche di Mg è Si furmate durante l'invecchiamento. A capacità di furmà queste fasi dipende da u piazzamentu di l'elementi in una soluzione solida prima di l'iniziu di l'invecchiamento. Per chì Mg è Si diventinu eventualmente parte di a soluzione solida, u metallu deve esse raffreddato rapidamente da sopra i 530 °C. À temperature superiori à questu puntu, Mg è Si si dissolvenu naturalmente in aluminiu. Tuttavia, durante l'estrusione, u metallu ferma solu sopra à sta temperatura per un cortu periodu. Per assicurà chì tutti i Mg è Si si dissolvenu, e particelle di Mg è Si devenu esse relativamente chjuche. Sfurtunatamente, durante a fusione, Mg è Si precipitanu cum'è blocchi di Mg₂Si relativamente grandi (Fig. 1a).
Un ciclu tipicu di omogeneizazione per billette 6060 hè di 560 °C per 2 ore. Durante stu prucessu, postu chì a billetta ferma sopra à 530 °C per un longu periodu, Mg₂Si si dissolve. Dopu u raffreddamentu, riprecipita in una distribuzione assai più fine (Fig. 1c). Se a temperatura di omogeneizazione ùn hè micca abbastanza alta, o u tempu hè troppu cortu, alcune particelle di Mg₂Si grosse rimarranu. Quandu questu accade, a suluzione solida dopu l'estrusione cuntene menu Mg è Si, rendendu impussibile a furmazione di una alta densità di precipitati induriti, ciò chì porta à proprietà meccaniche ridotte.
Fig. 1. Micrografie ottiche di billette 6060 lucidate è incise à 2% HF: (a) cum'è colate, (b) parzialmente omogeneizzate, (c) cumpletamente omogeneizzate.
Ruolo di l'omogeneizazione nantu à l'intermetallici chì cuntenenu ferru
U ferru (Fe) hà un effettu più grande nantu à a tenacità à a frattura chè nantu à a resistenza. In e leghe 6XXX, e fasi di Fe tendenu à furmà una fase β (Al₅(FeMn)Si o Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) durante a fusione. Queste fasi sò grande, angulari, è interferiscenu cù l'estrusione (evidenziata in a Fig. 2a). Durante l'omogeneizazione, l'elementi pesanti (Fe, Mn, ecc.) si diffondenu, è e grande fasi angulari diventanu più chjuche è più tonde (Fig. 2b).
Solu da l'imagine ottiche, hè difficiule di distingue e diverse fasi, è hè impussibile di quantificà li in modu affidabile. À Innoval, quantificemu l'omogeneizazione di billette aduprendu u nostru metudu internu di rilevazione è classificazione di caratteristiche (FDC), chì furnisce un valore %α per e billette. Questu ci permette di valutà a qualità di l'omogeneizazione.
Fig. 2. Micrografie ottiche di billette (a) prima è (b) dopu l'omogeneizazione.
Metudu di Rilevazione è Classificazione di e Caratteristiche (FDC)
A Fig. 3a mostra un campione lucidatu analizatu per microscopia elettronica à scansione (SEM). Una tecnica di soglia in scala di grigi hè tandu applicata per separà è identificà l'intermetallici, chì appariscenu bianchi in a Fig. 3b. Sta tecnica permette l'analisi di zone finu à 1 mm², vale à dì chì più di 1000 caratteristiche individuali ponu esse analizate à tempu.
Fig. 3. (a) Imagine elettronica retrodiffusa di billetta 6060 omogeneizzata, (b) caratteristiche individuali identificate da (a).
Cumposizione di e particelle
U sistema Innoval hè equipatu cù un detector di raggi X à dispersione d'energia (EDX) Xplore 30 di Oxford Instruments. Questu permette una rapida raccolta automatica di spettri EDX da ogni puntu identificatu. Da questi spettri, si pò determinà a cumpusizione di e particelle è deduce u rapportu relativu Fe:Si.
Sicondu u cuntenutu di Mn o Cr di a lega, altri elementi pesanti ponu ancu esse inclusi. Per alcune leghe 6XXX (qualchì volta cù Mn significativu), u rapportu (Fe+Mn):Si hè adupratu cum'è riferimentu. Quessi rapporti ponu tandu esse paragunati à quelli di l'intermetallici cunnisciuti chì cuntenenu Fe.
Fase β (Al₅(FeMn)Si o Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Rapportu Si ≈ 2. Fase α (Al₁₂(FeMn)₃Si o Al₈.₃(FeMn)₂Si): rapportu ≈ 4–6, secondu a cumpusizione. U nostru software persunalizatu ci permette di stabilisce una soglia è di classificà ogni particella cum'è α o β, dopu di mappà e so pusizioni in a microstruttura (Fig. 4). Questu dà una percentuale apprussimativa di α trasfurmata in a billetta omogeneizzata.
Fig. 4. (a) Carta chì mostra e particelle classificate in α è β, (b) graficu di dispersione di i rapporti (Fe+Mn):Si.
Ciò chì i dati ci ponu dì
A figura 5 mostra un esempiu di cume si usa sta infurmazione. In questu casu, i risultati indicanu un riscaldamentu micca uniforme in un fornu specificu, o forse chì a temperatura di setpoint ùn hè stata righjunta. Per valutà currettamente tali casi, sò necessarie sia a billetta di prova sia e billette di riferimentu di qualità cunnisciuta. Senza queste, ùn si pò stabilisce l'intervallu %α previstu per quella cumpusizione di lega.
Fig. 5. Paragone di %α in diverse sezioni di un fornu di omogeneizazione chì ùn hà micca boni risultati.
Data di publicazione: 30 d'aostu 2025
