Durante o processo de extrusão de materiais extrudados com liga de alumínio, especialmente perfis de alumínio, um defeito de "picada" ocorre frequentemente na superfície. As manifestações específicas incluem tumores muito pequenos, com densidades variadas, cauda e sensação de mão óbvia, com uma sensação espetada. Após oxidação ou tratamento da superfície eletroforética, eles geralmente aparecem como grânulos pretos aderindo à superfície do produto.
Na produção de extrusão de perfis de grande seção, é mais provável que esse defeito ocorra devido à influência da estrutura de lingote, temperatura de extrusão, velocidade de extrusão, complexidade do molde etc. A maioria das partículas finas de defeitos sem caroço pode ser removida durante o Processo de pré-tratamento da superfície do perfil, especialmente o processo de gravura alcalina, enquanto um pequeno número de partículas de tamanho grande e firmemente aderido permanecem na superfície do perfil, afetando a qualidade da aparência do produto final.
Em produtos comuns de perfil de porta e janela comuns, os clientes geralmente aceitam pequenos defeitos sem caroço, mas para perfis industriais que exigem ênfase igual nas propriedades mecânicas e desempenho decorativo ou mais ênfase no desempenho decorativo, os clientes geralmente não aceitam esse defeito, especialmente defeitos de caroço que são inconsistente com a cor diferente de fundo.
Para analisar o mecanismo de formação de partículas rugrosas, foram analisadas a morfologia e a composição dos locais de defeitos sob diferentes composições de liga e processos de extrusão, e as diferenças entre os defeitos e a matriz foram comparadas. Uma solução razoável para resolver efetivamente as partículas ásperas foi apresentada e um teste de teste foi realizado.
Para resolver os defeitos dos perfis, é necessário entender o mecanismo de formação de defeitos de ponta. Durante o processo de extrusão, o alumínio aderido à correia de trabalho é a principal causa de defeitos de ponta na superfície de materiais de alumínio extrudados. Isso ocorre porque o processo de extrusão de alumínio é realizado a uma alta temperatura de cerca de 450 ° C. Se os efeitos do calor da deformação e do calor do atrito forem adicionados, a temperatura do metal será maior quando fluir para fora do orifício da matriz. Quando o produto flui para fora do orifício da matriz, devido à alta temperatura, há um fenômeno de alumínio colando entre o metal e a correia de trabalho do molde.
A forma dessa ligação é frequentemente: um processo repetido de vínculo - rasgo - ligação - rasgando novamente, e o produto flui para a frente, resultando em muitos pequenos poços na superfície do produto.
Esse fenômeno de ligação está relacionado a fatores como a qualidade do lingote, a condição da superfície da correia de trabalho do molde, temperatura de extrusão, velocidade de extrusão, grau de deformação e resistência à deformação do metal.
1 Materiais de teste e métodos
Através de pesquisas preliminares, aprendemos que fatores como pureza metalúrgica, status do molde, processo de extrusão, ingredientes e condições de produção podem afetar as partículas ásperas da superfície. No teste, duas hastes de liga, 6005A e 6060, foram usadas para extrudir a mesma seção. A morfologia e a composição das posições de partículas rugivas foram analisadas através do espectrômetro de leitura direta e métodos de detecção de SEM e comparados com a matriz normal circundante.
A fim de distinguir claramente a morfologia dos dois defeitos de cartas e partículas, elas são definidas da seguinte forma:
(1) Defeitos com caroço ou defeitos de tração é uma espécie de defeito de ponto que é um defeito irregular de arranhão tipo girino ou de ponto que aparece na superfície do perfil. O defeito começa a partir da faixa de arranhões e termina com o defeito caindo, acumulando -se em feijões de metal no final da linha de arranhões. O tamanho do defeito sem caroço é geralmente de 1 a 5 mm e fica preto escuro após o tratamento da oxidação, o que afeta a aparência do perfil, como mostrado no círculo vermelho na Figura 1.
(2) As partículas de superfície também são chamadas de feijões de metal ou partículas de adsorção. A superfície do perfil da liga de alumínio é anexada com partículas esféricas de metal duro cinza-preto e possui uma estrutura solta. Existem dois tipos de perfis de liga de alumínio: aqueles que podem ser eliminados e aqueles que não podem ser eliminados. O tamanho é geralmente menor que 0,5 mm e parece difícil para o toque. Não há arranhão na seção frontal. Após a oxidação, não é muito diferente da matriz, como mostrado no círculo amarelo na Figura 1.
2 resultados de teste e análise
2.1 Defeitos de puxar superfície
A Figura 2 mostra a morfologia microestrutural do defeito de tração na superfície da liga 6005A. Existem arranhões em forma de passo na parte frontal da tração e eles terminam com nódulos empilhados. Depois que os nódulos aparecem, a superfície retorna ao normal. A localização do defeito de ruído não é suave ao toque, tem uma sensação espinhosa nítida e adere ou se acumula na superfície do perfil. Através do teste de extrusão, observou -se que a morfologia puxada dos perfis extrudados 6005A e 6060 é semelhante, e a extremidade traseira do produto é mais do que a extremidade da cabeça; A diferença é que o tamanho geral de 6005a é menor e a profundidade do arranhão é enfraquecida. Isso pode estar relacionado a alterações na composição da liga, no estado da haste fundida e nas condições de mofo. Observados sob 100x, existem marcas óbvias de arranhões na extremidade frontal da área de puxar, que é alongada ao longo da direção da extrusão, e a forma das partículas finais dos nódulos é irregular. A 500X, a extremidade frontal da superfície de tração possui arranhões semelhantes a etapas ao longo da direção da extrusão (o tamanho desse defeito é de cerca de 120 μm) e há marcas de empilhamento óbvias nas partículas nodulares na extremidade da cauda.
Para analisar as causas da tração, o espectrômetro de leitura direta e o EDX foram usados para realizar a análise de componentes nos locais de defeitos e na matriz dos três componentes da liga. A Tabela 1 mostra os resultados do teste do perfil 6005A. Os resultados do EDX mostram que a composição da posição de empilhamento das partículas de tração é basicamente semelhante à da matriz. Além disso, algumas partículas finas de impureza são acumuladas dentro e ao redor do defeito de tração, e as partículas de impureza contêm C, O (ou Cl) ou Fe, Si e S.
Análise dos defeitos de aproximação de 6005a perfis extrudados oxidados finos mostram que as partículas puxadoras são grandes de tamanho (1-5 mm), a superfície é mais empilhada e há arranhões semelhantes a passo na seção frontal; A composição está próxima da matriz al, e haverá fases heterogêneas contendo Fe, Si, C e O distribuídas em torno dela. Isso mostra que o mecanismo de formação de tração das três ligas é o mesmo.
Durante o processo de extrusão, o atrito do fluxo de metal fará com que a temperatura da correia de trabalho do molde suba, formando uma "camada de alumínio pegajosa" na aresta de corte da entrada da correia em funcionamento. Ao mesmo tempo, o excesso de Si e outros elementos como Mn e Cr na liga de alumínio são fáceis de formar soluções sólidas de substituição com Fe, que promoverão a formação de uma "camada de alumínio pegajosa" na entrada da zona de trabalho do molde.
À medida que o metal flui para a frente e esfrega contra a correia de trabalho, um fenômeno alternativo de ligação de ligação contínua ocorre em uma determinada posição, fazendo com que o metal se sobreponha continuamente nesta posição. Quando as partículas aumentarem para um determinado tamanho, elas serão afastadas pelo produto que fluem e formam marcas de arranhões na superfície do metal. Ele permanecerá na superfície do metal e formará partículas puxando no final do arranhão. Portanto, pode -se considerar que a formação de partículas rugidos está relacionada principalmente ao alumínio que adere à correia de trabalho do molde. As fases heterogêneas distribuídas ao redor podem se originar de óleo lubrificante, óxidos ou partículas de poeira, bem como impurezas trazidas pela superfície áspera do lingote.
No entanto, o número de puxões nos resultados dos testes 6005A é menor e o grau é mais leve. Por um lado, é devido ao chanfro na saída da correia de trabalho do molde e ao polimento cuidadoso do cinturão de trabalho para reduzir a espessura da camada de alumínio; Por outro lado, está relacionado ao excesso de conteúdo de Si.
De acordo com os resultados da composição espectral de leitura direta, pode -se observar que, além do Si combinado com Mg Mg2SI, o Si restante aparece na forma de uma substância simples.
2.2 pequenas partículas na superfície
Sob inspeção visual de baixa magnificação, as partículas são pequenas (≤0,5 mm), não suaves ao toque, têm uma sensação nítida e aderem à superfície do perfil. Observados sob 100x, pequenas partículas na superfície são distribuídas aleatoriamente e existem partículas de pequeno porte presas à superfície, independentemente de haver arranhões ou não;
A 500X, não importa se existem arranhões óbvios em forma de etapa na superfície ao longo da direção da extrusão, muitas partículas ainda estão presas e os tamanhos das partículas variam. O maior tamanho de partícula é de cerca de 15 μm e as pequenas partículas são de cerca de 5 μm.
Através da análise de composição das partículas da superfície da liga 6060 e da matriz intacta, as partículas são compostas principalmente de elementos O, C, SI e FE, e o teor de alumínio é muito baixo. Quase todas as partículas contêm elementos O e C. A composição de cada partícula é um pouco diferente. Entre eles, as partículas A são próximas a 10 μm, o que é significativamente maior que o Matrix Si, Mg e O; Nas partículas C, Si, O e Cl são obviamente mais altas; As partículas D e F contêm alto Si, O e Na; partículas e contêm Si, Fe e O; As partículas H são compostos contendo Fe. Os resultados de 6060 partículas são semelhantes a isso, mas como o conteúdo de Si e Fe no 6060 é baixo, o conteúdo correspondente de Si e Fe nas partículas de superfície também é baixo; O conteúdo de C em 6060 partículas é relativamente baixo.
As partículas de superfície podem não ser pequenas partículas únicas, mas também podem existir na forma de agregações de muitas partículas pequenas com formas diferentes, e as porcentagens de massa de elementos diferentes em diferentes partículas variam. Acredita -se que as partículas sejam compostas principalmente de dois tipos. Um deles é precipitado como Alfesi e Si elementar, que se originam de fases de impureza de alto ponto de fusão, como FEAL3 ou Alfesi (Mn) nas fases do lingote, ou precipitadas durante o processo de extrusão. O outro é o aderente da matéria estranha.
2.3 Efeito da rugosidade da superfície do lingote
Durante o teste, verificou -se que a superfície traseira do torno de haste fundido 6005A estava áspero e corado com poeira. Havia duas hastes fundidas com as marcas de ferramentas de giro mais profundas em locais locais, o que correspondia a um aumento significativo no número de puxões após a extrusão, e o tamanho de uma única tração foi maior, como mostra a Figura 7.
A haste fundida 6005A não tem torno, portanto a rugosidade da superfície é baixa e o número de puxões é reduzido. Além disso, como não há excesso de fluido de corte preso às marcas do torno da haste fundida, o conteúdo de C nas partículas correspondentes é reduzido. Está provado que as marcas de giro na superfície da haste fundida agravarão a formação de puxar e partículas até certo ponto.
3 discussão
(1) Os componentes dos defeitos de tração são basicamente os mesmos que os da matriz. São as partículas estrangeiras, a pele velha na superfície do lingote e outras impurezas acumuladas na parede do barril de extrusão ou na área morta do molde durante o processo de extrusão, que são trazidas para a superfície metálica ou a camada de alumínio do molde que trabalha cinto. À medida que o produto flui para a frente, os arranhões de superfície são causados e, quando o produto se acumula a um determinado tamanho, ele é retirado pelo produto para formar a tração. Após a oxidação, a tração foi corroída e, devido ao seu tamanho grande, havia defeitos semelhantes a poço lá.
(2) As partículas de superfície às vezes aparecem como pequenas partículas e às vezes existem em forma agregada. Sua composição é obviamente diferente da da matriz e contém principalmente elementos O, C, FE e SI. Algumas das partículas são dominadas por elementos O e C, e algumas partículas são dominadas por O, C, Fe e Si. Portanto, é inferido que as partículas da superfície vêm de duas fontes: uma é precipitada como Alfesi e Si elementar, e impurezas como O e C são aderidas à superfície; O outro é o aderente da matéria estranha. As partículas são corroídas após a oxidação. Devido ao seu tamanho pequeno, eles não têm ou pouco impacto na superfície.
(3) Partículas ricas em elementos C e O vêm principalmente de óleo lubrificante, poeira, solo, ar, etc. aderidos à superfície do lingote. Os principais componentes do óleo lubrificante são C, O, H, S, etc., e o principal componente de poeira e solo é SiO2. O conteúdo de O das partículas de superfície é geralmente alto. Como as partículas estão em um estado de alta temperatura imediatamente após a saída do cinturão de trabalho e, devido à grande área de superfície específica das partículas, elas facilmente adsorvem os átomos no ar e causam oxidação após o contato com o ar, resultando em um O mais alto O conteúdo que a matriz.
(4) Fe, Si, etc. vêm principalmente dos óxidos, da escala antiga e das fases de impureza no lingote (alto ponto de fusão ou segunda fase que não é totalmente eliminada pela homogeneização). O elemento Fe se origina de Fe em lingotes de alumínio, formando fases de impureza de alto ponto de fusão, como FEAL3 ou Alfesi (Mn), que não podem ser dissolvidas em solução sólida durante o processo de homogeneização ou não estão totalmente convertidas; O Si existe na matriz de alumínio na forma de MG2SI ou uma solução sólida supersaturada de Si durante o processo de fundição. Durante o processo de extrusão quente da haste fundida, o excesso de Si pode precipitar. A solubilidade do Si no alumínio é de 0,48% a 450 ° C e 0,8% (% em peso) a 500 ° C. O excesso de conteúdo de Si em 6005 é de cerca de 0,41%, e o Si precipitado pode ser agregação e precipitação causada por flutuações de concentração.
(5) O alumínio aderido à correia de trabalho do molde é a principal causa de puxar. A matriz de extrusão é um ambiente de alta temperatura e alta pressão. O atrito do fluxo de metal aumentará a temperatura da correia de trabalho do molde, formando uma "camada de alumínio pegajosa" na aresta de corte da entrada da correia em funcionamento.
Ao mesmo tempo, o excesso de Si e outros elementos como Mn e Cr na liga de alumínio são fáceis de formar soluções sólidas de substituição com Fe, que promoverão a formação de uma "camada de alumínio pegajosa" na entrada da zona de trabalho do molde. O metal que flui através da “camada de alumínio pegajosa” pertence ao atrito interno (cisalhamento deslizante dentro do metal). O metal se deforma e endurece devido ao atrito interno, que promove o metal subjacente e o molde para grudar. Ao mesmo tempo, o cinto de trabalho do molde é deformado em forma de trompete devido à pressão, e o alumínio pegajoso formado pela parte da borda de corte do cinto de trabalho que entra em contato com o perfil é semelhante à aresta de uma ferramenta de giro.
A formação de alumínio pegajoso é um processo dinâmico de crescimento e derramamento. As partículas estão sendo constantemente trazidas pelo perfil. Se fluir diretamente para fora da correia de trabalho e for instantaneamente adsorvido na superfície do perfil, as pequenas partículas aderidas termicamente à superfície serão chamadas de "partículas de adsorção". Se algumas partículas forem quebradas pela liga de alumínio extrudada, algumas partículas grudam na superfície da correia de trabalho ao passar pela correia de trabalho, causando arranhões na superfície do perfil. A extremidade da cauda é a matriz de alumínio empilhada. Quando há muito alumínio preso no meio do cinto de trabalho (a ligação é forte), ele agravará arranhões na superfície.
(6) A velocidade de extrusão tem uma grande influência na extração. A influência da velocidade de extrusão. No que diz respeito à liga rastreada 6005, a velocidade de extrusão aumenta dentro da faixa de teste, a temperatura da saída aumenta e o número de partículas de tração na superfície aumenta e se torna mais pesado à medida que as linhas mecânicas aumentam. A velocidade de extrusão deve ser mantida o mais estável possível para evitar mudanças repentinas na velocidade. Velocidade excessiva de extrusão e alta temperatura de saída levarão ao aumento do atrito e ao puxão de partículas graves. O mecanismo específico do impacto da velocidade de extrusão no fenômeno puxador requer acompanhamento e verificação subsequentes.
(7) A qualidade da superfície da haste fundida também é um fator importante que afeta as partículas de tração. A superfície da haste fundida é áspera, com rebarbas, manchas de óleo, poeira, corrosão etc., que aumentam a tendência de puxar partículas.
4 Conclusão
(1) a composição dos defeitos de tração é consistente com a da matriz; A composição da posição da partícula é obviamente diferente da da matriz, contendo principalmente os elementos O, C, FE e SI.
(2) Os defeitos de partículas puxando são causados principalmente por alumínio aderindo à correia de trabalho do molde. Quaisquer fatores que promovam o alumínio que grudam na correia de trabalho do molde causarão defeitos de tração. Na premissa de garantir a qualidade da haste fundida, a geração de partículas de puxar não tem impacto direto na composição da liga.
(3) O tratamento de incêndio uniforme adequado é benéfico para reduzir a tração da superfície.
Hora de postagem: set-10-2024 de setembro
