Wärend dem Extrusiounsprozess vun extrudéierten Aluminiumlegierungen, besonnesch Aluminiumprofiler, trëtt dacks e "Pitting"-Defekt op der Uewerfläch op. Zu de spezifesche Manifestatioune gehéieren ganz kleng Tumoren mat ënnerschiddlecher Dicht, Schwanzbildung an e kloert Handgefill mat engem spitzege Gefill. No Oxidatioun oder elektrophoretescher Uewerflächenbehandlung erschéngen se dacks als schwaarz Granulat, déi un der Uewerfläch vum Produkt hänken.
Bei der Extrusiounsproduktioun vu Profiler mat groussem Profilprofil ass dësen Defekt méi wahrscheinlech wéinst dem Afloss vun der Barrenstruktur, der Extrusiounstemperatur, der Extrusiounsgeschwindegkeet, der Komplexitéit vun der Form usw. ze entstoen. Déi meescht vun de feine Partikelen vu geriwwenen Defekter kënnen während dem Virbehandlungsprozess vun der Profiluewerfläch, besonnesch dem Alkali-Ätzeprozess, ewechgeholl ginn, während eng kleng Zuel vu groussen, fest ugehaangene Partikelen op der Profiluewerfläch bleiwen, wat d'Erscheinungsqualitéit vum Endprodukt beaflosst.
Bei gewéinleche Gebaierdier- a Fënsterprofilprodukter akzeptéiere Clienten normalerweis kleng geriwwe Mängel, awer fir Industrieprofiler, déi deeselwechte Schwéierpunkt op mechanesch Eegeschaften a dekorativ Leeschtung oder méi Schwéierpunkt op dekorativ Leeschtung erfuerderen, akzeptéiere Clienten dësen Defekt normalerweis net, besonnesch geriwwe Mängel, déi mat der anerer Hannergrondfaarf net kompatibel sinn.
Fir de Bildungsmechanismus vu raue Partikelen z'analyséieren, goufen d'Morphologie an d'Zesummesetzung vun de Defektplazen ënner verschiddene Legierungszesummesetzungen an Extrusiounsprozesser analyséiert, an d'Ënnerscheeder tëscht de Defekter an der Matrix goufen verglach. Eng vernünfteg Léisung fir d'rau Partikelen effektiv ze léisen gouf virgeschloen, an en Test gouf duerchgefouert.
Fir d'Pittingdefekter vu Profiler ze léisen, ass et néideg de Bildungsmechanismus vu Pittingdefekter ze verstoen. Wärend dem Extrusiounsprozess ass d'Pechkeet vun Aluminium um Formbearbeitungsband d'Haaptursaach vu Pittingdefekter op der Uewerfläch vun extrudéierten Aluminiummaterialien. Dëst läit dorun, datt den Extrusiounsprozess vun Aluminium bei enger héijer Temperatur vu ronn 450°C duerchgefouert gëtt. Wann d'Effekter vun Deformatiounshëtzt a Reibungshëtzt derbäigesat ginn, gëtt d'Temperatur vum Metall méi héich, wann et aus dem Formlach erausleeft. Wann d'Produkt aus dem Formlach erausleeft, gëtt et wéinst der héijer Temperatur e Phänomen vum Aluminiumpech tëscht dem Metall an dem Formbearbeitungsband.
D'Form vun dëser Bindung ass dacks: e widderhollte Prozess vu Bindung – Räissen – Bindung – nach eng Kéier Räissen, an d'Produkt fléisst no vir, wat zu ville klenge Lächer op der Uewerfläch vum Produkt féiert.
Dëst Bindungsphänomen hänkt mat Faktoren wéi der Qualitéit vum Barren, dem Uewerflächenzoustand vum Formbearbeitungsband, der Extrusiounstemperatur, der Extrusiounsgeschwindegkeet, dem Deformatiounsgrad an der Deformatiounsbeständegkeet vum Metall zesummen.
1 Testmaterialien a Methoden
Duerch virleefeg Fuerschung hu mir geléiert, datt Faktoren wéi metallurgesch Rengheet, Formstatus, Extrusiounsprozess, Zutaten a Produktiounsbedingungen d'Uewerflächenrufpartikelen beaflosse kënnen. Am Test goufen zwou Legierungsstangen, 6005A an 6060, benotzt fir déiselwecht Sektioun ze extrudéieren. D'Morphologie an d'Zesummesetzung vun de Positioune vun de rufpartikelen goufen duerch Direktliesspektrometer a SEM-Detektiounsmethoden analyséiert a mat der ëmleiender Normalmatrix verglach.
Fir d'Morphologie vun den zwou Defekter vu Pitted a Partikelen kloer z'ënnerscheeden, gi se wéi follegt definéiert:
(1) Gräifdefekter oder Zuchdefekter sinn eng Zort Punktdefekt, dat heescht en onregelméissegen, kaulquappefërmegen oder punktfërmegen Kratzdefekt, deen op der Uewerfläch vum Profil erschéngt. Den Defekt fänkt beim Kratzsträifen un a geet domat op, datt den Defekt offält, wou en um Enn vun der Kratzlinn zu Metallkugelen zesummefällt. D'Gréisst vum Gräifdefekt ass am Allgemengen 1-5 mm, an en gëtt no der Oxidatiounsbehandlung donkelschwaarz, wat schlussendlech d'Erscheinung vum Profil beaflosst, wéi am roude Krees an der Figur 1 gewisen.
(2) Uewerflächenpartikelen ginn och Metallbounen oder Adsorptiounspartikelen genannt. D'Uewerfläch vum Aluminiumlegierungsprofil ass mat kugelfërmege gro-schwaarze Hartmetallpartikelen befestegt an huet eng locker Struktur. Et ginn zwou Zorte vun Aluminiumlegierungsprofilen: déi, déi ofgewëscht kënne ginn, an déi, déi net ofgewëscht kënne ginn. D'Gréisst ass am Allgemengen manner wéi 0,5 mm, an et fillt sech rau un. Et gëtt kee Kratzer um viischten Deel. No der Oxidatioun ënnerscheet et sech net vill vun der Matrix, wéi am giele Krees an der Figur 1 gewisen.
2 Testergebnisse an Analysen
2.1 Uewerflächenzuchsdefekter
Figur 2 weist d'mikrostrukturell Morphologie vum Zuchdefekt op der Uewerfläch vun der 6005A-Legierung. Et gi stufenfërmeg Kratzer am viischten Deel vum Zuch, an dës enden mat gestapelte Knäppercher. Nodeems d'Knäppercher erschéngen, geet d'Uewerfläch zréck op normal. D'Lag vum Opraubungsdefekt ass net glat um Touch, huet e schaarft dorneg Gefill, an hält oder sammelt sech op der Uewerfläch vum Profil. Duerch den Extrusiounstest gouf observéiert, datt d'Zuchmorphologie vun den extrudéierte Profiler 6005A an 6060 ähnlech ass, an den Heck vum Produkt méi grouss ass wéi den Kapp; den Ënnerscheed ass, datt déi total Zuchgréisst vum 6005A méi kleng ass an d'Kratzdéift geschwächt ass. Dëst kéint mat Ännerungen an der Legierungszesummesetzung, dem Zoustand vun der Gossstang an de Formbedingungen zesummenhänken. Observéiert ënner 100X ginn et offensichtlech Kratzer um viischten Enn vum Zuchberäich, deen laanscht d'Extrusiounsrichtung verlängert ass, an d'Form vun de finale Knäppelpartikelen ass onregelméisseg. Bei 500X huet déi viischt Säit vun der Zuchfläch stufenähnlech Kratzer laanscht d'Extrusiounsrichtung (d'Gréisst vun dësem Defekt ass ongeféier 120 μm), an et gi kloer Stapelmarken op den noduläre Partikelen um Heckend.
Fir d'Ursaachen vum Zuch ze analyséieren, goufen en Direktliesspektrometer an EDX benotzt fir eng Komponentenanalyse op de Defektplazen an der Matrix vun den dräi Legierungskomponenten duerchzeféieren. Tabelle 1 weist d'Testergebnisse vum 6005A Profil. D'EDX-Resultater weisen, datt d'Zesummesetzung vun der Stapelpositioun vun den Zuchpartikelen am Fong ähnlech wéi déi vun der Matrix ass. Zousätzlech sammelen sech e puer fein Ongereinheetspartikelen am an ëm den Zuchdefekt, an d'Onreinheetspartikelen enthalen C, O (oder Cl), oder Fe, Si an S.
D'Analyse vun de Rauheetsdefekter vu fein oxidéierten extrudéierten 6005A Profiler weist, datt d'Zuchpartikelen grouss sinn (1-5 mm), d'Uewerfläch meeschtens gestapelt ass, an et stufenfërmeg Kratzer um viischten Deel gëtt; d'Zesummesetzung ass no bei der Al-Matrix, an et gëtt heterogen Phasen mat Fe, Si, C an O, déi ronderëm verdeelt sinn. Et weist, datt de Zuchbildungsmechanismus vun den dräi Legierungen deeselwechten ass.
Wärend dem Extrusiounsprozess féiert d'Metallreibung zu enger Erhéijung vun der Temperatur vum Formbearbeitungsband, wouduerch eng "klebrig Aluminiumschicht" um Schneidkant vum Agank vum Aarbechtsband entsteet. Gläichzäiteg kënnen iwwerschësseg Si an aner Elementer wéi Mn a Cr an der Aluminiumlegierung einfach fest Léisunge mat Fe bilden, wat d'Bildung vun enger "klebriger Aluminiumschicht" um Agank vun der Formbearbeitungszon fördert.
Wann de Metall no vir fléisst a géint de Schaffband reift, geschitt e reziprozéierend Phänomen vun kontinuéierlecher Bindung-Räiss-Bindung op enger bestëmmter Positioun, wouduerch de Metall sech kontinuéierlech op dëser Positioun iwwerlagert. Wann d'Partikelen eng gewësse Gréisst kréien, ginn se vum fléissende Produkt ewechgezunn a bilden Kratzer op der Metalluewerfläch. Si bleiwen op der Metalluewerfläch a bilden um Enn vum Kratzer Zuchpartikelen. Dofir kann een dovun ausgoen, datt d'Bildung vu geraubte Partikelen haaptsächlech mam Aluminium zesummenhänkt, dat um Schaffband vun der Form hält. Déi heterogen Phasen, déi ronderëm verdeelt sinn, kënnen aus Schmierueleg, Oxiden oder Staubpartikelen stamen, souwéi aus Ongereinheeten, déi duerch déi rauh Uewerfläch vum Barren mat sech bruecht ginn.
Wéi och ëmmer, d'Zuel vun den Zéien an de 6005A Testergebnisse ass méi kleng an de Grad ass méi liicht. Op der enger Säit ass et wéinst der Ofschrägung um Ausgang vum Formbearbeitungsband an dem virsiichtege Poléiere vum Bearbeitungsband fir d'Déckt vun der Aluminiumschicht ze reduzéieren; op der anerer Säit hänkt et mam iwwerschëssege Si-Gehalt zesummen.
No de Resultater vun der direkter Liesung vun der spektraler Zesummesetzung kann een erkennen, datt nieft Si a Kombinatioun mat MgMg2Si, dat reschtlecht Si a Form vun enger einfacher Substanz optrieden.
2.2 Kleng Partikelen op der Uewerfläch
Ënner enger visueller Inspektioun mat gerénger Vergréisserung sinn d'Partikelen kleng (≤0,5 mm), net glat um Touch, hunn e schaarft Gefill a pechen un der Uewerfläch vum Profil. Ënner 100x Observatioun sinn kleng Partikelen op der Uewerfläch zoufälleg verdeelt, an et gi kleng Partikelen op der Uewerfläch pechen, egal ob et Kratzer gëtt oder net;
Bei 500X, egal ob et offensichtlech stufenfërmeg Kratzer op der Uewerfläch laanscht d'Extrusiounsrichtung gëtt, sinn nach ëmmer vill Partikelen ugehaangen, an d'Partikelgréissten variéieren. Déi gréisst Partikelgréisst ass ongeféier 15 μm, an déi kleng Partikelen sinn ongeféier 5 μm.
Duerch d'Zesummesetzungsanalyse vun den Uewerflächenpartikelen aus der 6060-Legierung an der intakter Matrix bestinn d'Partikelen haaptsächlech aus O-, C-, Si- a Fe-Elementer, an den Aluminiumgehalt ass ganz niddreg. Bal all Partikelen enthalen O- an C-Elementer. D'Zesummesetzung vun all Partikel ass liicht anescht. Dorënner sinn d'a-Partikelen no bei 10 μm, wat däitlech méi héich ass wéi d'Matrix Si, Mg an O; bei c-Partikelen sinn Si, O a Cl offensichtlech méi grouss; d'Partikelen d an f enthalen héich Si-, O- an Na-Gehalter; d'Partikelen e enthalen Si, Fe an O; h-Partikelen si Fe-halteg Verbindungen. D'Resultater vun de 6060-Partikelen sinn ähnlech wéi dës, awer well den Si- an Fe-Gehalt am 6060 selwer niddreg ass, sinn déi entspriechend Si- an Fe-Gehalter an den Uewerflächenpartikelen och niddreg; den C-Gehalt an de 6060-Partikelen ass relativ niddreg.
Uewerflächenpartikelen kënnen net onbedéngt eenzel kleng Partikelen sinn, mä kënnen och a Form vun Aggregatioune vu ville klenge Partikelen mat verschiddene Formen existéieren, an d'Massprozentsätz vun de verschiddenen Elementer an de verschiddene Partikelen variéieren. Et gëtt ugeholl, datt d'Partikelen haaptsächlech aus zwou Zorte bestinn. Eng sinn Nidderschléi wéi AlFeSi an elementar Si, déi aus Phasen mat héijem Schmelzpunkt vun Onreinheeten wéi FeAl3 oder AlFeSi(Mn) am Barren entstinn, oder Nidderschléisphasen während dem Extrusiounsprozess. Déi aner sinn uhäufeg Friemmaterialien.
2.3 Effekt vun der Uewerflächenrauheet vum Barren
Wärend dem Test gouf festgestallt, datt d'Récksäit vun der 6005A Gossstange-Dréibank rau a mat Staub bedeckt war. Et goufen zwou Gossstangen mat de déifste Dréizeigmarken op lokalen Plazen, wat enger bedeitender Erhéijung vun der Unzuel vun den Zéi no der Extrusioun entspriechend ass, an d'Gréisst vun engem eenzegen Zéi war méi grouss, wéi an der Figur 7 gewisen.
Déi 6005A Gossstang huet keng Dréibank, sou datt d'Uewerflächenrauheet niddreg ass an d'Zuel vun den Zéien reduzéiert gëtt. Zousätzlech, well keng iwwerschësseg Schnëttflëssegkeet un de Dréibankmarken vun der Gossstang hänke bleift, gëtt den C-Gehalt an de jeeweilege Partikelen reduzéiert. Et ass bewisen, datt d'Dréimarken op der Uewerfläch vun der Gossstang d'Zéien an d'Partikelbildung bis zu engem gewësse Grad verschlëmmeren.
3 Diskussioun
(1) D'Komponente vun den Zuchdefekter sinn am Fong déiselwecht wéi déi vun der Matrix. Et sinn déi auslännesch Partikelen, al Haut op der Uewerfläch vum Barren an aner Ongereimtheeten, déi sech an der Extrusiounsfasswand oder am doudege Beräich vun der Form während dem Extrusiounsprozess gesammelt hunn, déi op d'Metalluewerfläch oder d'Aluminiumschicht vum Formbearbeitungsband bruecht ginn. Wann d'Produkt no vir fléisst, entstinn Uewerflächenkratzer, a wann d'Produkt eng gewësse Gréisst erreecht, gëtt et vum Produkt erausgeholl fir Zuch ze bilden. No der Oxidatioun ass d'Zuch korrodéiert, a wéinst senger grousser Gréisst goufen do grobähnlech Defekter entstanen.
(2) Uewerflächenpartikelen erschéngen heiansdo als eenzel kleng Partikelen, an heiansdo existéieren se a aggregéierter Form. Hir Zesummesetzung ass offensichtlech anescht wéi déi vun der Matrix, an enthält haaptsächlech O-, C-, Fe- a Si-Elementer. E puer vun de Partikelen gi vun O- an C-Elementer dominéiert, an e puer Partikelen gi vun O, C, Fe a Si dominéiert. Dofir gëtt dovun ausgaangen, datt d'Uewerflächenpartikelen aus zwou Quelle kommen: eng sinn Nidderschléi wéi AlFeSi an elementar Si, an Onreinheeten wéi O a C sinn un der Uewerfläch ugehaangen; déi aner sinn ugehaangen Friemmaterial. D'Partikelen ginn no der Oxidatioun ewechkorrodéiert. Wéinst hirer klenger Gréisst hunn se keen oder wéinegen Impakt op d'Uewerfläch.
(3) Partikelen, déi räich u C- an O-Elementer sinn, stamen haaptsächlech aus Schmierueleg, Stëbs, Buedem, Loft usw., déi un der Uewerfläch vum Barren ugepecht sinn. Déi Haaptkomponente vum Schmierueleg si C, O, H, S usw., an d'Haaptkomponent vu Stëbs a Buedem ass SiO2. Den O-Gehalt vun den Uewerflächepartikelen ass am Allgemengen héich. Well d'Partikelen direkt nodeems se den Aarbechtsband verlooss hunn, an engem héijen Temperaturzoustand sinn, an duerch déi grouss spezifesch Uewerfläch vun de Partikelen, adsorbéiere se liicht O-Atomer an der Loft a verursaachen Oxidatioun no Kontakt mat der Loft, wat zu engem méi héijen O-Gehalt wéi der Matrix féiert.
(4) Fe, Si, etc. stamen haaptsächlech aus den Oxiden, den alen Zerfall an den Onreinheetsphasen am Barren (héich Schmelzpunkt oder zweet Phas, déi duerch Homogeniséierung net komplett eliminéiert gëtt). Den Element Fe staamt aus Fe an Aluminiumbarren a bildt Onreinheetsphasen mat héijem Schmelzpunkt, wéi FeAl3 oder AlFeSi(Mn), déi sech net an enger fester Léisung während dem Homogeniséierungsprozess léise kënnen oder net komplett ëmgewandelt ginn; Si existéiert an der Aluminiummatrix a Form vu Mg2Si oder enger iwwersättigter fester Léisung vu Si während dem Gossprozess. Wärend dem waarme Extrusiounsprozess vun der Gossstang kann en iwwerschëssege Si ausfällen. D'Léislechkeet vu Si an Aluminium ass 0,48% bei 450°C an 0,8% (Gew.-%) bei 500°C. Den iwwerschëssege Si-Gehalt am 6005 ass ongeféier 0,41%, an den ausgefällte Si kann duerch Aggregatioun an Nidderschlag verursaacht ginn.
(5) Aluminium, dat um Formbearbeitungsband hänke bleift, ass d'Haaptursaach fir d'Zuchkraaft. D'Extrusiounsform ass eng Ëmfeld mat héijen Temperaturen an héijem Drock. D'Metallreibung erhéicht d'Temperatur vum Aarbechtsband vun der Form a bildt eng "klebrig Aluminiumschicht" um Schneidrand vum Agank vum Aarbechtsband.
Gläichzäiteg sinn iwwerschësseg Si an aner Elementer wéi Mn a Cr an der Aluminiumlegierung einfach als Ersatz fir fest Léisunge mat Fe ze bilden, wat d'Bildung vun enger "klebriger Aluminiumschicht" um Agank vun der Formbearbechtungszon fördert. De Metall, deen duerch déi "klebrig Aluminiumschicht" fléisst, gehéiert zu der interner Reibung (Gleitschéier am Metall). De Metall deforméiert a verhärtet duerch intern Reibung, wat d'Ënnerlagemetall an d'Form dozou bréngt, zesummenzekleben. Gläichzäiteg gëtt de Formbearbechtungsband duerch den Drock an eng Trompettform deforméiert, an dat klebrig Aluminium, dat duerch de Schneiddeel vum Bearbechtungsband a Kontakt mam Profil geformt gëtt, ass ähnlech wéi d'Schneidkant vun engem Dréiwierkzeug.
D'Bildung vu klebrigem Aluminium ass e dynamesche Prozess vu Wuesstem a Verloscht. Partikelen ginn dauernd vum Profil erausbruecht. Si hänken un der Uewerfläch vum Profil fest a bilden Zuchdefekter. Wann et direkt aus dem Aarbechtsband fléisst an direkt op der Uewerfläch vum Profil adsorbéiert gëtt, ginn déi kleng Partikelen, déi thermesch un der Uewerfläch hänken, "Adsorptiounspartikelen" genannt. Wann e puer Partikelen vun der extrudéierter Aluminiumlegierung gebrach ginn, hänken e puer Partikelen un der Uewerfläch vum Aarbechtsband fest, wa se duerch den Aarbechtsband fléissen, wat Kratzer op der Uewerfläch vum Profil verursaacht. Den hënneschten Enn ass déi gestapelte Aluminiummatrix. Wann vill Aluminium an der Mëtt vum Aarbechtsband hänke bleift (d'Verbindung ass staark), verschäerft dat d'Uewerflächenkratzer.
(6) D'Extrusiounsgeschwindegkeet huet e groussen Afloss op d'Zuch. Den Afloss vun der Extrusiounsgeschwindegkeet. Wat d'gegruewen 6005-Legierung ugeet, klëmmt d'Extrusiounsgeschwindegkeet am Testberäich, d'Auslaaftemperatur klëmmt, an d'Zuel vun den Uewerflächenzuchpartikelen klëmmt a gëtt méi schwéier mat der Zouhuele vun de mechanesche Linnen. D'Extrusiounsgeschwindegkeet soll sou stabil wéi méiglech gehale ginn, fir plötzlech Ännerungen an der Geschwindegkeet ze vermeiden. Eng exzessiv Extrusiounsgeschwindegkeet an eng héich Auslaaftemperatur féieren zu enger erhéichter Reibung an engem eeschte Partikelzuch. De spezifesche Mechanismus vum Afloss vun der Extrusiounsgeschwindegkeet op de Zuchphänomen erfuerdert eng spéider Nofolleg a Verifizéierung.
(7) D'Uewerflächenqualitéit vun der Gossstang ass och e wichtege Faktor, deen d'Zuchpartikelen beaflosst. D'Uewerfläch vun der Gossstang ass rau, mat Sägebraten, Uelegflecken, Stëbs, Korrosioun, etc., déi all d'Tendenz fir d'Zuchpartikelen erhéijen.
4 Conclusioun
(1) D'Zesummesetzung vun den Zuchdefekter entsprécht där vun der Matrix; d'Zesummesetzung vun der Partikelpositioun ass offensichtlech anescht wéi déi vun der Matrix, a enthält haaptsächlech d'Elementer O, C, Fe a Si.
(2) Defekter bei Zéihpartikelen ginn haaptsächlech duerch d'Plackéiere vum Aluminium um Formbearbeitungsband verursaacht. All Faktoren, déi d'Plackéiere vum Aluminium um Formbearbeitungsband förderen, féieren zu Zéihdefekter. Ënner der Viraussetzung, d'Qualitéit vun der Gossstang ze garantéieren, huet d'Generatioun vun Zéihpartikelen keen direkten Afloss op d'Zesummesetzung vun der Legierung.
(3) Eng korrekt, gläichméisseg Brandbehandlung ass virdeelhaft fir d'Uewerflächenzuch ze reduzéieren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 10. September 2024
