Wann déi mechanesch Eegeschafte vun Extrusioune net wéi erwaart sinn, konzentréiert sech d'Opmierksamkeet normalerweis op déi initial Zesummesetzung vum Billet oder d'Extrusiouns-/Alterungsbedingungen. Wéineg Leit froe sech, ob d'Homogeniséierung selwer e Problem kéint sinn. Tatsächlech ass d'Homogeniséierungsphase entscheedend fir d'Produktioun vun héichqualitativen Extrusioune. Wann den Homogeniséierungsschratt net richteg kontrolléiert gëtt, kann dat zu folgenden Konsequenze féieren:
● Erhéichte Duerchbrochdrock
● Méi Mängel
●Streifentexturen nom Eloxéieren
● Méi niddreg Extrusiounsgeschwindegkeet
● Schlecht mechanesch Eegeschaften
D'Homogeniséierungsphase huet zwou Haaptzwecker: d'Raffinéiere vun eisenhaltegen Intermetallverbindungen an d'Ëmverdeelung vu Magnesium (Mg) a Silizium (Si). Duerch d'Untersuchung vun der Mikrostruktur vum Billet virun an no der Homogeniséierung kann een viraussoen, ob de Billet sech während der Extrusioun gutt leeschte wäert.
Effekt vun der Homogeniséierung vu Billeten op d'Härtung
Bei 6XXX-Extrusioune kënnt d'Stäerkt vu Mg- a Si-räiche Phasen, déi beim Alteren entstinn. D'Fäegkeet, dës Phasen ze bilden, hänkt dovun of, datt d'Elementer an eng fest Léisung bruecht ginn, ier d'Alterung ufänkt. Fir datt Mg a Si schlussendlech Deel vun der fester Léisung ginn, muss de Metall séier vun iwwer 530 °C ofgekillt ginn. Bei Temperaturen iwwer dësem Punkt léisen sech Mg a Si natierlech an Aluminium op. Wärend der Extrusioun bleift de Metall awer nëmme fir eng kuerz Zäit iwwer dëser Temperatur. Fir sécherzestellen, datt all Mg a Si sech opléisen, mussen d'Mg- a Si-Partikelen relativ kleng sinn. Leider fällen Mg a Si beim Goss als relativ grouss Mg₂Si-Blöck aus (Fig. 1a).
En typeschen Homogeniséierungszyklus fir 6060-Billets ass 560 °C fir 2 Stonnen. Wärend dësem Prozess, well de Billet fir eng laang Zäit iwwer 530 °C bleift, léist sech Mg₂Si op. Beim Ofkille fällt et erëm a vill méi feiner Verdeelung aus (Fig. 1c). Wann d'Homogeniséierungstemperatur net héich genuch ass, oder d'Zäit ze kuerz ass, bleiwen e puer grouss Mg₂Si-Partikelen iwwereg. Wann dëst geschitt, enthält déi fest Léisung no der Extrusioun manner Mg a Si, wouduerch et onméiglech ass, eng héich Dicht vun härtenden Ausfäll ze bilden, wat zu reduzéierte mechaneschen Eegeschafte féiert.
Abb. 1. Optesch Mikroskopfotoe vu poléierten an 2% HF-geätzten 6060-Billets: (a) gegoss, (b) deelweis homogeniséiert, (c) komplett homogeniséiert.
Roll vun der Homogeniséierung op eisenhalteg Intermetaller
Eisen (Fe) huet e gréisseren Afloss op d'Bruchsstäerkt wéi op d'Festigkeit. A 6XXX-Legierungen tendéieren d'Fe-Phasen dozou, beim Goss eng β-Phas (Al₅(FeMn)Si oder Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) ze bilden. Dës Phasen si grouss, eckeg an stéieren d'Extrusioun (ervirgehuewen an der Fig. 2a). Wärend der Homogeniséierung diffundéieren schwéier Elementer (Fe, Mn, etc.), a grouss eckeg Phasen ginn méi kleng a méi ronn (Fig. 2b).
Eleng aus optesche Biller ass et schwéier, déi verschidde Phasen z'ënnerscheeden, an et ass onméiglech, se zouverlässeg ze quantifizéieren. Bei Innoval quantifizéiere mir d'Homogeniséierung vu Billets mat eiser interner Feature Detection and Classification (FDC) Method, déi e %α Wäert fir Billets liwwert. Dëst erméiglecht et eis, d'Qualitéit vun der Homogeniséierung ze bewäerten.
Abb. 2. Optesch Mikroskopfotoe vu Billets (a) virun an (b) no der Homogeniséierung.
Method fir d'Detektioun a Klassifikatioun vu Featuren (FDC)
Abb. 3a weist eng poléiert Prouf, déi duerch Rasterelektronemikroskopie (SEM) analyséiert gouf. Eng Graustufen-Schwellentechnik gëtt dann ugewannt fir Intermetaller ze trennen an z'identifizéieren, déi an Abb. 3b wäiss erschéngen. Dës Technik erlaabt d'Analyse vu Flächen bis zu 1 mm², dat heescht datt iwwer 1000 individuell Eegeschafte gläichzäiteg analyséiert kënne ginn.
Fig. 3. (a) Réckgestreet Elektronebild vun homogeniséiertem 6060-Billet, (b) identifizéiert eenzel Charakteristiken aus (a).
Partikelzesummesetzung
Den Innoval-System ass mat engem Oxford Instruments Xplore 30 energiedispersiven Röntgen-(EDX)-Detektor ausgestatt. Dëst erméiglecht eng séier automatesch Erfaassung vun EDX-Spektre vun all identifizéierten Punkt. Aus dëse Spektre kann d'Partikelzesummesetzung bestëmmt ginn, an de relative Fe:Si-Verhältnis ofgeleet ginn.
Jee no Mn- oder Cr-Gehalt vun der Legierung kënnen och aner schwéier Elementer abegraff sinn. Fir verschidde 6XXX-Legierungen (heiansdo mat bedeitendem Mn) gëtt de Verhältnis (Fe+Mn):Si als Referenz benotzt. Dës Verhältnisser kënnen dann mat deene vu bekannte Fe-haltegen Intermetaller verglach ginn.
β-Phase (Al₅(FeMn)Si oder Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si-Verhältnis ≈ 2. α-Phase (Al₁₂(FeMn)₃Si oder Al₈.₃(FeMn)₂Si): Verhältnis ≈ 4–6, ofhängeg vun der Zesummesetzung. Eis personaliséiert Software erlaabt eis, e Schwellwäert festzeleeën an all Partikel als α oder β ze klassifizéieren, an dann hir Positiounen an der Mikrostruktur ofzebilden (Fig. 4). Dëst gëtt en ongeféiere Prozentsaz vun transforméiertem α am homogeniséierte Billet.
Abb. 4. (a) Kaart déi α- a β-klasséiert Partikelen weist, (b) Streudiagramm vun de (Fe+Mn):Si-Verhältnisser.
Wat d'Donnéeën eis soen kënnen
Abb. 5 weist e Beispill, wéi dës Informatioun benotzt gëtt. An dësem Fall weisen d'Resultater op eng net gläichméisseg Erhëtzung an engem spezifeschen Uewen hin, oder eventuell datt d'Solltemperatur net erreecht gouf. Fir sou Fäll richteg ze bewäerten, sinn souwuel den Teststéck wéi och Referenzstécker vu bekannter Qualitéit noutwendeg. Ouni dës kann de erwaarten %α-Beräich fir déi Legierungszesummesetzung net festgeluecht ginn.
Abb. 5. Vergläich vun %α a verschiddene Sektiounen vun engem schlecht performante Homogeniséierungsuewen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 30. August 2025
