Pendant le processus d'extrusion des matériaux extrudés en alliage en aluminium, en particulier les profils en aluminium, un défaut de «piqûres» se produit souvent à la surface. Les manifestations spécifiques comprennent de très petites tumeurs avec des densités variables, une queue et une sensation de main évidente, avec une sensation de pointes. Après l'oxydation ou le traitement de surface électrophorétique, ils apparaissent souvent comme des granules noirs adhérant à la surface du produit.
Dans la production d'extrusion de profils de grandes sections, ce défaut est plus susceptible de se produire en raison de l'influence de la structure de lingot, de la température d'extrusion, de la vitesse d'extrusion, de la complexité de la moisissure, etc. La plupart des fines particules de défauts dénombrées peuvent être éliminées pendant le Le processus de prétraitement de la surface du profil, en particulier le processus de gravure alcaline, tandis qu'un petit nombre de particules de grande taille et fermement adhérées restent sur la surface du profil, affectant la qualité d'apparence du produit final.
Dans les produits de profil de porte et de fenêtres de construction ordinaires, les clients acceptent généralement des défauts mineurs à piqûres, mais pour les profils industriels qui nécessitent un accent égal sur les propriétés mécaniques et les performances décoratives ou plus accent sur les performances décoratives, les clients n'acceptent généralement pas ce défaut, en particulier les défauts dénombrés qui sont incompatible avec les différentes couleurs d'arrière-plan.
Afin d'analyser le mécanisme de formation des particules rugueuses, la morphologie et la composition des emplacements des défauts sous différentes compositions d'alliages et processus d'extrusion ont été analysées, et les différences entre les défauts et la matrice ont été comparées. Une solution raisonnable pour résoudre efficacement les particules rugueuses a été proposée et un essai d'essai a été effectué.
Pour résoudre les défauts de piqûres des profils, il est nécessaire de comprendre le mécanisme de formation des défauts de piqûres. Pendant le processus d'extrusion, l'aluminium collant à la courroie de travail de la matrice est la principale cause de défauts de piqûres à la surface des matériaux en aluminium extrudés. En effet, le processus d'extrusion de l'aluminium est effectué à une température élevée d'environ 450 ° C. Si les effets de la chaleur de déformation et de la chaleur par friction sont ajoutés, la température du métal sera plus élevée lorsqu'elle s'écoule du trou de la matrice. Lorsque le produit s'écoule du trou de la matrice, en raison de la température élevée, il y a un phénomène d'aluminium qui collait entre le métal et la courroie de travail du moule.
La forme de cette liaison est souvent: un processus répété de liaison - déchirure - liaison - déchirant à nouveau, et le produit coule vers l'avant, ce qui entraîne de nombreuses petites fosses à la surface du produit.
Ce phénomène de liaison est lié à des facteurs tels que la qualité du lingot, l'état de surface de la courroie de travail du moule, la température d'extrusion, la vitesse d'extrusion, le degré de déformation et la résistance à la déformation du métal.
1 matériaux et méthodes de test
Grâce à des recherches préliminaires, nous avons appris que des facteurs tels que la pureté métallurgique, l'état du moule, le processus d'extrusion, les ingrédients et les conditions de production peuvent affecter les particules rugueuses de surface. Dans le test, deux tiges en alliage, 6005a et 6060, ont été utilisées pour extruder la même section. La morphologie et la composition des positions de particules rugueuses ont été analysées par le spectromètre de lecture direct et les méthodes de détection SEM, et comparées à la matrice normale environnante.
Afin de distinguer clairement la morphologie des deux défauts de piqûres et de particules, ils sont définis comme suit:
(1) Les défauts dénombrés ou les défauts de traction sont une sorte de défaut ponctuel qui est un défaut de rayure de type têtard ou de type ponctuel qui apparaît à la surface du profil. Le défaut commence à partir de la bande de rayures et se termine par le défaut tombant, s'accumulant dans les haricots métalliques à la fin de la ligne de grattage. La taille du défaut piqué est généralement de 1 à 5 mm, et elle devient noir foncé après traitement d'oxydation, ce qui affecte finalement l'apparition du profil, comme le montre le cercle rouge de la figure 1.
(2) Les particules de surface sont également appelées haricots métalliques ou particules d'adsorption. La surface du profil en alliage en aluminium est fixée avec des particules de métal dur gris-noir gris sphérique et a une structure lâche. Il existe deux types de profils en alliage en aluminium: ceux qui peuvent être anéantis et ceux qui ne peuvent pas être anéantis. La taille est généralement inférieure à 0,5 mm et elle semble rugueuse pour le toucher. Il n'y a pas de rayures dans la section avant. Après l'oxydation, il n'est pas très différent de la matrice, comme le montre le cercle jaune de la figure 1.
2 résultats et analyses des tests
2.1 Défauts de traction de surface
La figure 2 montre la morphologie microstructurale du défaut de traction à la surface de l'alliage 6005A. Il y a des rayures semblables à des étapes dans la partie avant de la traction, et elles se terminent avec des nodules empilés. Une fois les nodules, la surface revient à la normale. L'emplacement du défaut de brutage n'est pas lisse au toucher, a une sensation épineuse nette et adhère ou s'accumule à la surface du profil. Grâce au test d'extrusion, il a été observé que la morphologie de traction des profils extrudés 6005A et 6060 est similaire, et l'extrémité de la queue du produit est plus que l'extrémité de la tête; La différence est que la taille de traction globale de 6005A est plus petite et que la profondeur de rayures est affaiblie. Cela peut être lié aux changements de composition en alliage, à l'état de tige de coulée et aux conditions de moisissure. Observé sous 100x, il y a des marques de rayures évidentes à l'extrémité avant de la zone de traction, qui est allongée le long de la direction d'extrusion, et la forme des particules nodules finales est irrégulière. À 500x, l'extrémité avant de la surface de traction a des rayures en étape le long de la direction d'extrusion (la taille de ce défaut est d'environ 120 μm), et il y a des marques d'empilement évidentes sur les particules nodulaires à l'extrémité de la queue.
Afin d'analyser les causes de traction, le spectromètre de lecture direct et EDX ont été utilisés pour effectuer une analyse des composants sur les emplacements des défauts et la matrice des trois composants en alliage. Le tableau 1 montre les résultats des tests du profil 6005A. Les résultats EDX montrent que la composition de la position d'empilement des particules de traction est fondamentalement similaire à celle de la matrice. De plus, certaines particules d'impureté fines sont accumulées dans et autour du défaut de traction, et les particules d'impureté contiennent C, O (ou Cl), ou Fe, Si et S.
L'analyse des défauts de brutage des profils extrudés oxydés fins 6005a montre que les particules de traction sont de grande taille (1-5 mm), la surface est principalement empilée et qu'il y a des rayures en étapes sur la section avant; La composition est proche de la matrice Al, et il y aura des phases hétérogènes contenant du Fe, Si, C et O distribué autour de lui. Cela montre que le mécanisme de formation de traction des trois alliages est le même.
Pendant le processus d'extrusion, le frottement d'écoulement métallique entraînera une augmentation de la température de la courroie de travail de la moisissure, formant une «couche d'aluminium collante» à la pointe de l'entrée de la courroie de travail. Dans le même temps, l'excès de SI et d'autres éléments tels que Mn et Cr dans l'alliage d'aluminium sont faciles à former des solutions solides de remplacement par FE, ce qui favorisera la formation d'une «couche d'aluminium collante» à l'entrée de la zone de travail du moule.
Lorsque le métal s'écoule vers l'avant et se frotte contre la ceinture de travail, un phénomène alternatif de la liaison de liaison continue se produit à une certaine position, ce qui fait que le métal superpose en continu à cette position. Lorsque les particules augmentent à une certaine taille, elle sera retirée par le produit fluide et formera des marques de gratter sur la surface du métal. Il restera sur la surface du métal et formera des particules de tirage à l'extrémité de la rayure. Par conséquent, on peut considérer que la formation de particules rugueuses est principalement liée à l'aluminium collant à la courroie de travail du moule. Les phases hétérogènes réparties autour peuvent provenir de l'huile lubrifiante, des oxydes ou des particules de poussière, ainsi que des impuretés apportées par la surface rugueuse du lingot.
Cependant, le nombre de traces dans les résultats des tests 6005A est plus petit et le degré est plus léger. D'une part, cela est dû au chanfreinage à la sortie de la courroie de travail du moule et au polissage minutieux de la courroie de travail pour réduire l'épaisseur de la couche d'aluminium; D'un autre côté, il est lié au contenu en excès de Si.
Selon les résultats de la composition spectrale de lecture directe, on peut voir qu'en plus de Si combinée avec Mg Mg2Si, le Si restant apparaît sous la forme d'une substance simple.
2.2 petites particules à la surface
Sous inspection visuelle à faible grossissement, les particules sont petites (≤ 0,5 mm), pas lisses au toucher, ont une sensation nette et adhèrent à la surface du profil. Observés sous 100x, les petites particules à la surface sont réparties au hasard et il y a des particules de petite taille attachées à la surface, qu'il y ait ou non des rayures;
À 500x, peu importe s'il y a des rayures évidentes en forme de pas sur la surface le long de la direction d'extrusion, de nombreuses particules sont toujours fixées et les tailles de particules varient. La plus grande taille de particules est d'environ 15 μm et les petites particules sont d'environ 5 μm.
Grâce à l'analyse de composition des particules de surface en alliage 6060 et de la matrice intacte, les particules sont principalement composées d'éléments O, C, Si et Fe, et la teneur en aluminium est très faible. Presque toutes les particules contiennent des éléments O et C. La composition de chaque particule est légèrement différente. Parmi eux, les particules A sont proches de 10 μm, ce qui est significativement plus élevé que la matrice Si, Mg et O; Dans les particules C, Si, O et Cl sont évidemment plus élevés; Les particules D et F contiennent des Si, O et Na élevés; Les particules E contiennent SI, FE et O; Les particules H sont des composés contenant du Fe. Les résultats de 6060 particules sont similaires à cela, mais parce que la teneur en Si et Fe en 6060 elle-même est faible, les teneurs en Si et Fe correspondantes dans les particules de surface sont également faibles; La teneur en C dans 6060 particules est relativement faible.
Les particules de surface peuvent ne pas être de petites particules uniques, mais peuvent également exister sous la forme d'agrégations de nombreuses petites particules à différentes formes, et les pourcentages de masse de différents éléments dans différentes particules varient. On pense que les particules sont principalement composées de deux types. L'un est des précipités tels que l'alfesi et le Si élémentaire, qui proviennent de phases d'impuretés de points de fusion élevés tels que FEAL3 ou Alfesi (Mn) dans le lingot ou précipiter les phases pendant le processus d'extrusion. L'autre est une affaire étrangère adhérente.
2.3 Effet de la rugosité de surface du lingot
Pendant le test, il a été constaté que la surface arrière du tour de tige coulé 6005a était rugueuse et colorée de poussière. Il y avait deux tiges coulées avec les marques d'outil de virage les plus profondes à des emplacements locaux, ce qui correspondait à une augmentation significative du nombre de traces après extrusion, et la taille d'une seule traction était plus grande, comme le montre la figure 7.
La tige coulée 6005a n'a pas de tour, donc la rugosité de surface est faible et le nombre de tractions est réduite. De plus, comme il n'y a pas d'excès de liquide de coupe attaché aux marques de tour de la tige coulée, la teneur en C dans les particules correspondantes est réduite. Il est prouvé que les marques de virage à la surface de la tige coulée aggraveront la traction et la formation de particules dans une certaine mesure.
3 discussion
(1) Les composants des défauts de traction sont fondamentalement les mêmes que ceux de la matrice. Ce sont les particules étrangères, la vieille peau à la surface du lingot et d'autres impuretés accumulées dans la paroi du canon d'extrusion ou la zone morte du moule pendant le processus d'extrusion, qui sont amenés à la surface métallique ou à la couche d'aluminium du moule fonctionnant ceinture. Au fur et à mesure que le produit circule vers l'avant, les rayures de surface sont causées et lorsque le produit s'accumule à une certaine taille, il est retiré par le produit pour former la traction. Après l'oxydation, le traction a été corrodé, et en raison de sa grande taille, il y avait des défauts en forme de fosse là-bas.
(2) Les particules de surface apparaissent parfois comme de petites particules uniques et existent parfois sous forme agrégée. Leur composition est évidemment différente de celle de la matrice et contient principalement des éléments O, C, Fe et Si. Certaines des particules sont dominées par des éléments O et C, et certaines particules sont dominées par O, C, Fe et Si. Par conséquent, il est déduit que les particules de surface proviennent de deux sources: l'une est des précipités tels que l'alfesi et le Si élémentaire, et des impuretés telles que O et C sont adhérées à la surface; L'autre est une affaire étrangère adhérente. Les particules sont corrodées après l'oxydation. En raison de leur petite taille, ils n'ont pas ou peu d'impact sur la surface.
(3) Les particules riches en C et O sont principalement provenant de l'huile de lubrification, de la poussière, du sol, de l'air, etc. adhéraient à la surface du lingot. Les principaux composants de l'huile de lubrification sont C, O, H, S, etc., et le composant principal de la poussière et du sol est SiO2. La teneur en O des particules de surface est généralement élevée. Parce que les particules sont dans un état à haute température immédiatement après avoir quitté la ceinture de travail, et en raison de la grande surface spécifique des particules, elles adsorbent facilement les atomes O dans l'air et provoquent une oxydation après contact avec l'air, résultant en un O plus élevé Contenu que la matrice.
(4) Fe, Si, etc. proviennent principalement des oxydes, des phases à l'ancienne échelle et des impuretés dans le lingot (point de fusion élevé ou deuxième phase qui n'est pas entièrement éliminé par homogénéisation). L'élément Fe provient de Fe dans les lingots en aluminium, formant des phases d'impuretés à point de fusion élevées telles que Feal3 ou Alfesi (MN), qui ne peuvent pas être dissoutes en solution solide pendant le processus d'homogénéisation, ou ne sont pas entièrement converties; SI existe dans la matrice d'aluminium sous forme de MG2SI ou d'une solution solide sursaturée de Si pendant le processus de coulée. Pendant le processus d'extrusion à chaud de la tige coulée, un excès de Si peut précipiter. La solubilité de Si en aluminium est de 0,48% à 450 ° C et 0,8% (% en poids) à 500 ° C. La teneur en Si excès dans 6005 est d'environ 0,41%, et le Si précipité peut être une agrégation et des précipitations causées par des fluctuations de concentration.
(5) L'aluminium collant à la courroie de travail du moule est la principale cause de traction. La matrice d'extrusion est un environnement à haute température et à haute pression. Le frottement d'écoulement métallique augmentera la température de la ceinture de travail du moule, formant une «couche d'aluminium collante» au bord de la coupe de l'entrée de la courroie de travail.
Dans le même temps, l'excès de SI et d'autres éléments tels que Mn et Cr dans l'alliage d'aluminium sont faciles à former des solutions solides de remplacement par FE, ce qui favorisera la formation d'une «couche d'aluminium collante» à l'entrée de la zone de travail du moule. Le métal traversant la «couche d'aluminium collante» appartient à la friction interne (cisaillement coulant à l'intérieur du métal). Le métal se déforme et durcit le frottement interne, qui favorise le métal sous-jacent et le moule pour rester ensemble. Dans le même temps, la courroie de travail de moisissure est déformée en forme de trompette en raison de la pression, et l'aluminium collant formé par la partie de pointe de la courroie de travail en contact du profil est similaire à la tranche de coupe d'un outil de virage.
La formation de l'aluminium collant est un processus dynamique de croissance et de perte. Les particules sont constamment mises en évidence par le profil.Adhere à la surface du profil, formant des défauts de traction. S'il s'écoule directement hors de la courroie de travail et est instantanément adsorbé à la surface du profil, les petites particules adhérées thermiquement à la surface sont appelées «particules d'adsorption». Si certaines particules seront brisées par l'alliage en aluminium extrudé, certaines particules resteront à la surface de la courroie de travail lors du passage de la courroie de travail, provoquant des rayures à la surface du profil. La fin de la queue est la matrice en aluminium empilée. Lorsqu'il y a beaucoup d'aluminium coincé au milieu de la ceinture de travail (la liaison est forte), elle aggravera les rayures de surface.
(6) La vitesse d'extrusion a une grande influence sur le tir. L'influence de la vitesse d'extrusion. En ce qui concerne l'alliage 6005 suivi, la vitesse d'extrusion augmente dans la plage d'essai, la température de sortie augmente et le nombre de particules de traction de surface augmente et devient plus lourd à mesure que les lignes mécaniques augmentent. La vitesse d'extrusion doit être maintenue aussi stable que possible pour éviter des changements soudains de vitesse. Une vitesse d'extrusion excessive et une température élevée de sortie entraîneront une frottement accrue et une traction grave des particules. Le mécanisme spécifique de l'impact de la vitesse d'extrusion sur le phénomène de traction nécessite un suivi et une vérification ultérieurs.
(7) La qualité de surface de la tige coulée est également un facteur important affectant les particules de traction. La surface de la tige coulée est rugueuse, avec des bavures de sciage, des taches d'huile, de la poussière, de la corrosion, etc., qui augmentent toutes la tendance des particules de tirage.
4 Conclusion
(1) La composition des défauts de traction est cohérente avec celle de la matrice; La composition de la position des particules est évidemment différente de celle de la matrice, contenant principalement des éléments O, C, Fe et Si.
(2) La traction des défauts des particules est principalement causée par l'aluminium collant à la courroie de travail du moule. Tous les facteurs qui favorisent l'aluminium collant à la courroie de travail de moisissure provoqueront des défauts de traction. En ce qui concerne la qualité de la qualité de la tige de coulée, la génération de particules de traction n'a aucun impact direct sur la composition en alliage.
(3) Un traitement incendie uniforme approprié est bénéfique pour réduire la traction de surface.
Heure du poste: sept-10-2024
