Алюминий қорытпасынан жасалған экструдталған материалдарды, әсіресе алюминий профильдерін экструзиялау процесінде бетінде «шұңқыр» ақауы жиі пайда болады. Ерекше көріністерге тығыздығы әртүрлі, құйрықты және айқын қол сезімі бар, тікенді сезімі бар өте кішкентай ісіктер жатады. Тотығудан немесе бетті электрофоретикалық өңдеуден кейін олар көбінесе өнімнің бетіне жабысатын қара түйіршіктер түрінде пайда болады.
Ірі секциялы профильдердің экструзия өндірісінде бұл ақау құйма құрылымының, экструзия температурасының, экструзия жылдамдығының, қалыптың күрделілігінің және т.б. әсерлеріне байланысты пайда болуы ықтимал. профильдің бетін алдын ала өңдеу процесі, әсіресе сілтімен өңдеу процесі, ал профиль бетінде аздаған ірі өлшемді, қатты жабысқан бөлшектер қалады, бұл соңғы өнімнің сыртқы түріне әсер етеді.
Кәдімгі ғимараттың есіктері мен терезелерінің профильдерінің өнімдерінде тұтынушылар әдетте кішігірім шұңқырлы ақауларды қабылдайды, бірақ механикалық қасиеттерге және сәндік өнімділікке бірдей назар аударуды немесе сәндік өнімділікке көбірек назар аударуды қажет ететін өнеркәсіптік профильдер үшін тұтынушылар әдетте бұл ақауды, әсіресе шұңқырлы ақауларды қабылдамайды. әртүрлі фон түсіне сәйкес келмейді.
Дөрекі бөлшектердің түзілу механизмін талдау үшін әртүрлі қорытпалар композициялары мен экструзия процестері кезінде ақаулардың орналасу орындарының морфологиясы мен құрамы талданды, ақаулар мен матрица арасындағы айырмашылықтар салыстырылды. Дөрекі бөлшектерді тиімді шешудің ақылға қонымды шешімі ұсынылып, сынақ сынағы жүргізілді.
Профильдердің шұңқыр ақауларын шешу үшін шұңқыр ақауларының пайда болу механизмін түсіну қажет. Экструзия процесі кезінде алюминийдің жұмыс белдеуіне жабысуы экструдталған алюминий материалдарының бетіндегі шұңқыр ақауларының негізгі себебі болып табылады. Өйткені алюминийдің экструзия процесі шамамен 450 ° C жоғары температурада жүзеге асырылады. Егер деформация жылуының және үйкеліс жылуының әсерлері қосылса, металдың температурасы ол қалып тесігінен ағып шыққанда жоғары болады. Бұйым қалып тесігінен ағып шыққанда жоғары температура әсерінен металл мен қалып жұмыс белдігінің арасына алюминий жабысу құбылысы пайда болады.
Бұл байланыстырудың түрі жиі: қайталанатын байланыстыру процесі – жыртылу – байланыстыру – қайтадан жыртылып, өнім алға қарай ағып, нәтижесінде өнімнің бетінде көптеген ұсақ шұңқырлар пайда болады.
Бұл байланыстыру құбылысы құйма сапасы, қалыптың жұмыс белдеуінің бетінің күйі, экструзия температурасы, экструзия жылдамдығы, деформация дәрежесі және металдың деформацияға төзімділігі сияқты факторларға байланысты.
1 Тест материалдары мен әдістері
Алдын ала зерттеулер арқылы біз металлургиялық тазалық, қалып күйі, экструзия процесі, ингредиенттер және өндіріс шарттары сияқты факторлардың беті кедір-бұдырланған бөлшектерге әсер етуі мүмкін екенін білдік. Сынақта екі легирленген шыбықтар, 6005A және 6060 бір бөлікті экструдтау үшін пайдаланылды. Кедір-бұдыр бөлшектердің позицияларының морфологиясы мен құрамы тікелей оқу спектрометрі және SEM анықтау әдістері арқылы талданды және қоршаған қалыпты матрицамен салыстырылды.
Шұңқырлы және бөлшектердің екі ақауының морфологиясын нақты ажырату үшін олар келесідей анықталады:
(1) Шұңқырлы ақаулар немесе тартылу ақаулары - профиль бетінде пайда болатын тұрақты емес тырнақ тәрізді немесе нүкте тәрізді сызат ақауы болып табылатын нүкте ақауларының бір түрі. Ақау сызат жолағынан басталып, ақаудың құлауымен аяқталады, сызат сызығының соңында металл бұршақтарға жиналады. Шұңқырлы ақаудың өлшемі әдетте 1-5 мм құрайды және ол тотығу өңдеуден кейін қара қара түске айналады, бұл ақыр соңында профильдің сыртқы түріне әсер етеді, 1-суреттегі қызыл шеңберде көрсетілген.
(2) Беттік бөлшектерді металл бұршақтары немесе адсорбциялық бөлшектер деп те атайды. Алюминий қорытпасының профилінің беті сфералық сұр-қара қатты металл бөлшектерімен бекітілген және бос құрылымға ие. Алюминий қорытпасының профильдерінің екі түрі бар: сүртуге болатын және сүртуге болмайтындары. Көлемі әдетте 0,5 мм-ден аз және қол тигізгенде дөрекі көрінеді. Алдыңғы бөлігінде сызат жоқ. Тотығудан кейін ол 1-суреттегі сары шеңберде көрсетілгендей матрицадан көп айырмашылығы жоқ.
2 Тест нәтижелері және талдау
2.1 Беттік тарту ақаулары
2-суретте 6005А қорытпасының бетіндегі тартылу ақауының микроқұрылымдық морфологиясы көрсетілген. Тартудың алдыңғы бөлігінде қадам тәрізді сызаттар бар және олар жинақталған түйіндермен аяқталады. Түйіндер пайда болғаннан кейін беті қалыпты жағдайға оралады. Кедір-бұдыр ақауының орны жанасу кезінде тегіс емес, өткір тікенді сезімге ие және профильдің бетіне жабысады немесе жиналады. Экструзия сынағы арқылы 6005A және 6060 экструдталған профильдердің тартылу морфологиясы ұқсас, ал бұйымның құйрық шеті бас ұшынан көп екендігі байқалды; айырмашылығы - 6005A жалпы тарту өлшемі кішірек және сызат тереңдігі әлсіреген. Бұл қорытпа құрамының, құйма өзек күйінің және қалып жағдайының өзгеруіне байланысты болуы мүмкін. 100X астында байқалған, тартылу аймағының алдыңғы жағында айқын сызат белгілері бар, олар экструзия бағыты бойынша ұзартылған және соңғы түйін бөлшектерінің пішіні біркелкі емес. 500X кезінде тартылу бетінің алдыңғы шеті экструзия бағыты бойынша қадам тәрізді сызаттарға ие (бұл ақаудың өлшемі шамамен 120 мкм) және құйрық ұшында түйінді бөлшектерде айқын қабаттасу белгілері бар.
Тарту себептерін талдау үшін үш қорытпаның құрамдас бөліктерінің ақаулары мен матрицасы бойынша компоненттерді талдауды жүргізу үшін тікелей оқу спектрометрі және EDX пайдаланылды. 1-кестеде 6005A профилінің сынақ нәтижелері көрсетілген. EDX нәтижелері тартылатын бөлшектердің қабаттасу орнының құрамы негізінен матрицаға ұқсас екенін көрсетеді. Сонымен қатар, тартылатын ақаудың ішінде және айналасында кейбір ұсақ қоспа бөлшектері жинақталады, ал қоспа бөлшектерінің құрамында C, O (немесе Cl) немесе Fe, Si және S болады.
6005A жұқа тотықтырылған экструдталған профильдердің кедір-бұдырлану ақауларын талдау, тартылатын бөлшектердің өлшемдері бойынша үлкен (1-5мм), беті негізінен қабаттастырылған, ал алдыңғы бөлікте қадам тәрізді сызаттар бар; Құрамы Al матрицасына жақын және оның айналасында таралған құрамында Fe, Si, C және O бар гетерогенді фазалар болады. Бұл үш қорытпаның тартылу түзілу механизмі бірдей екенін көрсетеді.
Экструзия процесі кезінде металл ағынының үйкелісі қалып жұмыс белдеуінің температурасын жоғарылатып, жұмыс белдеуінің кіреберіс жиегінде «жабысқақ алюминий қабатын» құрайды. Сонымен қатар, алюминий қорытпасындағы артық Si және Mn және Cr сияқты басқа элементтерді Fe-мен алмастыратын қатты ерітінділерді қалыптастыру оңай, бұл қалып жұмыс аймағының кіреберісінде «жабысқақ алюминий қабатының» пайда болуына ықпал етеді.
Металл алға қарай ағып, жұмыс белдеуіне үйкелу кезінде белгілі бір қалыпта үздіксіз байланыстыру-жыртылу-байланыстырудың кері құбылысы орын алып, металдың осы қалыпта үздіксіз қабаттасуына әкеледі. Бөлшектер белгілі бір мөлшерге дейін ұлғайған кезде, ол ағып жатқан өніммен тартылып, металл бетінде сызаттар пайда болады. Ол металл бетінде қалады және сызаттың соңында тартылатын бөлшектерді құрайды. сондықтан, кедір-бұдырлы бөлшектердің пайда болуы негізінен алюминийдің қалыпты жұмыс белдеуіне жабысуына байланысты деп санауға болады. Оның айналасында таралған гетерогенді фазалар майлау майынан, оксидтерден немесе шаң бөлшектерінен, сондай-ақ құйманың кедір-бұдыр бетінен алынған қоспалардан туындауы мүмкін.
Дегенмен, 6005A сынақ нәтижелеріндегі тартулар саны азырақ және дәрежесі жеңілірек. Бір жағынан, бұл қалыптың жұмыс белдеуінен шығатын жердегі фасканы кесу және алюминий қабатының қалыңдығын азайту үшін жұмыс белдеуін мұқият жылтыратумен байланысты; екінші жағынан, ол артық Si мазмұнымен байланысты.
Тікелей оқудың спектрлік құрамының нәтижелері бойынша Mg Mg2Si қосылған Si-ден басқа, қалған Si қарапайым зат түрінде пайда болатынын көруге болады.
2.2 Бетіндегі ұсақ бөлшектер
Төмен үлкейтілген визуалды тексеру кезінде бөлшектер кішкентай (≤0,5 мм), ұстағанда тегіс емес, өткір сезімге ие және профиль бетіне жабысады. 100Х астында бақыланатын, беттегі ұсақ бөлшектер кездейсоқ таралады және сызаттар бар-жоғына қарамастан бетіне бекітілген шағын өлшемді бөлшектер бар;
500X кезінде, экструзия бағыты бойынша бетінде айқын қадам тәрізді сызаттар бар-жоғына қарамастан, көптеген бөлшектер әлі де бекітілген және бөлшектердің өлшемдері әртүрлі. Ең үлкен бөлшектердің өлшемі шамамен 15 мкм, ал кішкентай бөлшектердің мөлшері шамамен 5 мкм.
6060 қорытпасының беткі бөлшектері мен бұзылмаған матрицаның композициялық талдауы арқылы бөлшектер негізінен O, C, Si және Fe элементтерінен тұрады, ал алюминий мөлшері өте төмен. Барлық дерлік бөлшектерде О және С элементтері бар. Әрбір бөлшектің құрамы сәл өзгеше. Олардың ішінде a бөлшектері 10 мкм-ге жақын, бұл Si, Mg және O матрицасынан айтарлықтай жоғары; c бөлшектерінде Si, O және Cl анық жоғары; d және f бөлшектерінде жоғары Si, O және Na болады; бөлшектер e құрамында Si, Fe және O; h бөлшектер - Fe-құрамында бар қосылыстар. 6060 бөлшектерінің нәтижелері осыған ұқсас, бірақ 6060 құрамындағы Si және Fe мазмұны төмен болғандықтан, беткі бөлшектердегі сәйкес Si және Fe мазмұны да төмен; 6060 бөлшектердегі С мөлшері салыстырмалы түрде төмен.
Беттік бөлшектер жеке ұсақ бөлшектер болмауы мүмкін, сонымен қатар әртүрлі пішіндегі көптеген ұсақ бөлшектердің агрегациялары түрінде де болуы мүмкін және әртүрлі бөлшектердегі әртүрлі элементтердің массалық пайызы әртүрлі болады. Бөлшектер негізінен екі түрден тұрады деп есептеледі. Олардың бірі құймадағы FeAl3 немесе AlFeSi(Mn) сияқты балқу температурасы жоғары қоспа фазаларынан немесе экструзия процесі кезінде тұнбаға түсетін фазалардан туындайтын AlFeSi және элементтік Si сияқты тұнбалар. Екіншісі – жабысқан бөгде зат.
2.3 Құйма бетінің кедір-бұдырының әсері
Сынақ барысында 6005А шойын токарь станогының артқы беті кедір-бұдыр болып, шаңға боялғаны анықталды. Жергілікті жерлерде ең терең бұру құралының белгілері бар екі құйма шыбықтар болды, бұл экструзиядан кейін тартылулар санының айтарлықтай өсуіне сәйкес келді және 7-суретте көрсетілгендей, бір тартқыштың өлшемі үлкенірек болды.
6005A құйма штангасында токарлық станок жоқ, сондықтан беттің кедір-бұдырлығы төмен және тарту саны азаяды. Сонымен қатар, құйма штангасының токарлық белгілеріне бекітілген артық кесу сұйықтығы болмағандықтан, сәйкес бөлшектердегі С мөлшері азаяды. Құйма шыбықтың бетіндегі бұрылу белгілері белгілі бір дәрежеде тартылуды және бөлшектердің түзілуін күшейтетіні дәлелденді.
3 Талқылау
(1) Тарту ақауларының құрамдастары негізінен матрицаның құрамдас бөліктерімен бірдей. Бұл металл бетіне немесе қалыптың алюминий қабатына әкелінетін экструзия бөшкесінің қабырғасында немесе экструзия процесі кезінде қалыптың өлі аймағында жиналған бөгде бөлшектер, құйма бетіндегі ескі тері және басқа қоспалар. белбеу. Өнім алға қарай ағып жатқанда, беткі сызаттар пайда болады және өнім белгілі бір мөлшерге дейін жиналғанда, оны тартып алу үшін өнім шығарады. Тотығудан кейін тартылу коррозияға ұшырады және оның үлкен өлшеміне байланысты ол жерде шұңқыр тәрізді ақаулар болды.
(2) Беттік бөлшектер кейде жеке ұсақ бөлшектер ретінде көрінеді, ал кейде жинақталған түрде болады. Олардың құрамы матрицадан ерекшеленетіні анық және негізінен O, C, Fe және Si элементтерін қамтиды. Кейбір бөлшектерде O және C элементтері, ал кейбір бөлшектерде O, C, Fe және Si басым болады. Демек, беткі бөлшектер екі көзден келеді деген қорытынды жасалады: бірі AlFeSi және элементтік Si сияқты тұнбалар, ал O және C сияқты қоспалар бетіне жабысады; Екіншісі – жабысқан бөгде зат. Бөлшектер тотығудан кейін коррозияға ұшырайды. Шағын өлшемді болғандықтан, олар бетіне әсер етпейді немесе аз әсер етеді.
(3) С және О элементтеріне бай бөлшектер негізінен құйма бетіне жабысқан майлау майынан, шаңнан, топырақтан, ауадан және т.б. Майлау майының негізгі компоненттері С, О, Н, S және т.б., ал шаң мен топырақтың негізгі құрамдас бөлігі SiO2. Беткі бөлшектердің O құрамы әдетте жоғары. Бөлшектер жұмыс белдеуінен шыққаннан кейін бірден жоғары температуралық күйде болатындықтан және бөлшектердің меншікті бетінің үлкен ауданына байланысты олар ауадағы O атомдарын оңай адсорбциялайды және ауамен байланысқаннан кейін тотығуды тудырады, нәтижесінде O жоғары болады. матрицаға қарағанда мазмұны.
(4) Fe, Si және т.б. негізінен құймадағы оксидтерден, ескі шкаладан және қоспа фазаларынан (жоғары балқу температурасы немесе гомогенизациямен толық жойылмаған екінші фаза) келеді. Fe элементі алюминий құймаларындағы Fe-ден туындайды, FeAl3 немесе AlFeSi(Mn) сияқты балқу температурасы жоғары қоспа фазаларын құрайды, олар гомогенизация процесі кезінде қатты ерітіндіде ерімейді немесе толық түрленбейді; Si алюминий матрицасында Mg2Si немесе құю процесінде Si-нің аса қаныққан қатты ерітіндісі түрінде болады. Құйма шыбықтың ыстық экструзия процесі кезінде артық Si шөгуі мүмкін. Алюминийдегі Si ерігіштігі 450°С-та 0,48% және 500°С-та 0,8% (массалық%) құрайды. 6005 жылы артық Si мөлшері шамамен 0,41% құрайды, ал тұндырылған Si концентрацияның ауытқуынан туындаған агрегация және жауын-шашын болуы мүмкін.
(5) Қалыптың жұмыс белдеуіне алюминий жабысып қалуы тартудың негізгі себебі болып табылады. Экструзиялық қалып - жоғары температура мен жоғары қысымды орта. Металл ағынының үйкелісі қалыптың жұмыс белдеуінің температурасын жоғарылатады, жұмыс белдеуінің кіреберіс жиегінде «жабысқақ алюминий қабатын» құрайды.
Сонымен қатар, алюминий қорытпасындағы артық Si және Mn және Cr сияқты басқа элементтерді Fe-мен алмастыратын қатты ерітінділерді қалыптастыру оңай, бұл қалып жұмыс аймағының кіреберісінде «жабысқақ алюминий қабатының» пайда болуына ықпал етеді. «Жабысқақ алюминий қабаты» арқылы ағып жатқан металл ішкі үйкеліске жатады (металл ішіндегі сырғанау). Металл ішкі үйкеліске байланысты деформацияланады және қатаяды, бұл астындағы металл мен қалыптың бір-біріне жабысуына ықпал етеді. Бұл кезде қалыптың жұмыс таспасы қысымның әсерінен керней пішініне деформацияланады, ал профильге жанасатын жұмыс белдеуінің кесу жиегі бөлігінен пайда болған жабысқақ алюминий токарлық аспаптың кесу жиегіне ұқсас.
Жабысқақ алюминийдің пайда болуы өсу мен төгілудің динамикалық процесі болып табылады. Бөлшектер профиль арқылы үнемі шығарылады. Профиль бетіне жабысып, тартылу ақауларын қалыптастырады. Егер ол жұмыс белдеуінен тікелей ағып, профиль бетіне бірден адсорбцияланса, бетке термиялық жабысқан ұсақ бөлшектер «адсорбциялық бөлшектер» деп аталады. Егер кейбір бөлшектер экструдталған алюминий қорытпасымен бұзылса, кейбір бөлшектер жұмыс белдеуінен өткен кезде жұмыс белдеуінің бетіне жабысып, профиль бетінде сызаттар пайда болады. Құйрық ұшы қабатталған алюминий матрицасы болып табылады. Жұмыс белдеуінің ортасында көп алюминий тұрып қалғанда (байланыс күшті), бұл беткі сызаттарды күшейтеді.
(6) Экструзия жылдамдығы тартуға үлкен әсер етеді. Экструзия жылдамдығының әсері. Бақыланатын 6005 қорытпасына келетін болсақ, экструзия жылдамдығы сынақ ауқымында артады, шығыс температурасы жоғарылайды және механикалық сызықтар ұлғайған сайын бетті тартатын бөлшектердің саны артады және ауыр болады. Жылдамдықтың кенеттен өзгеруін болдырмас үшін экструзия жылдамдығын мүмкіндігінше тұрақты ұстау керек. Шамадан тыс экструзия жылдамдығы және жоғары шығыс температурасы үйкелістің жоғарылауына және бөлшектердің қатты тартылуына әкеледі. Экструзия жылдамдығының тартылу құбылысына әсер етуінің нақты механизмі кейіннен бақылауды және тексеруді талап етеді.
(7) Құйма шыбықтың бетінің сапасы да тартылатын бөлшектерге әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Құйма шыбықтың беті кедір-бұдыр, аралау шұңқырлары, май дақтары, шаң, коррозия және т.б., осының бәрі бөлшектердің тартылу тенденциясын арттырады.
4 Қорытынды
(1) Тарту ақауларының құрамы матрицаның құрамымен сәйкес келеді; бөлшектердің орналасуының құрамы негізінен O, C, Fe және Si элементтерін қамтитын матрицадан ерекшеленетіні анық.
(2) Тарту бөлшектерінің ақаулары негізінен алюминийдің қалыпты жұмыс белдігіне жабысуынан туындайды. Қалыптың жұмыс белдеуіне алюминийдің жабысуына ықпал ететін кез келген факторлар тарту ақауларын тудырады. Құйма шыбықтың сапасын қамтамасыз ету негізінде тартылатын бөлшектердің пайда болуы қорытпаның құрамына тікелей әсер етпейді.
(3) Тиісті біркелкі өртті өңдеу беттің тартылуын азайту үшін пайдалы.
Жіберу уақыты: 10 қыркүйек 2024 ж
