Gjatë procesit të nxjerrjes së materialeve të nxjerra nga lidhjet e aluminit, veçanërisht profileve të aluminit, shpesh ndodh një defekt "gropëzues" në sipërfaqe. Manifestimet specifike përfshijnë tumore shumë të vogla me dendësi të ndryshme, bisht të formuar dhe ndjesi të dukshme me dorë, me një ndjesi thumbash. Pas oksidimit ose trajtimit sipërfaqësor elektroforetik, ato shpesh shfaqen si granula të zeza që ngjiten në sipërfaqen e produktit.
Në prodhimin me anë të ekstrudimit të profileve me seksion të madh, ky defekt ka më shumë gjasa të ndodhë për shkak të ndikimit të strukturës së lingotit, temperaturës së ekstrudimit, shpejtësisë së ekstrudimit, kompleksitetit të mykut, etj. Shumica e grimcave të imëta të defekteve me gropëza mund të hiqen gjatë procesit të para-trajtimit të sipërfaqes së profilit, veçanërisht procesit të gdhendjes me alkaline, ndërsa një numër i vogël grimcash të mëdha, të ngjitura fort, mbeten në sipërfaqen e profilit, duke ndikuar në cilësinë e pamjes së produktit përfundimtar.
Në produktet e zakonshme të profileve të dyerve dhe dritareve të ndërtesave, klientët në përgjithësi pranojnë defekte të vogla me gropëza, por për profilet industriale që kërkojnë theks të barabartë në vetitë mekanike dhe performancën dekorative ose më shumë theks në performancën dekorative, klientët në përgjithësi nuk e pranojnë këtë defekt, veçanërisht defektet me gropëza që nuk janë në përputhje me ngjyrën e ndryshme të sfondit.
Për të analizuar mekanizmin e formimit të grimcave të papërpunuara, u analizua morfologjia dhe përbërja e vendeve të defekteve nën përbërje të ndryshme të aliazheve dhe proceseve të ekstrudimit, dhe u krahasuan ndryshimet midis defekteve dhe matricës. U propozua një zgjidhje e arsyeshme për të zgjidhur në mënyrë efektive grimcat e papërpunuara dhe u krye një provë.
Për të zgjidhur defektet e gropëzimit të profileve, është e nevojshme të kuptohet mekanizmi i formimit të defekteve të gropëzimit. Gjatë procesit të ekstrudimit, ngjitja e aluminit në rripin e punës së matrices është shkaku kryesor i defekteve të gropëzimit në sipërfaqen e materialeve të aluminit të ekstruduar. Kjo ndodh sepse procesi i ekstrudimit të aluminit kryhet në një temperaturë të lartë prej rreth 450°C. Nëse shtohen efektet e nxehtësisë së deformimit dhe nxehtësisë së fërkimit, temperatura e metalit do të jetë më e lartë kur ai rrjedh nga vrima e matrices. Kur produkti rrjedh nga vrima e matrices, për shkak të temperaturës së lartë, ekziston një fenomen i ngjitjes së aluminit midis metalit dhe rripit të punës së mykut.
Forma e kësaj lidhjeje është shpesh: një proces i përsëritur i lidhjes - grisjes - lidhjes - grisjes përsëri, dhe produkti rrjedh përpara, duke rezultuar në shumë gropëza të vogla në sipërfaqen e produktit.
Ky fenomen i lidhjes lidhet me faktorë të tillë si cilësia e lingotës, gjendja sipërfaqësore e rripit të punës së formës, temperatura e ekstrudimit, shpejtësia e ekstrudimit, shkalla e deformimit dhe rezistenca ndaj deformimit të metalit.
1 Materialet dhe metodat e testimit
Përmes hulumtimeve paraprake, mësuam se faktorë të tillë si pastërtia metalurgjike, gjendja e mykut, procesi i ekstrudimit, përbërësit dhe kushtet e prodhimit mund të ndikojnë në grimcat e ashpërsuara sipërfaqësore. Në provë, u përdorën dy shufra aliazh, 6005A dhe 6060, për të ekstruduar të njëjtin seksion. Morfologjia dhe përbërja e pozicioneve të grimcave të ashpërsuara u analizuan përmes spektrometrit me lexim të drejtpërdrejtë dhe metodave të zbulimit SEM, dhe u krahasuan me matricën normale përreth.
Për të dalluar qartë morfologjinë e dy defekteve, asaj me gropëza dhe asaj të grimcave, ato përcaktohen si më poshtë:
(1) Defektet me gropëza ose defektet tërheqëse janë një lloj defekti pikësor, i cili është një defekt gërvishtjeje i parregullt në formë tadpole ose në formë maje që shfaqet në sipërfaqen e profilit. Defekti fillon nga vija e gërvishtjes dhe përfundon me rënien e defektit, duke u grumbulluar në kokrra metalike në fund të vijës së gërvishtjes. Madhësia e defektit me gropëza është përgjithësisht 1-5 mm dhe kthehet në të zezë të errët pas trajtimit të oksidimit, gjë që në fund të fundit ndikon në pamjen e profilit, siç tregohet në rrethin e kuq në Figurën 1.
(2) Grimcat sipërfaqësore quhen edhe kokrriza metalike ose grimca adsorbimi. Sipërfaqja e profilit të aliazhit të aluminit është e bashkangjitur me grimca sferike gri-të zeza metalike të forta dhe ka një strukturë të lirshme. Ekzistojnë dy lloje profilesh të aliazhit të aluminit: ato që mund të fshihen dhe ato që nuk mund të fshihen. Madhësia është përgjithësisht më pak se 0.5 mm dhe ndihet e ashpër në prekje. Nuk ka gërvishtje në pjesën e përparme. Pas oksidimit, nuk është shumë e ndryshme nga matrica, siç tregohet në rrethin e verdhë në Figurën 1.
2 Rezultatet e testeve dhe analiza
2.1 Defektet e tërheqjes sipërfaqësore
Figura 2 tregon morfologjinë mikrostrukturore të defektit tërheqës në sipërfaqen e aliazhit 6005A. Në pjesën e përparme të tërheqjes ka gërvishtje në formë shkallësh, të cilat përfundojnë me nyje të grumbulluara. Pasi shfaqen nyjet, sipërfaqja kthehet në normale. Vendndodhja e defektit të ashpërsimit nuk është e lëmuar në prekje, ka një ndjesi të mprehtë me gjemba dhe ngjitet ose grumbullohet në sipërfaqen e profilit. Përmes testit të ekstrudimit, u vu re se morfologjia e tërheqjes së profileve të ekstruduara 6005A dhe 6060 është e ngjashme, dhe fundi i bishtit të produktit është më i madh se fundi i kokës; ndryshimi është se madhësia e përgjithshme e tërheqjes së 6005A është më e vogël dhe thellësia e gërvishtjes është dobësuar. Kjo mund të lidhet me ndryshimet në përbërjen e aliazhit, gjendjen e shufrës së derdhur dhe kushtet e mykut. Vëzhguar nën 100X, ka shenja të dukshme gërvishtjeje në pjesën e përparme të zonës së tërheqjes, e cila është e zgjatur përgjatë drejtimit të ekstrudimit, dhe forma e grimcave përfundimtare të nyjeve është e parregullt. Në 500X, pjesa e përparme e sipërfaqes tërheqëse ka gërvishtje në formë shkallësh përgjatë drejtimit të ekstrudimit (madhësia e këtij defekti është rreth 120 μm), dhe ka shenja të dukshme grumbullimi në grimcat nodulare në fundin e bishtit.
Për të analizuar shkaqet e tërheqjes, u përdorën spektrometër me lexim të drejtpërdrejtë dhe EDX për të kryer analizën e komponentëve në vendet e defekteve dhe matricën e tre komponentëve të aliazhit. Tabela 1 tregon rezultatet e testimit të profilit 6005A. Rezultatet e EDX tregojnë se përbërja e pozicionit të grumbullimit të grimcave tërheqëse është në thelb e ngjashme me atë të matricës. Përveç kësaj, disa grimca të imëta papastërtie grumbullohen në dhe rreth defektit tërheqës, dhe grimcat e papastërtive përmbajnë C, O (ose Cl) ose Fe, Si dhe S.
Analiza e defekteve të ashpërsimit të profileve të ekstruduara të oksiduara imët 6005A tregon se grimcat tërheqëse janë të mëdha në madhësi (1-5 mm), sipërfaqja është kryesisht e grumbulluar dhe ka gërvishtje në formë shkallësh në pjesën e përparme; Përbërja është afër matricës së Al dhe do të ketë faza heterogjene që përmbajnë Fe, Si, C dhe O të shpërndara rreth saj. Kjo tregon se mekanizmi i formimit të tërheqjes së tre lidhjeve është i njëjtë.
Gjatë procesit të nxjerrjes, fërkimi i rrjedhës së metalit do të shkaktojë rritjen e temperaturës së rripit të punës së mykut, duke formuar një "shtresë ngjitëse alumini" në skajin prerës të hyrjes së rripit të punës. Në të njëjtën kohë, Si i tepërt dhe elementë të tjerë si Mn dhe Cr në aliazhin e aluminit formohen lehtësisht si tretësira të ngurta zëvendësuese me Fe, të cilat do të nxisin formimin e një "shtrese ngjitëse alumini" në hyrje të zonës së punës së mykut.
Ndërsa metali rrjedh përpara dhe fërkohet kundër rripit të punës, ndodh një fenomen reciprok i lidhjes-shkëputjes-lidhjes së vazhdueshme në një pozicion të caktuar, duke bërë që metali të mbivendoset vazhdimisht në këtë pozicion. Kur grimcat rriten në një madhësi të caktuar, ato do të tërhiqen nga produkti që rrjedh dhe do të formojnë shenja gërvishtjeje në sipërfaqen e metalit. Ato do të mbeten në sipërfaqen e metalit dhe do të formojnë grimca tërheqëse në fund të gërvishtjes. Prandaj, mund të konsiderohet se formimi i grimcave të ashpra lidhet kryesisht me ngjitjen e aluminit në rripin e punës së formës. Fazat heterogjene të shpërndara rreth tij mund të burojnë nga vaji lubrifikues, oksidet ose grimcat e pluhurit, si dhe papastërtitë e sjella nga sipërfaqja e ashpër e shufrës.
Megjithatë, numri i tërheqjeve në rezultatet e testit 6005A është më i vogël dhe shkalla është më e lehtë. Nga njëra anë, kjo është për shkak të prerjes së skajeve në dalje të rripit të punës së mykut dhe lustrimit të kujdesshëm të rripit të punës për të zvogëluar trashësinë e shtresës së aluminit; nga ana tjetër, kjo lidhet me përmbajtjen e tepërt të Si.
Sipas rezultateve të përbërjes spektrale të leximit të drejtpërdrejtë, mund të shihet se përveç Si të kombinuar me MgMg2Si, Si i mbetur shfaqet në formën e një substance të thjeshtë.
2.2 Grimca të vogla në sipërfaqe
Nën inspektimin vizual me zmadhim të ulët, grimcat janë të vogla (≤0.5 mm), jo të lëmuara në prekje, kanë një ndjesi të mprehtë dhe ngjiten në sipërfaqen e profilit. Të vëzhguara nën 100X, grimcat e vogla në sipërfaqe shpërndahen rastësisht dhe ka grimca të vogla të bashkangjitura në sipërfaqe pavarësisht nëse ka gërvishtje apo jo;
Në 500X, pavarësisht nëse ka gërvishtje të dukshme në formë hapash në sipërfaqe përgjatë drejtimit të nxjerrjes, shumë grimca janë ende të bashkangjitura dhe madhësitë e grimcave ndryshojnë. Madhësia më e madhe e grimcave është rreth 15 μm, dhe grimcat e vogla janë rreth 5 μm.
Përmes analizës së përbërjes së grimcave sipërfaqësore të aliazhit 6060 dhe matricës së paprekur, grimcat përbëhen kryesisht nga elementë O, C, Si dhe Fe, dhe përmbajtja e aluminit është shumë e ulët. Pothuajse të gjitha grimcat përmbajnë elementë O dhe C. Përbërja e secilës grimcë është paksa e ndryshme. Midis tyre, grimcat a janë afër 10 μm, që është dukshëm më e lartë se matrica Si, Mg dhe O; Në grimcat c, Si, O dhe Cl janë dukshëm më të larta; Grimcat d dhe f përmbajnë Si, O dhe Na të larta; grimcat e përmbajnë Si, Fe dhe O; grimcat h janë komponime që përmbajnë Fe. Rezultatet e grimcave 6060 janë të ngjashme me këtë, por për shkak se përmbajtja e Si dhe Fe në vetë 6060 është e ulët, përmbajtjet përkatëse të Si dhe Fe në grimcat sipërfaqësore janë gjithashtu të ulëta; përmbajtja e C në grimcat 6060 është relativisht e ulët.
Grimcat sipërfaqësore mund të mos jenë grimca të vogla të vetme, por mund të ekzistojnë edhe në formën e grumbullimeve të shumë grimcave të vogla me forma të ndryshme, dhe përqindjet masive të elementëve të ndryshëm në grimca të ndryshme ndryshojnë. Besohet se grimcat përbëhen kryesisht nga dy lloje. Njëri është precipitat si AlFeSi dhe Si elementar, të cilët burojnë nga fazat e papastërtive me pikë të lartë shkrirjeje si FeAl3 ose AlFeSi(Mn) në lingotë, ose fazat e precipitatit gjatë procesit të nxjerrjes. Tjetri është lënda e huaj ngjitëse.
2.3 Efekti i vrazhdësisë sipërfaqësore të lingotit
Gjatë provës, u zbulua se sipërfaqja e pasme e tornos me shufër të derdhur 6005A ishte e ashpër dhe e njollosur me pluhur. Kishte dy shufra të derdhura me shenjat më të thella të mjetit të tornimit në vende lokale, gjë që korrespondonte me një rritje të konsiderueshme të numrit të tërheqjeve pas ekstrudimit, dhe madhësia e një tërheqjeje të vetme ishte më e madhe, siç tregohet në Figurën 7.
Shufra e derdhur 6005A nuk ka torno, kështu që vrazhdësia e sipërfaqes është e ulët dhe numri i tërheqjeve zvogëlohet. Përveç kësaj, meqenëse nuk ka lëng prerës të tepërt të bashkangjitur në shenjat e tornos së shufrës së derdhur, përmbajtja e C në grimcat përkatëse zvogëlohet. Është vërtetuar se shenjat e tornimit në sipërfaqen e shufrës së derdhur do ta përkeqësojnë tërheqjen dhe formimin e grimcave në një farë mase.
3 Diskutim
(1) Komponentët e defekteve të tërheqjes janë në thelb të njëjtë me ato të matricës. Janë grimcat e huaja, lëkura e vjetër në sipërfaqen e lingotit dhe papastërtitë e tjera të grumbulluara në murin e fuçisë së ekstrudimit ose në zonën e vdekur të formës gjatë procesit të ekstrudimit, të cilat sillen në sipërfaqen metalike ose në shtresën e aluminit të rripit të punës së formës. Ndërsa produkti rrjedh përpara, shkaktohen gërvishtje sipërfaqësore dhe kur produkti grumbullohet në një madhësi të caktuar, ai nxirret nga produkti për të formuar tërheqjen. Pas oksidimit, tërheqja u gërrye dhe, për shkak të madhësisë së saj të madhe, atje kishte defekte si gropëza.
(2) Grimcat sipërfaqësore ndonjëherë shfaqen si grimca të vogla të vetme, dhe ndonjëherë ekzistojnë në formë të agreguar. Përbërja e tyre është padyshim e ndryshme nga ajo e matricës, dhe kryesisht përmban elementë O, C, Fe dhe Si. Disa nga grimcat dominohen nga elementët O dhe C, dhe disa grimca dominohen nga O, C, Fe dhe Si. Prandaj, nxirret përfundimi se grimcat sipërfaqësore vijnë nga dy burime: njëri janë precipitate si AlFeSi dhe Si elementar, dhe papastërtitë si O dhe C janë të ngjitura në sipërfaqe; tjetri është materie e huaj ngjitëse. Grimcat korrodohen pas oksidimit. Për shkak të madhësisë së tyre të vogël, ato nuk kanë ose kanë pak ndikim në sipërfaqe.
(3) Grimcat e pasura me elementë C dhe O vijnë kryesisht nga vaji lubrifikues, pluhuri, dheu, ajri etj., të ngjitura në sipërfaqen e lingotit. Komponentët kryesorë të vajit lubrifikues janë C, O, H, S etj., dhe përbërësi kryesor i pluhurit dhe dheut është SiO2. Përmbajtja e O në grimcat sipërfaqësore është përgjithësisht e lartë. Meqenëse grimcat janë në një gjendje të temperaturës së lartë menjëherë pas daljes nga rripi i punës, dhe për shkak të sipërfaqes së madhe specifike të grimcave, ato thithin lehtësisht atomet e O në ajër dhe shkaktojnë oksidim pas kontaktit me ajrin, duke rezultuar në një përmbajtje më të lartë të O se në matricë.
(4) Fe, Si, etj., vijnë kryesisht nga oksidet, shkallëzimi i vjetër dhe fazat e papastërtive në lingot (pikë e lartë shkrirjeje ose fazë e dytë që nuk eliminohet plotësisht nga homogjenizimi). Elementi Fe buron nga Fe në lingotat e aluminit, duke formuar faza papastërtie me pikë të lartë shkrirjeje si FeAl3 ose AlFeSi(Mn), të cilat nuk mund të treten në tretësirë të ngurtë gjatë procesit të homogjenizimit, ose nuk shndërrohen plotësisht; Si ekziston në matricën e aluminit në formën e Mg2Si ose një tretësire të ngurtë të mbingopur të Si gjatë procesit të derdhjes. Gjatë procesit të nxjerrjes së nxehtë të shufrës së derdhur, Si i tepërt mund të precipitojë. Tretshmëria e Si në alumin është 0.48% në 450°C dhe 0.8% (% në peshë) në 500°C. Përmbajtja e Si të tepërt në 6005 është rreth 0.41%, dhe Si i precipituar mund të jetë agregim dhe precipitim i shkaktuar nga luhatjet e përqendrimit.
(5) Ngjitja e aluminit në rripin e punës së formës është shkaku kryesor i tërheqjes. Matrica e ekstrudimit është një mjedis me temperaturë dhe presion të lartë. Fërkimi i rrjedhjes së metalit do të rrisë temperaturën e rripit të punës të formës, duke formuar një "shtresë ngjitëse alumini" në skajin prerës të hyrjes së rripit të punës.
Në të njëjtën kohë, Si i tepërt dhe elementë të tjerë si Mn dhe Cr në aliazhin e aluminit formohen lehtësisht si tretësira të ngurta zëvendësuese me Fe, të cilat do të nxisin formimin e një "shtrese ngjitëse alumini" në hyrje të zonës së punës së mykut. Metali që rrjedh përmes "shtresës ngjitëse të aluminit" i përket fërkimit të brendshëm (gërshet rrëshqitëse brenda metalit). Metali deformohet dhe ngurtësohet për shkak të fërkimit të brendshëm, i cili nxit ngjitjen e metalit themelor dhe mykut. Në të njëjtën kohë, rripi i punës së mykut deformohet në një formë borie për shkak të presionit, dhe alumini ngjitës i formuar nga pjesa e tehut prerës të rripit të punës që bie në kontakt me profilin është i ngjashëm me tehun prerës të një mjeti tornimi.
Formimi i aluminit ngjitës është një proces dinamik rritjeje dhe shkrirjeje. Grimcat nxirren vazhdimisht nga profili. Ngjiten në sipërfaqen e profilit, duke formuar defekte tërheqëse. Nëse rrjedh direkt nga rripi i punës dhe adsorbohet menjëherë në sipërfaqen e profilit, grimcat e vogla të ngjitura termikisht në sipërfaqe quhen "grimca adsorbimi". Nëse disa grimca do të thyhen nga lidhja e aluminit të ekstruduar, disa grimca do të ngjiten në sipërfaqen e rripit të punës kur kalojnë nëpër rripin e punës, duke shkaktuar gërvishtje në sipërfaqen e profilit. Fundi i bishtit është matrica e aluminit e grumbulluar. Kur ka shumë alumin të mbërthyer në mes të rripit të punës (lidhja është e fortë), kjo do të përkeqësojë gërvishtjet sipërfaqësore.
(6) Shpejtësia e ekstrudimit ka një ndikim të madh në tërheqje. Ndikimi i shpejtësisë së ekstrudimit. Sa i përket aliazhit të gjurmuar 6005, shpejtësia e ekstrudimit rritet brenda diapazonit të provës, temperatura e daljes rritet dhe numri i grimcave tërheqëse sipërfaqësore rritet dhe bëhet më i rëndë ndërsa linjat mekanike rriten. Shpejtësia e ekstrudimit duhet të mbahet sa më e qëndrueshme të jetë e mundur për të shmangur ndryshimet e papritura të shpejtësisë. Shpejtësia e tepërt e ekstrudimit dhe temperatura e lartë e daljes do të çojnë në rritje të fërkimit dhe tërheqje serioze të grimcave. Mekanizmi specifik i ndikimit të shpejtësisë së ekstrudimit në fenomenin e tërheqjes kërkon ndjekje dhe verifikim të mëvonshëm.
(7) Cilësia e sipërfaqes së shufrës së derdhur është gjithashtu një faktor i rëndësishëm që ndikon në tërheqjen e grimcave. Sipërfaqja e shufrës së derdhur është e ashpër, me gërvishtje sharrimi, njolla vaji, pluhur, korrozion etj., të cilat rrisin tendencën e tërheqjes së grimcave.
4 Përfundim
(1) Përbërja e defekteve tërheqëse është në përputhje me atë të matricës; përbërja e pozicionit të grimcave është padyshim e ndryshme nga ajo e matricës, kryesisht duke përmbajtur elementë O, C, Fe dhe Si.
(2) Defektet e grimcave tërheqëse shkaktohen kryesisht nga ngjitja e aluminit në rripin e punës së mykut. Çdo faktor që nxit ngjitjen e aluminit në rripin e punës së mykut do të shkaktojë defekte tërheqjeje. Me kusht sigurimin e cilësisë së shufrës së derdhur, gjenerimi i grimcave tërheqëse nuk ka ndikim të drejtpërdrejtë në përbërjen e aliazhit.
(3) Trajtimi i duhur uniform i zjarrit është i dobishëm për të zvogëluar tërheqjen sipërfaqësore.
Koha e postimit: 10 shtator 2024
