Trong quá trình đùn của các vật liệu đùn hợp kim nhôm, đặc biệt là các cấu hình nhôm, một khiếm khuyết rỗ của người Viking thường xảy ra trên bề mặt. Các biểu hiện cụ thể bao gồm các khối u rất nhỏ với mật độ khác nhau, đuôi và cảm giác tay rõ ràng, với cảm giác nhọn. Sau khi oxy hóa hoặc xử lý bề mặt điện di, chúng thường xuất hiện dưới dạng các hạt đen bám vào bề mặt của sản phẩm.
Trong quá trình sản xuất các cấu hình mặt cắt lớn, khiếm khuyết này có nhiều khả năng xảy ra do ảnh hưởng của cấu trúc thỏi, nhiệt độ đùn, tốc độ đùn, độ phức tạp của khuôn, v.v ... Quá trình tiền xử lý bề mặt hồ sơ, đặc biệt là quá trình khắc kiềm, trong khi một số lượng nhỏ các hạt có kích thước lớn, được tuân thủ chắc chắn vẫn còn trên bề mặt hồ sơ, ảnh hưởng đến chất lượng xuất hiện của sản phẩm cuối cùng.
Trong các sản phẩm hồ sơ cửa và cửa sổ xây dựng thông thường, khách hàng thường chấp nhận các khuyết điểm đọ sức nhỏ, nhưng đối với các hồ sơ công nghiệp đòi hỏi phải nhấn mạnh như nhau vào các tính chất cơ học và hiệu suất trang trí hoặc nhấn mạnh hơn vào hiệu suất trang trí, khách hàng thường không chấp nhận khiếm khuyết này, đặc biệt là những khiếm khuyết bị đọ sức Không phù hợp với màu nền khác nhau.
Để phân tích cơ chế hình thành các hạt thô, hình thái và thành phần của các vị trí khiếm khuyết theo các thành phần hợp kim và quá trình đùn khác nhau đã được phân tích, và sự khác biệt giữa các khiếm khuyết và ma trận được so sánh. Một giải pháp hợp lý để giải quyết hiệu quả các hạt thô đã được đưa ra và một thử nghiệm thử nghiệm đã được thực hiện.
Để giải quyết các khiếm khuyết rỗ của hồ sơ, cần phải hiểu cơ chế hình thành của các khiếm khuyết. Trong quá trình đùn, nhôm dính vào vành đai làm việc khuôn là nguyên nhân chính gây ra khiếm khuyết trên bề mặt của vật liệu nhôm đùn. Điều này là do quá trình đùn của nhôm được thực hiện ở nhiệt độ cao khoảng 450 ° C. Nếu ảnh hưởng của nhiệt biến dạng và nhiệt ma sát được thêm vào, nhiệt độ của kim loại sẽ cao hơn khi nó chảy ra khỏi lỗ chết. Khi sản phẩm chảy ra khỏi lỗ chết, do nhiệt độ cao, có một hiện tượng nhôm dính giữa kim loại và vành đai làm việc khuôn.
Hình thức của liên kết này thường là: một quá trình liên kết lặp đi lặp lại - xé - liên kết - xé một lần nữa và sản phẩm chảy về phía trước, dẫn đến nhiều hố nhỏ trên bề mặt sản phẩm.
Hiện tượng liên kết này có liên quan đến các yếu tố như chất lượng của thỏi, điều kiện bề mặt của vành đai làm việc khuôn, nhiệt độ đùn, tốc độ đùn, mức độ biến dạng và điện trở biến dạng của kim loại.
1 vật liệu và phương pháp kiểm tra
Thông qua nghiên cứu sơ bộ, chúng tôi đã học được rằng các yếu tố như tinh khiết luyện kim, tình trạng nấm mốc, quá trình đùn, thành phần và điều kiện sản xuất có thể ảnh hưởng đến các hạt thô bề mặt. Trong thử nghiệm, hai thanh hợp kim, 6005A và 6060, đã được sử dụng để đùn cùng một phần. Hình thái và thành phần của các vị trí hạt thô được phân tích thông qua máy quang phổ đọc trực tiếp và phương pháp phát hiện SEM, và so sánh với ma trận bình thường xung quanh.
Để phân biệt rõ ràng hình thái của hai khiếm khuyết của việc rỗ và các hạt, chúng được định nghĩa như sau:
(1) Các khiếm khuyết hoặc khiếm khuyết là một loại khiếm khuyết điểm là một khiếm khuyết cào giống như nòng nọc hoặc giống như điểm xuất hiện trên bề mặt của cấu hình. Khiếm khuyết bắt đầu từ dải trầy xước và kết thúc bằng khiếm khuyết rơi ra, tích tụ vào đậu kim loại ở cuối đường đầu. Kích thước của khiếm khuyết đọ sức thường là 1-5mm và nó chuyển sang màu đen tối sau khi xử lý oxy hóa, cuối cùng ảnh hưởng đến sự xuất hiện của cấu hình, như trong vòng tròn màu đỏ trong Hình 1.
(2) Các hạt bề mặt còn được gọi là hạt kim loại hoặc các hạt hấp phụ. Bề mặt của cấu hình hợp kim nhôm được gắn với các hạt kim loại cứng màu xám hình cầu và có cấu trúc lỏng lẻo. Có hai loại cấu hình hợp kim nhôm: những loại có thể bị xóa sạch và những loại không thể bị xóa sạch. Kích thước thường nhỏ hơn 0,5mm và cảm thấy thô khi chạm vào. Không có vết xước ở phần trước. Sau khi oxy hóa, nó không khác nhiều so với ma trận, như thể hiện trong vòng tròn màu vàng trong Hình 1.
2 Kết quả kiểm tra và phân tích
2.1 Các khuyết tật kéo bề mặt
Hình 2 cho thấy hình thái vi cấu trúc của khiếm khuyết kéo trên bề mặt của hợp kim 6005A. Có những vết xước giống như bước ở phần trước của kéo, và chúng kết thúc bằng các nốt sần. Sau khi các nốt sần xuất hiện, bề mặt trở lại bình thường. Vị trí của khiếm khuyết gồ ghề không trơn tru khi chạm vào, có cảm giác gai góc sắc nét, và tuân thủ hoặc tích lũy trên bề mặt của hồ sơ. Thông qua bài kiểm tra đùn, người ta đã quan sát thấy rằng hình thái kéo của 6005A và 6060 cấu hình đùn là tương tự nhau, và đầu đuôi của sản phẩm nhiều hơn đầu cuối; Sự khác biệt là kích thước kéo tổng thể của 6005A nhỏ hơn và độ sâu trầy xước bị suy yếu. Điều này có thể liên quan đến những thay đổi trong thành phần hợp kim, trạng thái thanh đúc và điều kiện khuôn. Được quan sát dưới 100 lần, có những vết trầy xước rõ ràng ở phía trước của khu vực kéo, được kéo dài dọc theo hướng đùn, và hình dạng của các hạt nốt cuối cùng là không đều. Ở mức 500 lần, mặt trước của bề mặt kéo có các vết trầy xước giống như bước dọc theo hướng đùn (kích thước của khiếm khuyết này là khoảng 120 μm), và có những dấu hiệu xếp chồng rõ ràng trên các hạt nốt ở đầu đuôi.
Để phân tích nguyên nhân kéo, máy quang phổ đọc trực tiếp và EDX đã được sử dụng để tiến hành phân tích thành phần trên các vị trí khiếm khuyết và ma trận của ba thành phần hợp kim. Bảng 1 cho thấy kết quả kiểm tra của hồ sơ 6005A. Kết quả EDX cho thấy thành phần của vị trí xếp chồng của các hạt kéo về cơ bản tương tự như của ma trận. Ngoài ra, một số hạt tạp chất mịn được tích lũy trong và xung quanh khiếm khuyết kéo, và các hạt tạp chất chứa C, O (hoặc Cl), hoặc Fe, Si và S.
Phân tích các khiếm khuyết thô của 6005A Các cấu hình đùn bị oxy hóa tốt cho thấy các hạt kéo có kích thước lớn (1-5mm), bề mặt chủ yếu được xếp chồng lên nhau và có những vết trầy xước giống như bước ở phần trước; Thành phần gần với ma trận AL, và sẽ có các pha không đồng nhất chứa Fe, Si, C và O được phân phối xung quanh nó. Nó cho thấy rằng cơ chế hình thành kéo của ba hợp kim là như nhau.
Trong quá trình đùn, ma sát dòng kim loại sẽ khiến nhiệt độ của vành đai làm việc khuôn tăng lên, tạo thành một lớp nhôm dính của người Hồi giáo ở cạnh cắt của lối vào vành đai làm việc. Đồng thời, SI dư thừa và các yếu tố khác như MN và CR trong hợp kim nhôm rất dễ hình thành các dung dịch rắn thay thế với Fe, điều này sẽ thúc đẩy sự hình thành của một lớp nhôm dính của người Hồi giáo ở lối vào của khu vực làm việc của khuôn.
Khi kim loại chảy về phía trước và xoa vào vành đai công việc, một hiện tượng đối ứng của liên kết liên kết liên tục xảy ra ở một vị trí nhất định, khiến kim loại liên tục tăng cường ở vị trí này. Khi các hạt tăng lên một kích thước nhất định, nó sẽ được kéo ra bởi sản phẩm chảy và tạo thành vết trầy xước trên bề mặt kim loại. Nó sẽ vẫn còn trên bề mặt kim loại và tạo thành các hạt kéo ở cuối đầu. Ở đây, có thể xem xét rằng sự hình thành các hạt thô chủ yếu liên quan đến nhôm dính vào vành đai làm việc khuôn. Các pha không đồng nhất được phân phối xung quanh nó có thể bắt nguồn từ dầu bôi trơn, oxit hoặc các hạt bụi, cũng như các tạp chất do bề mặt thô của thỏi.
Tuy nhiên, số lượng kéo trong kết quả kiểm tra 6005A nhỏ hơn và mức độ nhẹ hơn. Một mặt, đó là do sự vát ở lối ra của vành đai làm việc khuôn và đánh bóng cẩn thận của vành đai làm việc để giảm độ dày của lớp nhôm; Mặt khác, nó có liên quan đến nội dung SI dư thừa.
Theo kết quả thành phần phổ đọc trực tiếp, có thể thấy rằng ngoài SI kết hợp với MG MG2SI, Si còn lại xuất hiện dưới dạng một chất đơn giản.
2.2 Các hạt nhỏ trên bề mặt
Theo kiểm tra trực quan độ phóng đại thấp, các hạt nhỏ (.50,5mm), không mịn khi chạm, có cảm giác sắc nét và tuân thủ bề mặt của cấu hình. Được quan sát dưới 100 lần, các hạt nhỏ trên bề mặt được phân phối ngẫu nhiên và có các hạt có kích thước nhỏ được gắn trên bề mặt bất kể có vết xước hay không;
Với 500 lần, bất kể có những vết xước giống như bước rõ ràng trên bề mặt dọc theo hướng đùn, nhiều hạt vẫn được gắn vào và các kích thước hạt khác nhau. Kích thước hạt lớn nhất là khoảng 15 μm và các hạt nhỏ là khoảng 5 μm.
Thông qua phân tích thành phần của các hạt bề mặt hợp kim 6060 và ma trận nguyên vẹn, các hạt chủ yếu bao gồm các nguyên tố O, C, SI và Fe và hàm lượng nhôm rất thấp. Hầu như tất cả các hạt đều chứa các yếu tố O và C. Thành phần của mỗi hạt là hơi khác nhau. Trong số đó, các hạt A gần 10 μm, cao hơn đáng kể so với ma trận Si, Mg và O; Trong các hạt C, Si, O và Cl rõ ràng cao hơn; Các hạt D và F chứa Si, O và Na cao; Các hạt E chứa SI, Fe và O; Các hạt H là các hợp chất chứa Fe. Kết quả của 6060 hạt tương tự như thế này, nhưng vì hàm lượng Si và Fe trong 6060 thấp, hàm lượng Si và Fe tương ứng trong các hạt bề mặt cũng thấp; Hàm lượng C trong 6060 hạt tương đối thấp.
Các hạt bề mặt có thể không phải là các hạt nhỏ, nhưng cũng có thể tồn tại dưới dạng tập hợp của nhiều hạt nhỏ với các hình dạng khác nhau và tỷ lệ phần trăm khối của các yếu tố khác nhau trong các hạt khác nhau khác nhau. Người ta tin rằng các hạt chủ yếu bao gồm hai loại. Một là kết tủa như alfesi và Si nguyên tố, bắt nguồn từ các pha tạp chất điểm nóng chảy cao như feal3 hoặc alfesi (mn) trong thỏi, hoặc kết tủa các pha trong quá trình đùn. Cái khác là chất nước ngoài tuân thủ.
2.3 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt của thỏi
Trong quá trình thử nghiệm, người ta thấy rằng bề mặt phía sau của máy tiện thanh đúc 6005A là thô và nhuộm màu với bụi. Có hai thanh đúc với các dấu công cụ quay sâu nhất tại các vị trí cục bộ, tương ứng với sự gia tăng đáng kể về số lần kéo sau khi đùn và kích thước của một lực kéo là lớn hơn, như trong Hình 7.
Thanh đúc 6005A không có máy tiện, do đó độ nhám bề mặt thấp và số lượng kéo được giảm. Ngoài ra, do không có chất lỏng cắt dư thừa được gắn vào các dấu tiện của thanh đúc, hàm lượng C trong các hạt tương ứng bị giảm. Người ta đã chứng minh rằng các dấu xoay trên bề mặt của thanh đúc sẽ làm nặng thêm sự kéo và hình thành hạt ở một mức độ nhất định.
3 Thảo luận
(1) Các thành phần của các khuyết tật kéo về cơ bản giống như các thành phần của ma trận. Đó là các hạt lạ, da cũ trên bề mặt thỏi và các tạp chất khác tích tụ trong thành thùng ép hoặc vùng chết của khuôn trong quá trình đùn, được đưa lên bề mặt kim loại hoặc lớp nhôm của khuôn hoạt động thắt lưng. Khi sản phẩm chảy về phía trước, các vết trầy xước bề mặt được gây ra và khi sản phẩm tích lũy đến một kích thước nhất định, nó được sản phẩm lấy ra để hình thành kéo. Sau khi oxy hóa, việc kéo đã bị ăn mòn, và do kích thước lớn của nó, có những khiếm khuyết giống như hố ở đó.
(2) Các hạt bề mặt đôi khi xuất hiện dưới dạng các hạt nhỏ và đôi khi tồn tại ở dạng tổng hợp. Thành phần của chúng rõ ràng là khác với các ma trận, và chủ yếu chứa các yếu tố O, C, Fe và Si. Một số hạt bị chi phối bởi các yếu tố O và C, và một số hạt bị chi phối bởi O, C, Fe và SI. Do đó, người ta suy ra rằng các hạt bề mặt đến từ hai nguồn: một nguồn như alfesi và Si nguyên tố, và các tạp chất như O và C được tuân thủ trên bề mặt; Cái khác là chất nước ngoài tuân thủ. Các hạt bị ăn mòn sau khi oxy hóa. Do kích thước nhỏ của chúng, chúng không có hoặc ít tác động đến bề mặt.
(3) Các hạt giàu các nguyên tố C và O chủ yếu đến từ dầu bôi trơn, bụi, đất, không khí, v.v. tuân thủ bề mặt của thỏi. Các thành phần chính của dầu bôi trơn là C, O, H, S, v.v., và thành phần chính của bụi và đất là SiO2. Hàm lượng O của các hạt bề mặt thường cao. Do các hạt ở trạng thái nhiệt độ cao ngay sau khi rời khỏi vành đai làm việc và do diện tích bề mặt riêng của các hạt, chúng dễ dàng hấp phụ các nguyên tử O trong không khí và gây ra quá trình oxy hóa sau khi tiếp xúc với không khí, dẫn đến O cao hơn O cao hơn nội dung hơn ma trận.
(4) Fe, Si, v.v. chủ yếu đến từ các oxit, quy mô cũ và các pha tạp chất trong thỏi (điểm nóng chảy cao hoặc pha thứ hai không được loại bỏ hoàn toàn bằng cách đồng nhất hóa). Phần tử FE bắt nguồn từ Fe trong các thỏi nhôm, tạo thành các pha tạp chất điểm nóng chảy cao như FEAL3 hoặc Alfesi (MN), không thể hòa tan trong dung dịch rắn trong quá trình đồng nhất hóa, hoặc không được chuyển đổi hoàn toàn; Si tồn tại trong ma trận nhôm dưới dạng MG2SI hoặc dung dịch rắn siêu bão hòa của SI trong quá trình đúc. Trong quá trình đùn nóng của thanh đúc, SI dư thừa có thể kết tủa. Độ hòa tan của Si trong nhôm là 0,48% ở 450 ° C và 0,8% (wt%) ở 500 ° C. Hàm lượng SI dư thừa trong 6005 là khoảng 0,41%và SI kết tủa có thể là sự kết hợp và kết tủa gây ra bởi các biến động nồng độ.
(5) Nhôm dính vào vành đai làm việc khuôn là nguyên nhân chính của việc kéo. Các khuôn đùn là một môi trường nhiệt độ cao và áp suất cao. Ma sát dòng kim loại sẽ làm tăng nhiệt độ của vành đai làm việc của khuôn, tạo thành một lớp nhôm dính của người Hồi giáo ở cạnh cắt của lối vào vành đai làm việc.
Đồng thời, SI dư thừa và các yếu tố khác như MN và CR trong hợp kim nhôm rất dễ hình thành các dung dịch rắn thay thế với Fe, điều này sẽ thúc đẩy sự hình thành của một lớp nhôm dính của người Hồi giáo ở lối vào của khu vực làm việc của khuôn. Kim loại chảy qua lớp nhôm dính của người Viking thuộc về ma sát bên trong (cắt trượt bên trong kim loại). Các biến dạng kim loại và cứng lại do ma sát bên trong, thúc đẩy kim loại bên dưới và khuôn để dính lại với nhau. Đồng thời, dây đai làm việc khuôn bị biến dạng thành hình kèn do áp suất và nhôm dính được hình thành bởi phần tiên của vành đai làm việc tiếp xúc với cấu hình tương tự như cạnh cắt của một công cụ rẽ.
Sự hình thành của nhôm dính là một quá trình tăng trưởng và rụng. Các hạt liên tục được đưa ra bởi cấu hình. Biểu thị trên bề mặt của hồ sơ, hình thành các khuyết tật kéo. Nếu nó chảy trực tiếp ra khỏi vành đai làm việc và ngay lập tức được hấp phụ trên bề mặt của hồ sơ, các hạt nhỏ được gắn nhiệt với bề mặt được gọi là các hạt hấp phụ. Nếu một số hạt sẽ bị phá vỡ bởi hợp kim nhôm đùn, một số hạt sẽ dính vào bề mặt của vành đai công việc khi đi qua vành đai công việc, gây ra vết trầy xước trên bề mặt của cấu hình. Đầu đuôi là ma trận nhôm xếp chồng lên nhau. Khi có rất nhiều nhôm bị kẹt ở giữa vành đai làm việc (liên kết mạnh), nó sẽ làm nặng thêm các vết trầy xước bề mặt.
(6) Tốc độ đùn có ảnh hưởng lớn đến việc kéo. Ảnh hưởng của tốc độ đùn. Theo như hợp kim 6005 được theo dõi, tốc độ đùn tăng trong phạm vi thử nghiệm, nhiệt độ đầu ra tăng và số lượng các hạt kéo bề mặt tăng lên và trở nên nặng hơn khi các đường cơ học tăng. Tốc độ đùn phải được giữ ổn định nhất có thể để tránh thay đổi đột ngột về tốc độ. Tốc độ đùn quá mức và nhiệt độ đầu ra cao sẽ dẫn đến tăng ma sát và kéo hạt nghiêm trọng. Cơ chế cụ thể của tác động của tốc độ đùn đối với hiện tượng kéo đòi hỏi phải theo dõi và xác minh tiếp theo.
(7) Chất lượng bề mặt của thanh đúc cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các hạt kéo. Bề mặt của thanh đúc là thô, với các khối cưa, vết dầu, bụi, ăn mòn, v.v., tất cả đều làm tăng xu hướng kéo các hạt.
4 Kết luận
(1) Thành phần của các khuyết tật kéo phù hợp với ma trận; Thành phần của vị trí hạt rõ ràng khác với màu của ma trận, chủ yếu chứa các yếu tố O, C, Fe và Si.
(2) Các khuyết tật hạt kéo chủ yếu là do nhôm dính vào vành đai làm việc khuôn. Bất kỳ yếu tố nào thúc đẩy nhôm dính vào vành đai làm việc khuôn sẽ gây ra khiếm khuyết kéo. Với tiền đề đảm bảo chất lượng của thanh đúc, việc tạo ra các hạt kéo không có tác động trực tiếp đến thành phần hợp kim.
(3) Điều trị hỏa lực đồng đều thích hợp có lợi cho việc giảm kéo bề mặt.
Thời gian đăng: Tháng 9-10-2024
