Thanh hợp kim nhôm có nhiều loại và thông số kỹ thuật, với nhiều quy trình sản xuất, công nghệ phức tạp và yêu cầu cao. Nhiều loại khuyết tật chắc chắn sẽ xảy ra trong toàn bộ quá trình sản xuất đúc, đùn, hoàn thiện xử lý nhiệt, xử lý bề mặt, lưu trữ, vận chuyển và đóng gói.
Nguyên nhân và phương pháp khắc phục khuyết tật bề mặt:
1. Phân lớp
Gây ra:
Nguyên nhân chính là do bề mặt của thỏi bị dính dầu và bụi, hoặc bộ phận làm việc của đầu trước của thùng đùn bị mòn rất nhiều, gây ra sự tích tụ kim loại bẩn xung quanh vùng đàn hồi của đầu trước. Nó được hình thành khi bề mặt trượt của vùng đàn hồi được lăn vào ngoại vi của sản phẩm trong quá trình đùn. Nó thường xuất hiện ở đầu cuối của sản phẩm. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó cũng có thể xuất hiện ở đầu giữa hoặc thậm chí là đầu trước của sản phẩm. Ngoài ra còn có sự sắp xếp lỗ khuôn không hợp lý, quá gần với thành trong của thùng đùn, sự mài mòn hoặc biến dạng quá mức của thùng đùn và miếng đệm đùn, v.v., cũng có thể gây ra sự phân lớp.
Phương pháp loại trừ:
1) Cải thiện độ sạch của bề mặt thỏi.
2) Giảm độ nhám bề mặt của xi lanh đùn và khuôn, thay thế kịp thời xi lanh đùn và miếng đệm đùn bị mòn nghiêm trọng và không đạt dung sai.
3) Cải thiện thiết kế khuôn và làm cho vị trí lỗ khuôn càng xa mép xi lanh đùn càng tốt.
4) Giảm sự chênh lệch giữa đường kính của miếng đệm đùn và đường kính bên trong của xi lanh đùn, đồng thời giảm lượng kim loại bẩn còn sót lại trong lớp lót của xi lanh đùn.
5) Giữ nguyên lớp lót của xi lanh đùn hoặc sử dụng miếng đệm để vệ sinh lớp lót kịp thời.
6) Sau khi cắt phần vật liệu còn lại, cần vệ sinh sạch sẽ và không để lại dầu bôi trơn.
2. Bong bóng hoặc bong tróc
Gây ra:
Nguyên nhân là do cấu trúc bên trong của thỏi có các khuyết tật như lỏng lẻo, có lỗ rỗng, vết nứt bên trong hoặc tốc độ đùn quá nhanh trong giai đoạn nạp liệu, thoát khí không tốt, khiến không khí bị hút vào sản phẩm kim loại.
Những lý do sản xuất gây ra bong bóng hoặc bong tróc bao gồm:
1) Xi lanh đùn và miếng đệm đùn bị mòn và không đạt tiêu chuẩn.
2) Xi lanh đùn và miếng đệm đùn quá bẩn và bị dính dầu, hơi ẩm, than chì, v.v.;
3) Trên bề mặt thỏi có quá nhiều rãnh xẻng sâu; hoặc trên bề mặt thỏi có lỗ chân lông, mụn nước, mô lỏng lẻo và vết dầu. Hàm lượng hydro trong thỏi cao hơn;
4) Nòng súng không được vệ sinh khi thay hợp kim;
5) Nhiệt độ của xi lanh đùn và phôi đùn quá cao;
6) Kích thước thỏi vượt quá độ lệch âm cho phép;
7) Thỏi quá dài, nạp quá nhanh, nhiệt độ của thỏi không đều;
8) Thiết kế lỗ khuôn không hợp lý. Hoặc cắt vật liệu còn lại không đúng cách;
Phương pháp loại trừ:
1) Nâng cao trình độ tinh luyện, thoát khí và đúc để ngăn ngừa các khuyết tật như lỗ rỗng, lỏng lẻo, nứt và các khuyết tật khác trên thỏi;
2) Thiết kế hợp lý kích thước phù hợp của xi lanh đùn và miếng đệm đùn; thường xuyên kiểm tra kích thước của dụng cụ để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu.
3) Tấm đệm đùn không được vượt quá dung sai;
4) Khi thay thế hợp kim, xi lanh phải được vệ sinh sạch sẽ;
5) Giảm tốc độ của giai đoạn đùn và nạp liệu;
6) Giữ cho bề mặt dụng cụ và thỏi sạch, nhẵn và khô để giảm sự bôi trơn của miếng đệm đùn và khuôn;
7) Vận hành chặt chẽ, cắt bỏ vật liệu thừa đúng cách và xả thải hoàn toàn;
8) Phương pháp gia nhiệt gradient phôi được sử dụng để làm cho nhiệt độ đầu phôi cao và nhiệt độ đuôi thấp. Khi nạp, đầu biến dạng trước, khí trong xi lanh được xả dần qua khe hở giữa miếng đệm và thành xi lanh đùn;
9) Kiểm tra thiết bị và dụng cụ thường xuyên để tránh nhiệt độ và tốc độ quá cao;
10) Thiết kế, chế tạo hợp lý các dụng cụ và khuôn mẫu, thiết kế các lỗ dẫn hướng và lỗ phân chia có độ dốc bên trong từ 1° đến 3°.
3. Nứt đùn
Gây ra:
Sự xuất hiện của các vết nứt liên quan đến ứng suất và dòng chảy của kim loại trong quá trình đùn. Lấy các vết nứt tuần hoàn bề mặt làm ví dụ, các ràng buộc của hình dạng khuôn và tác động của ma sát tiếp xúc cản trở dòng chảy của bề mặt phôi. Vận tốc dòng chảy ở tâm sản phẩm lớn hơn vận tốc dòng chảy của kim loại bên ngoài, do đó kim loại bên ngoài phải chịu thêm ứng suất kéo và tâm phải chịu thêm ứng suất nén. Sự sinh ra ứng suất bổ sung làm thay đổi trạng thái ứng suất cơ bản trong vùng biến dạng, khiến ứng suất làm việc dọc trục của lớp bề mặt (sự chồng chất của ứng suất cơ bản và ứng suất bổ sung) có thể trở thành ứng suất kéo. Khi ứng suất kéo này đạt đến giới hạn độ bền gãy thực tế của kim loại, các vết nứt mở rộng vào trong sẽ xuất hiện trên bề mặt, hình dạng của nó liên quan đến tốc độ của kim loại qua vùng biến dạng.
Phương pháp loại trừ:
1) Đảm bảo thành phần hợp kim đáp ứng các yêu cầu quy định, nâng cao chất lượng thỏi, giảm thiểu hàm lượng tạp chất trong thỏi gây giảm độ dẻo và giảm thiểu hàm lượng natri trong hợp kim magiê cao.
2) Thực hiện nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật về gia nhiệt và đùn, kiểm soát hợp lý nhiệt độ và tốc độ đùn theo vật liệu và đặc tính của sản phẩm.
3) Cải thiện thiết kế khuôn, tăng chiều dài đai định cỡ khuôn một cách thích hợp và tăng bán kính góc bo tròn của mặt cắt ngang một cách thích hợp. Đặc biệt, thiết kế cầu khuôn, buồng trạm hàn và bán kính góc phải hợp lý.
4) Cải thiện hiệu ứng đồng nhất của thỏi và cải thiện tính dẻo và tính đồng nhất của hợp kim.
5) Khi điều kiện cho phép, hãy sử dụng các phương pháp như đùn bôi trơn, đùn khuôn hình nón hoặc đùn ngược để giảm biến dạng không đều.
6) Kiểm tra thường xuyên các dụng cụ và thiết bị để đảm bảo hoạt động bình thường.
4. Vỏ cam
Gây ra:
Nguyên nhân chủ yếu là do cấu trúc bên trong của sản phẩm có hạt thô. Nhìn chung, hạt càng thô thì càng dễ thấy. Đặc biệt là khi độ giãn dài lớn, loại khuyết tật vỏ cam này càng dễ xảy ra.
Phương pháp phòng ngừa:
Để ngăn ngừa sự xuất hiện của khuyết tật vỏ cam, điều quan trọng nhất là lựa chọn nhiệt độ đùn và tốc độ đùn thích hợp và kiểm soát độ giãn dài. Cải thiện cấu trúc bên trong của thỏi và ngăn ngừa hạt thô.
5. Đốm đen
Gây ra:
Nguyên nhân chính là tốc độ làm mát tại điểm tiếp xúc giữa phần thành dày của thanh và lớp nỉ chịu nhiệt (hoặc dải than chì) nhỏ hơn nhiều, nồng độ dung dịch rắn nhỏ hơn đáng kể so với những nơi khác. Do đó, cấu trúc bên trong khác nhau và bề ngoài có màu tối.
Phương pháp loại trừ:
Phương pháp chủ yếu là tăng cường làm mát bàn xả và không dừng lại ở một nơi khi đến bàn trượt và giường làm mát, để sản phẩm có thể tiếp xúc với lớp nỉ chịu nhiệt ở các vị trí khác nhau để cải thiện điều kiện làm mát không đều.
6. Sọc mô
Gây ra:
Do cấu trúc và thành phần của các bộ phận đùn không đồng đều, các đường dạng dải theo hướng đùn xuất hiện trên sản phẩm. Thường xuất hiện ở những khu vực có độ dày thành thay đổi. Điều này có thể được xác định bằng cách ăn mòn hoặc anot hóa. Khi nhiệt độ ăn mòn thay đổi, các dải đôi khi có thể biến mất hoặc thay đổi về chiều rộng và hình dạng. Nguyên nhân là do cấu trúc vĩ mô hoặc vi mô của thỏi không đồng đều, quá trình đồng nhất của thỏi không đủ hoặc hệ thống gia nhiệt không đúng cách để xử lý sản phẩm đùn.
Phương pháp loại trừ:
1) Thỏi kim loại phải được tinh luyện để tránh sử dụng các thỏi kim loại có hạt thô.
2) Cải tiến khuôn, chọn hình dạng thích hợp cho khoang dẫn hướng và cắt bớt khoang dẫn hướng hoặc đai định cỡ khuôn.
7. Đường hàn dọc
Gây ra:
Nguyên nhân chủ yếu là do sự khác biệt về cấu trúc giữa phần hàn của dòng chảy kim loại và các phần kim loại khác trong khuôn đùn. Hoặc có thể do cung cấp nhôm không đủ trong khoang hàn khuôn trong quá trình đùn.
Phương pháp loại trừ:
1) Cải thiện thiết kế kết cấu cầu và khoang hàn của khuôn kết hợp chia tách. Chẳng hạn như điều chỉnh tỷ lệ chia tách - tỷ lệ diện tích lỗ chia tách với diện tích sản phẩm đùn và độ sâu khoang hàn.
2) Để đảm bảo tỷ lệ đùn nhất định, hãy chú ý đến sự cân bằng giữa nhiệt độ đùn và tốc độ đùn.
3) Không sử dụng xích đúc có vết dầu trên bề mặt để tránh chất bôi trơn và vật lạ trộn lẫn vào mối hàn.
4) Không bôi dầu vào xi lanh đùn và miếng đệm đùn và giữ chúng sạch sẽ.
5) Tăng chiều dài phần vật liệu còn lại một cách thích hợp.
8. Đường hàn ngang hoặc dấu dừng
Gây ra:
Nguyên nhân chính là trong quá trình đùn liên tục, kim loại trong khuôn được hàn không tốt với phần kim loại đầu của phôi mới thêm vào.
Phương pháp loại trừ:
1) Mài lưỡi kéo dùng để cắt phần vật liệu còn lại và duỗi thẳng nó.
2) Làm sạch bề mặt cuối của phôi để tránh dầu bôi trơn và vật lạ trộn lẫn vào.
3) Tăng nhiệt độ đùn thích hợp và đùn chậm và đều.
4) Thiết kế và lựa chọn hợp lý khuôn mẫu, vật liệu khuôn, phối hợp kích thước, độ bền và độ cứng.
9. Vết xước, vết xước
Gây ra:
Nguyên nhân chính là khi sản phẩm được vận chuyển theo chiều ngang từ bàn trượt ra ngoài đến bàn cưa thành phẩm, các vật cứng nhô ra khỏi bệ làm mát và làm xước sản phẩm. Một số trong số chúng xảy ra trong quá trình tải và vận chuyển.
Phương pháp loại trừ:
1) Đai định cỡ khuôn phải nhẵn và sạch, dụng cụ lấy khuôn cũng phải nhẵn.
2) Kiểm tra cẩn thận khi lắp khuôn để tránh sử dụng khuôn có vết nứt nhỏ. Chú ý đến bán kính fillet khi thiết kế khuôn.
3) Kiểm tra và đánh bóng đai khuôn kịp thời. Độ cứng của khuôn phải đồng đều.
4) Thường xuyên kiểm tra bệ làm mát và bàn lưu trữ thành phẩm. Chúng phải nhẵn để tránh các phần nhô ra cứng làm trầy xước sản phẩm. Đường dẫn hướng có thể được bôi trơn đúng cách.
5) Khi nạp liệu, nên sử dụng các miếng đệm mềm hơn sản phẩm hoàn thiện, đồng thời việc vận chuyển và nâng hạ phải được thực hiện nhẹ nhàng và cẩn thận.
10. Ép kim loại
Gây ra:
Nguyên nhân chính là xỉ nhôm oxit sinh ra ở vị trí dao rỗng của khuôn bám vào sản phẩm đùn và chảy vào bàn xả hoặc bàn trượt và được các con lăn ép vào bề mặt vật liệu đùn. Trong quá trình anot hóa, không có màng oxit hoặc vết lõm hoặc hố nào được hình thành ở nơi kim loại bị ép.
Phương pháp loại trừ:
1) Làm phẳng đai định cỡ và rút ngắn chiều dài của đai định cỡ.
2) Điều chỉnh lưỡi dao rỗng của đai định cỡ.
3) Thay đổi cách bố trí lỗ khuôn và cố gắng tránh đặt bề mặt phẳng của sản phẩm bên dưới và tiếp xúc với các con lăn để tránh xỉ nhôm bị ép vào.
4) Làm sạch bề mặt và các đầu của thỏi và tránh để vụn kim loại trong dầu bôi trơn.
11. Các khuyết tật bề mặt khác
Gây ra:
1) Trong quá trình nấu chảy và đúc, thành phần hóa học không đồng đều, có tạp chất kim loại, lỗ rỗng và tạp chất phi kim loại, cấu trúc bên trong của màng oxit hoặc kim loại không đồng đều.
2) Trong quá trình đùn, nhiệt độ và biến dạng không đồng đều, tốc độ đùn quá nhanh, quá trình làm nguội không đều, cấu trúc tiếp xúc với than chì và dầu không đồng đều.
3) Thiết kế khuôn không hợp lý, chuyển tiếp giữa các góc nhọn của khuôn không trơn tru. Dao rỗng quá nhỏ và làm xước kim loại, khuôn được gia công kém, có gờ và không trơn tru, xử lý thấm nitơ không tốt. Độ cứng bề mặt không đồng đều, đai làm việc không trơn tru.
4) Trong quá trình xử lý bề mặt, nồng độ chất lỏng trong bồn, nhiệt độ và mật độ dòng điện không hợp lý, quá trình xử lý ăn mòn axit hoặc ăn mòn kiềm không phù hợp.
Phương pháp loại trừ:
1) Kiểm soát thành phần hóa học, tối ưu hóa quá trình đúc, tăng cường tinh chế, tinh chế và đồng nhất.
2) Quá trình đồng nhất thỏi đòi hỏi phải làm nguội nhanh.
3) Kiểm soát hợp lý nhiệt độ và tốc độ đùn để đảm bảo biến dạng đồng đều và sử dụng chiều dài thỏi hợp lý.
4) Cải tiến phương pháp thiết kế và chế tạo khuôn, tăng độ cứng của đai làm việc khuôn, giảm độ nhám bề mặt.
5) Tối ưu hóa quá trình thấm nitơ.
6) Kiểm soát chặt chẽ quá trình xử lý bề mặt để ngăn ngừa hư hỏng thứ cấp hoặc ô nhiễm bề mặt trong quá trình ăn mòn axit hoặc ăn mòn kiềm.
Biên tập bởi May Jiang từ MAT Aluminum
Thời gian đăng: 28-08-2024
