Pandan pwosesis èkstruzyon materyèl alyaj aliminyòm yo, sitou pwofil aliminyòm yo, souvan gen yon domaj "pitting" sou sifas la. Manifestasyon espesifik yo enkli ti timè ak dansite varyab, ke, ak yon sansasyon manyen evidan, ak yon sansasyon pike. Apre oksidasyon oswa tretman sifas elektwoforetik, yo souvan parèt kòm granules nwa ki kole sou sifas pwodwi a.
Nan pwodiksyon pwofil ki gen gwo seksyon pa èkstruzyon, domaj sa a gen plis chans rive akòz enfliyans estrikti lengote a, tanperati èkstruzyon an, vitès èkstruzyon an, konpleksite mwazi an, elatriye. Pifò nan patikil amann domaj ki gen twou yo ka retire pandan pwosesis pretretman sifas pwofil la, espesyalman pwosesis grave alkali a, alòske yon ti kantite patikil gwo gwosè, ki byen kole rete sou sifas pwofil la, sa ki afekte kalite aparans pwodwi final la.
Nan pwodwi pwofil pòt ak fenèt bilding òdinè, kliyan yo jeneralman aksepte domaj minè ki gen twou, men pou pwofil endistriyèl ki mande menm anfaz sou pwopriyete mekanik ak pèfòmans dekoratif oswa plis anfaz sou pèfòmans dekoratif, kliyan yo jeneralman pa aksepte domaj sa a, espesyalman domaj ki gen twou ki pa konsistan avèk diferan koulè background lan.
Pou analize mekanis fòmasyon patikil ki graj yo, yo te analize mòfoloji ak konpozisyon kote domaj yo ye anba diferan konpozisyon alyaj ak pwosesis èkstruzyon, epi yo te konpare diferans ki genyen ant domaj yo ak matris la. Yo te pwopoze yon solisyon rezonab pou rezoud patikil ki graj yo efektivman, epi yo te fè yon tès esè.
Pou rezoud pwoblèm domaj pitting pwofil yo, li nesesè pou konprann mekanis fòmasyon domaj pitting yo. Pandan pwosesis èkstruzyon an, aliminyòm ki kole sou senti travay mwazi a se prensipal kòz domaj pitting sou sifas materyèl aliminyòm èkstruzyon yo. Sa a se paske pwosesis èkstruzyon aliminyòm nan fèt nan yon tanperati ki wo, anviwon 450 °C. Si efè chalè defòmasyon ak chalè friksyon yo ajoute, tanperati metal la ap pi wo lè li soti nan twou mwazi a. Lè pwodwi a soti nan twou mwazi a, akòz tanperati ki wo a, gen yon fenomèn aliminyòm ki kole ant metal la ak senti travay mwazi a.
Fòm lyezon sa a souvan se: yon pwosesis repete lyezon - chire - lyezon - chire ankò, epi pwodwi a koule pi devan, sa ki lakòz anpil ti twou sou sifas pwodwi a.
Fenomèn lyezon sa a gen rapò ak faktè tankou kalite lengote a, kondisyon sifas senti travay mwazi a, tanperati èkstruzyon, vitès èkstruzyon, degre defòmasyon, ak rezistans defòmasyon metal la.
1 Materyèl ak metòd tès yo
Atravè rechèch preliminè yo, nou te aprann ke faktè tankou pite metaliji, eta mwazi, pwosesis èkstruzyon, engredyan, ak kondisyon pwodiksyon yo ka afekte patikil sifas ki graj yo. Nan tès la, de baton alyaj, 6005A ak 6060, te itilize pou èkstrude menm seksyon an. Mòfoloji ak konpozisyon pozisyon patikil ki graj yo te analize atravè espektwomèt lekti dirèk ak metòd deteksyon SEM, epi yo te konpare ak matris nòmal ki antoure a.
Pou nou ka byen distenge mòfoloji de defo yo, domaj ki gen twou ak domaj patikil yo, nou defini yo jan sa a:
(1) Defo ki gen twou oswa defo ki rale se yon kalite defo pwenti ki se yon defo reyur iregilye ki sanble ak yon ti tetar oswa yon pwenti ki parèt sou sifas pwofil la. Defo a kòmanse nan liy reyur la epi li fini lè defo a tonbe, li akimile an ti grenn metal nan fen liy reyur la. Gwosè defo ki gen twou a jeneralman 1-5mm, epi li vin nwa fonse apre tretman oksidasyon an, sa ki finalman afekte aparans pwofil la, jan yo montre nan sèk wouj la nan Figi 1.
(2) Patikil sifas yo rele tou grenn metal oswa patikil adsorption. Sifas pwofil alyaj aliminyòm nan tache ak patikil metal di gri-nwa esferik epi li gen yon estrikti ki lach. Gen de kalite pwofil alyaj aliminyòm: sa yo ki ka efase ak sa yo ki pa ka efase. Gwosè a jeneralman mwens pase 0.5mm, epi li santi l ki graj lè w touche l. Pa gen okenn reyur nan seksyon devan an. Apre oksidasyon, li pa twò diferan de matris la, jan yo montre nan sèk jòn nan Figi 1.
2 Rezilta tès ak analiz
2.1 Defo rale sifas
Figi 2 montre mòfoloji mikwoestriktirèl domaj rale a sou sifas alyaj 6005A a. Gen reyur ki sanble ak eskalye nan pati devan rale a, epi yo fini ak nodil anpile. Apre nodil yo parèt, sifas la retounen nan nòmal. Kote domaj ki graj la ye a pa lis lè w touche l, li gen yon sansasyon pike byen file, epi li kole oswa akimile sou sifas pwofil la. Nan tès èkstruzyon an, yo te obsève ke mòfoloji rale pwofil èkstruzyon 6005A ak 6060 yo sanble, epi bout dèyè pwodwi a pi gwo pase bout tèt la; diferans lan se ke gwosè rale jeneral 6005A a pi piti epi pwofondè reyur la febli. Sa ka gen rapò ak chanjman nan konpozisyon alyaj la, eta baton moule a, ak kondisyon mwazi an. Lè yo obsève anba 100X, gen reyur evidan sou bout devan zòn rale a, ki long sou direksyon èkstruzyon an, epi fòm patikil nodil final yo iregilye. Nan 500X, devan sifas rale a gen reyur ki sanble ak eskalye sou direksyon èkstruzyon an (gwosè domaj sa a se anviwon 120 μm), epi gen mak anpileman evidan sou patikil nodilè yo nan fen dèyè a.
Pou analize kòz rale yo, yo te itilize espektwomèt lekti dirèk ak EDX pou fè analiz konpozan sou kote defo yo ak matris twa konpozan alyaj yo. Tablo 1 montre rezilta tès pwofil 6005A a. Rezilta EDX yo montre ke konpozisyon pozisyon anpileman patikil rale yo fondamantalman sanble ak sa ki nan matris la. Anplis de sa, kèk patikil enpurte amann akimile nan ak alantou defo rale a, epi patikil enpurte yo genyen C, O (oswa Cl), oswa Fe, Si, ak S.
Analiz domaj ki graj nan pwofil ekstrè oksidize amann 6005A yo montre ke patikil rale yo gwo nan gwosè (1-5mm), sifas la sitou anpile, epi gen reyur ki sanble ak eskalye sou seksyon devan an; Konpozisyon an pre matris Al la, epi pral gen faz etewojèn ki gen Fe, Si, C, ak O distribye toutotou li. Sa montre ke mekanis fòmasyon rale twa alyaj yo se menm bagay la.
Pandan pwosesis èkstruzyon an, friksyon koule metal la ap lakòz tanperati senti travay mwazi a monte, sa ki fòme yon "kouch aliminyòm kolan" nan kwen koupe antre senti travay la. An menm tan, Si anplis ak lòt eleman tankou Mn ak Cr nan alyaj aliminyòm nan fasil pou fòme solisyon solid ranplasman ak Fe, sa ki pral ankouraje fòmasyon yon "kouch aliminyòm kolan" nan antre zòn travay mwazi a.
Pandan metal la ap koule pi devan epi li fwote sou senti travay la, yon fenomèn resipwòk kote metal la kole-dechire-kole kontinyèlman rive nan yon sèten pozisyon, sa ki lakòz metal la sipèpoze kontinyèlman nan pozisyon sa a. Lè patikil yo ogmante rive nan yon sèten gwosè, pwodwi k ap koule a ap rale yo epi fòme mak reyur sou sifas metal la. Y ap rete sou sifas metal la epi fòme patikil rale nan fen reyur la. Kidonk, nou ka konsidere ke fòmasyon patikil ki graj yo gen rapò sitou ak aliminyòm ki kole sou senti travay mwazi an. Faz etewojèn ki distribye toutotou li yo ka soti nan lwil lubrifyan, oksid oswa patikil pousyè, osi byen ke enpurte ki soti nan sifas ki graj lengote a.
Sepandan, kantite rale nan rezilta tès 6005A a pi piti epi degre a pi lejè. Yon bò, sa a se akòz chanfrenaj la nan sòti senti travay mwazi a ak polisaj atansyon senti travay la pou diminye epesè kouch aliminyòm lan; yon lòt bò, li gen rapò ak kontni Si anplis la.
Selon rezilta konpozisyon espektral lekti dirèk la, nou ka wè ke anplis Si konbine avèk MgMg2Si, rès Si a parèt sou fòm yon sibstans senp.
2.2 Ti patikil sou sifas la
Anba yon enspeksyon vizyèl ak yon ti agrandisman, patikil yo piti (≤0.5mm), yo pa lis lè w touche yo, yo gen yon sansasyon byen file, epi yo kole sou sifas pwofil la. Lè yo obsève anba yon agrandisman 100X, ti patikil yo sou sifas la distribye owaza, epi gen ti patikil ki kole sou sifas la kèlkeswa si gen reyur oswa non;
Nan 500X, menm si gen reyur evidan ki sanble ak eskalye sou sifas la sou direksyon èkstruzyon an, anpil patikil toujou kole, epi gwosè patikil yo varye. Gwosè patikil ki pi gwo a se anviwon 15 μm, epi ti patikil yo se anviwon 5 μm.
Atravè analiz konpozisyon patikil sifas alyaj 6060 la ak matris entak la, patikil yo konpoze sitou de eleman O, C, Si, ak Fe, epi kontni aliminyòm nan trè ba. Prèske tout patikil yo gen eleman O ak C. Konpozisyon chak patikil yon ti jan diferan. Pami yo, patikil a yo pre 10 μm, ki siyifikativman pi wo pase matris Si, Mg, ak O; Nan patikil c yo, Si, O, ak Cl yo evidamman pi wo; Patikil d ak f yo gen anpil Si, O, ak Na; patikil e yo gen Si, Fe, ak O; patikil h yo se konpoze ki gen Fe. Rezilta patikil 6060 yo sanble ak sa a, men paske kontni Si ak Fe nan 6060 li menm ba, kontni Si ak Fe korespondan nan patikil sifas yo ba tou; kontni C nan patikil 6060 yo relativman ba.
Patikil sifas yo ka pa ti patikil endividyèl, men yo ka egziste tou sou fòm agregasyon plizyè ti patikil ki gen diferan fòm, epi pousantaj mas diferan eleman nan diferan patikil yo varye. Yo kwè ke patikil yo konpoze sitou de de kalite. Youn se presipite tankou AlFeSi ak Si elemantè, ki soti nan faz enpurte ki gen yon pwen fizyon wo tankou FeAl3 oswa AlFeSi(Mn) nan lengote a, oswa faz presipite pandan pwosesis èkstruzyon an. Lòt la se matyè etranje ki kole.
2.3 Efè sifas lengote a ki graj
Pandan tès la, yo te jwenn ke sifas dèyè tour 6005A pou baton moule a te graj epi tache ak pousyè. Te gen de baton moule ak mak zouti vire ki pi pwofon nan kèk kote, sa ki koresponn ak yon ogmantasyon siyifikatif nan kantite rale apre èkstruzyon, epi gwosè yon sèl rale te pi gwo, jan yo montre nan Figi 7.
Tij moule 6005A a pa gen tour, kidonk sifas la pa twò aspè ki graj epi kantite rale yo redwi. Anplis de sa, paske pa gen okenn likid koupe anplis ki tache ak mak tour tij moule a, kontni C nan patikil korespondan yo redwi. Li pwouve ke mak vire yo sou sifas tij moule a ap agrave rale ak fòmasyon patikil nan yon sèten mezi.
3 Diskisyon
(1) Konpozan domaj rale yo fondamantalman menm jan ak sa yo ki nan matris la. Se patikil etranje yo, po fin vye granmoun sou sifas lengote a ak lòt enpurte ki akimile nan miray barik ekstrizyon an oswa zòn mouri mwazi an pandan pwosesis ekstrizyon an, ki pote sou sifas metal la oswa kouch aliminyòm senti travay mwazi an. Pandan pwodwi a ap koule pi devan, reyur sifas yo koze, epi lè pwodwi a akimile nan yon sèten gwosè, pwodwi a retire li pou fòme rale. Apre oksidasyon, rale a te korode, e akòz gwo gwosè li, te gen domaj ki sanble ak twou la.
(2) Patikil sifas yo pafwa parèt kòm ti patikil endividyèl, epi pafwa egziste nan fòm agregasyon. Konpozisyon yo evidamman diferan de konpozisyon matris la, epi yo genyen sitou eleman O, C, Fe, ak Si. Gen kèk patikil ki domine pa eleman O ak C, epi gen lòt patikil ki domine pa O, C, Fe, ak Si. Se poutèt sa, nou konkli ke patikil sifas yo soti nan de sous: youn se presipite tankou AlFeSi ak Si elemantè, epi enpurte tankou O ak C ki kole sou sifas la; Lòt la se matyè etranje ki kole. Patikil yo korode apre oksidasyon. Akòz ti gwosè yo, yo pa gen okenn oswa yon ti enpak sou sifas la.
(3) Patikil ki rich nan eleman C ak O yo soti sitou nan lwil lubrifyan, pousyè, tè, lè, elatriye ki kole sou sifas lengote a. Konpozan prensipal lwil lubrifyan yo se C, O, H, S, elatriye, epi konpozan prensipal pousyè ak tè a se SiO2. Kontni O nan patikil sifas yo jeneralman wo. Paske patikil yo nan yon eta tanperati ki wo touswit apre yo fin kite senti travay la, epi akòz gwo sifas espesifik patikil yo, yo fasilman absòbe atòm O nan lè a epi lakòz oksidasyon apre kontak ak lè a, sa ki lakòz yon kontni O ki pi wo pase matris la.
(4) Fe, Si, elatriye soti sitou nan oksid, ansyen echèl ak faz enpurte nan lengote a (pwen fizyon ki wo oswa dezyèm faz ki pa elimine nèt pa omojènizasyon). Eleman Fe a soti nan Fe nan lengote aliminyòm, li fòme faz enpurte ki gen pwen fizyon ki wo tankou FeAl3 oswa AlFeSi(Mn), ki pa ka fonn nan solisyon solid pandan pwosesis omojènizasyon an, oswa ki pa konvèti nèt; Si egziste nan matris aliminyòm nan sou fòm Mg2Si oswa yon solisyon solid Si sipèsatire pandan pwosesis moulaj la. Pandan pwosesis èkstruzyon cho baton moule a, Si anplis ka presipite. Solubilite Si nan aliminyòm se 0.48% a 450°C ak 0.8% (wt%) a 500°C. Kontni Si anplis nan 6005 la se anviwon 0.41%, epi Si presipite a ka agregasyon ak presipitasyon ki koze pa fluctuations konsantrasyon.
(5) Aliminyòm ki kole sou senti travay mwazi a se prensipal kòz rale a. Mwazi ekstrizyon an se yon anviwònman ki gen tanperati ki wo ak presyon ki wo. Friksyon koule metal la ap ogmante tanperati senti travay mwazi a, sa ki fòme yon "kouch aliminyòm kolan" sou kwen koupe antre senti travay la.
An menm tan, twòp Si ak lòt eleman tankou Mn ak Cr nan alyaj aliminyòm nan fasil pou fòme solisyon solid ranplasman ak Fe, sa ki pral ankouraje fòmasyon yon "kouch aliminyòm kolan" nan antre zòn travay mwazi an. Metal ki koule nan "kouch aliminyòm kolan" an fè pati friksyon entèn (siyman glisman andedan metal la). Metal la defòme epi li vin di akòz friksyon entèn, sa ki ankouraje metal ki anba a ak mwazi an kole ansanm. An menm tan, senti travay mwazi a defòme nan yon fòm twonpèt akòz presyon an, epi aliminyòm kolan ki fòme pa pati kwen koupe senti travay la ki an kontak ak pwofil la sanble ak kwen koupe yon zouti vire.
Fòmasyon aliminyòm kolan an se yon pwosesis dinamik kwasans ak pèt. Patikil yo toujou ap soti nan pwofil la. Yo kole sou sifas pwofil la, sa ki fòme domaj rale. Si patikil yo soti dirèkteman nan senti travay la epi yo adsorbe imedyatman sou sifas pwofil la, ti patikil ki kole sou sifas la yo rele "patikil adsorption". Si gen kèk patikil ki kraze pa alyaj aliminyòm sòti a, gen lòt ki pral kole sou sifas senti travay la lè yo pase nan senti travay la, sa ki pral lakòz reyur sou sifas pwofil la. Bout dèyè a se matris aliminyòm anpile a. Lè gen anpil aliminyòm ki kole nan mitan senti travay la (lyezon an fò), sa ap agrave reyur sifas yo.
(6) Vitès extrusion an gen yon gwo enfliyans sou rale. Enfliyans vitès extrusion an. An sa ki konsène alyaj 6005 ki swiv tras la, vitès extrusion an ogmante nan seri tès la, tanperati sòti a ogmante, epi kantite patikil rale sifas yo ogmante epi li vin pi lou pandan liy mekanik yo ap ogmante. Vitès extrusion an ta dwe rete osi estab ke posib pou evite chanjman toudenkou nan vitès. Twòp vitès extrusion ak tanperati sòti ki wo ap mennen nan yon ogmantasyon nan friksyon ak rale patikil grav. Mekanis espesifik enpak vitès extrusion an sou fenomèn rale a mande pou swivi ak verifikasyon ki vin apre.
(7) Kalite sifas baton moule a se yon faktè enpòtan tou ki afekte jan patikil yo rale. Sifas baton moule a ki graj, ak bav si, tach lwil, pousyè, korozyon, elatriye, tout bagay sa yo ogmante tandans pou rale patikil yo.
4 Konklizyon
(1) Konpozisyon domaj rale yo konsistan avèk konpozisyon matris la; konpozisyon pozisyon patikil yo evidamman diferan de konpozisyon matris la, sitou eleman O, C, Fe, ak Si.
(2) Defo patikil rale yo sitou koze pa aliminyòm ki kole sou senti travay mwazi a. Nenpòt faktè ki ankouraje aliminyòm ki kole sou senti travay mwazi a ap lakòz domaj rale. Pou asire kalite baton moule a, jenerasyon patikil rale yo pa gen okenn enpak dirèk sou konpozisyon alyaj la.
(3) Yon tretman inifòm ki apwopriye kont dife a benefisye pou diminye rale sifas la.
Dat piblikasyon: 10 septanm 2024
