Yn ystod y broses allwthio deunyddiau allwthiol aloi alwminiwm, yn enwedig proffiliau alwminiwm, mae diffyg "pyllau" yn aml yn digwydd ar yr wyneb. Mae'r amlygiadau penodol yn cynnwys tiwmorau bach iawn gyda dwyseddau amrywiol, cynffonau, a theimlad llaw amlwg, gyda theimlad pigog. Ar ôl ocsideiddio neu driniaeth arwyneb electrofforetig, maent yn aml yn ymddangos fel gronynnau du yn glynu wrth wyneb y cynnyrch.
Wrth gynhyrchu proffiliau adran fawr drwy allwthio, mae'r diffyg hwn yn fwy tebygol o ddigwydd oherwydd dylanwad strwythur yr ingot, tymheredd allwthio, cyflymder allwthio, cymhlethdod y mowld, ac ati. Gellir tynnu'r rhan fwyaf o'r gronynnau mân o ddiffygion twll yn ystod y broses rag-drin wyneb y proffil, yn enwedig y broses ysgythru alcalïaidd, tra bod nifer fach o ronynnau mawr, wedi'u glynu'n gadarn, yn aros ar wyneb y proffil, gan effeithio ar ansawdd ymddangosiad y cynnyrch terfynol.
Mewn cynhyrchion proffil drysau a ffenestri adeiladau cyffredin, mae cwsmeriaid yn gyffredinol yn derbyn diffygion twll bach, ond ar gyfer proffiliau diwydiannol sydd angen pwyslais cyfartal ar briodweddau mecanyddol a pherfformiad addurniadol neu fwy o bwyslais ar berfformiad addurniadol, nid yw cwsmeriaid yn gyffredinol yn derbyn y diffyg hwn, yn enwedig diffygion twll sy'n anghyson â'r lliw cefndir gwahanol.
Er mwyn dadansoddi mecanwaith ffurfio gronynnau garw, dadansoddwyd morffoleg a chyfansoddiad lleoliadau'r diffygion o dan wahanol gyfansoddiadau aloi a phrosesau allwthio, a chymharwyd y gwahaniaethau rhwng y diffygion a'r matrics. Cyflwynwyd ateb rhesymol i ddatrys y gronynnau garw yn effeithiol, a chynhaliwyd prawf prawf.
I ddatrys diffygion twll proffiliau, mae angen deall mecanwaith ffurfio diffygion twll. Yn ystod y broses allwthio, alwminiwm yn glynu wrth y gwregys gweithio mowld yw prif achos diffygion twll ar wyneb deunyddiau alwminiwm allwthiol. Mae hyn oherwydd bod y broses allwthio alwminiwm yn cael ei chynnal ar dymheredd uchel o tua 450°C. Os ychwanegir effeithiau gwres anffurfio a gwres ffrithiant, bydd tymheredd y metel yn uwch pan fydd yn llifo allan o dwll y mowld. Pan fydd y cynnyrch yn llifo allan o dwll y mowld, oherwydd y tymheredd uchel, mae ffenomen o alwminiwm yn glynu rhwng y metel a gwregys gweithio'r mowld.
Ffurf y bondio hwn yn aml yw: proses ailadroddus o fondio – rhwygo – bondio – rhwygo eto, ac mae'r cynnyrch yn llifo ymlaen, gan arwain at lawer o byllau bach ar wyneb y cynnyrch.
Mae'r ffenomen bondio hon yn gysylltiedig â ffactorau megis ansawdd yr ingot, cyflwr wyneb y gwregys gweithio mowld, tymheredd allwthio, cyflymder allwthio, graddfa'r anffurfiad, a gwrthiant anffurfiad y metel.
1 Deunyddiau a dulliau profi
Drwy ymchwil ragarweiniol, dysgom y gallai ffactorau fel purdeb metelegol, statws mowld, proses allwthio, cynhwysion, ac amodau cynhyrchu effeithio ar y gronynnau garw ar yr wyneb. Yn y prawf, defnyddiwyd dau wialen aloi, 6005A a 6060, i allwthio'r un adran. Dadansoddwyd morffoleg a chyfansoddiad safleoedd y gronynnau garw drwy ddulliau sbectromedr darllen uniongyrchol a chanfod SEM, a'u cymharu â'r matrics arferol o'i gwmpas.
Er mwyn gwahaniaethu'n glir rhwng morffoleg y ddau ddiffyg, sef pwll a gronynnau, fe'u diffinnir fel a ganlyn:
(1) Mae diffygion tyllau neu ddiffygion tynnu yn fath o ddiffyg pwynt sef diffyg crafu afreolaidd tebyg i benbyl neu bwynt sy'n ymddangos ar wyneb y proffil. Mae'r diffyg yn dechrau o'r streipen crafu ac yn gorffen gyda'r diffyg yn cwympo i ffwrdd, gan gronni'n ffa metel ar ddiwedd y llinell grafu. Mae maint y diffyg tyllau fel arfer yn 1-5mm, ac mae'n troi'n ddu tywyll ar ôl triniaeth ocsideiddio, sy'n effeithio ar ymddangosiad y proffil yn y pen draw, fel y dangosir yn y cylch coch yn Ffigur 1.
(2) Gelwir gronynnau arwyneb hefyd yn ffa metel neu ronynnau amsugno. Mae wyneb y proffil aloi alwminiwm ynghlwm â gronynnau metel caled llwyd-du sfferig ac mae ganddo strwythur rhydd. Mae dau fath o broffiliau aloi alwminiwm: y rhai y gellir eu sychu a'r rhai na ellir eu sychu. Mae'r maint yn gyffredinol yn llai na 0.5mm, ac mae'n teimlo'n arw i'w gyffwrdd. Nid oes crafiad yn yr adran flaen. Ar ôl ocsideiddio, nid yw'n llawer gwahanol i'r matrics, fel y dangosir yn y cylch melyn yn Ffigur 1.
2 Canlyniadau profion a dadansoddiad
2.1 Diffygion tynnu arwyneb
Mae Ffigur 2 yn dangos morffoleg microstrwythurol y diffyg tynnu ar wyneb yr aloi 6005A. Mae crafiadau tebyg i risiau yn rhan flaen y tynnu, ac maent yn gorffen gyda nodau wedi'u pentyrru. Ar ôl i'r nodau ymddangos, mae'r wyneb yn dychwelyd i normal. Nid yw lleoliad y diffyg garw yn llyfn i'r cyffwrdd, mae ganddo deimlad pigog miniog, ac mae'n glynu neu'n cronni ar wyneb y proffil. Trwy'r prawf allwthio, gwelwyd bod morffoleg tynnu proffiliau allwthiol 6005A a 6060 yn debyg, ac mae pen cynffon y cynnyrch yn fwy na phen y cynnyrch; y gwahaniaeth yw bod maint tynnu cyffredinol 6005A yn llai a bod dyfnder y crafiadau wedi'i wanhau. Gall hyn fod yn gysylltiedig â newidiadau yng nghyfansoddiad yr aloi, cyflwr gwialen gastio, ac amodau'r llwydni. Wedi'i arsylwi o dan 100X, mae marciau crafu amlwg ar ben blaen yr ardal dynnu, sy'n ymestyn ar hyd cyfeiriad yr allwthio, ac mae siâp y gronynnau nodwl terfynol yn afreolaidd. Ar 500X, mae gan ben blaen yr arwyneb tynnu grafiadau tebyg i risiau ar hyd cyfeiriad yr allwthio (mae maint y diffyg hwn tua 120 μm), ac mae marciau pentyrru amlwg ar y gronynnau nodwlaidd ar y pen cynffon.
Er mwyn dadansoddi achosion tynnu, defnyddiwyd sbectromedr darllen uniongyrchol ac EDX i gynnal dadansoddiad cydrannau ar leoliadau diffygion a matrics y tair cydran aloi. Mae Tabl 1 yn dangos canlyniadau profion y proffil 6005A. Mae canlyniadau'r EDX yn dangos bod cyfansoddiad safle pentyrru'r gronynnau tynnu yn debyg iawn i gyfansoddiad y matrics. Yn ogystal, mae rhai gronynnau amhuredd mân wedi cronni yn ac o amgylch y diffyg tynnu, ac mae'r gronynnau amhuredd yn cynnwys C, O (neu Cl), neu Fe, Si, ac S.
Mae dadansoddiad o ddiffygion garw proffiliau allwthiol ocsideiddiedig mân 6005A yn dangos bod y gronynnau tynnu yn fawr o ran maint (1-5mm), bod yr wyneb wedi'i bentyrru'n bennaf, ac mae crafiadau tebyg i risiau ar yr adran flaen; Mae'r cyfansoddiad yn agos at y matrics Al, a bydd cyfnodau heterogenaidd sy'n cynnwys Fe, Si, C, ac O wedi'u dosbarthu o'i gwmpas. Mae'n dangos bod mecanwaith ffurfio tynnu'r tri aloi yr un peth.
Yn ystod y broses allwthio, bydd ffrithiant llif metel yn achosi i dymheredd gwregys gweithio'r mowld godi, gan ffurfio "haen alwminiwm gludiog" ar ymyl torri mynedfa'r gwregys gweithio. Ar yr un pryd, mae gormod o Si ac elfennau eraill fel Mn a Cr yn yr aloi alwminiwm yn hawdd i ffurfio toddiannau solet yn lle Fe, a fydd yn hyrwyddo ffurfio "haen alwminiwm gludiog" wrth fynedfa parth gweithio'r mowld.
Wrth i'r metel lifo ymlaen a rhwbio yn erbyn y gwregys gwaith, mae ffenomen cilyddol o fondio-rhwygo-bondio parhaus yn digwydd mewn safle penodol, gan achosi i'r metel osod ar ei ben yn barhaus yn y safle hwn. Pan fydd y gronynnau'n cynyddu i faint penodol, bydd y cynnyrch sy'n llifo yn ei dynnu i ffwrdd ac yn ffurfio marciau crafu ar wyneb y metel. Bydd yn aros ar wyneb y metel ac yn ffurfio gronynnau tynnu ar ddiwedd y crafiad. Felly, gellir ystyried bod ffurfio gronynnau garw yn gysylltiedig yn bennaf â'r alwminiwm yn glynu wrth wregys gweithio'r mowld. Gall y cyfnodau heterogenaidd a ddosbarthir o'i gwmpas ddeillio o olew iro, ocsidau neu ronynnau llwch, yn ogystal ag amhureddau a ddygir gan wyneb garw'r ingot.
Fodd bynnag, mae nifer y tynnu yn y canlyniadau prawf 6005A yn llai ac mae'r radd yn ysgafnach. Ar y naill law, mae hyn oherwydd y siamffrio wrth allanfa'r gwregys gweithio mowld a'r sgleinio gofalus o'r gwregys gweithio i leihau trwch yr haen alwminiwm; ar y llaw arall, mae'n gysylltiedig â'r cynnwys Si gormodol.
Yn ôl canlyniadau cyfansoddiad sbectrol y darlleniad uniongyrchol, gellir gweld, yn ogystal â Si wedi'i gyfuno â Mg Mg2Si, bod y Si sy'n weddill yn ymddangos ar ffurf sylwedd syml.
2.2 Gronynnau bach ar yr wyneb
O dan archwiliad gweledol chwyddiad isel, mae'r gronynnau'n fach (≤0.5mm), nid ydynt yn llyfn i'r cyffwrdd, maent yn teimlo'n finiog, ac maent yn glynu wrth wyneb y proffil. O dan 100X, mae gronynnau bach ar yr wyneb wedi'u dosbarthu ar hap, ac mae gronynnau bach ynghlwm wrth yr wyneb p'un a oes crafiadau ai peidio;
Ar 500X, ni waeth a oes crafiadau amlwg tebyg i risiau ar yr wyneb ar hyd cyfeiriad yr allwthio, mae llawer o ronynnau'n dal i fod ynghlwm, ac mae meintiau'r gronynnau'n amrywio. Mae maint y gronynnau mwyaf tua 15 μm, a'r gronynnau bach tua 5 μm.
Drwy ddadansoddi cyfansoddiad gronynnau wyneb aloi 6060 a'r matrics cyfan, mae'r gronynnau'n cynnwys elfennau O, C, Si, a Fe yn bennaf, ac mae'r cynnwys alwminiwm yn isel iawn. Mae bron pob gronyn yn cynnwys elfennau O a C. Mae cyfansoddiad pob gronyn ychydig yn wahanol. Yn eu plith, mae'r gronynnau a yn agos at 10 μm, sy'n sylweddol uwch na'r matrics Si, Mg, ac O; Mewn gronynnau c, mae Si, O, a Cl yn amlwg yn uwch; Mae gronynnau d ac f yn cynnwys Si, O, ac Na uchel; mae gronynnau e yn cynnwys Si, Fe, ac O; mae gronynnau h yn gyfansoddion sy'n cynnwys Fe. Mae canlyniadau gronynnau 6060 yn debyg i hyn, ond oherwydd bod cynnwys Si a Fe yn 6060 ei hun yn isel, mae cynnwys Si a Fe cyfatebol yn y gronynnau wyneb hefyd yn isel; mae cynnwys C mewn gronynnau 6060 yn gymharol isel.
Efallai na fydd gronynnau arwyneb yn ronynnau bach sengl, ond gallant hefyd fodoli ar ffurf crynhoadau o lawer o ronynnau bach â gwahanol siapiau, ac mae canrannau màs gwahanol elfennau mewn gwahanol ronynnau yn amrywio. Credir bod y gronynnau'n cynnwys dau fath yn bennaf. Un yw gwaddodion fel AlFeSi a Si elfennol, sy'n tarddu o gyfnodau amhuredd pwynt toddi uchel fel FeAl3 neu AlFeSi(Mn) yn yr ingot, neu gyfnodau gwaddod yn ystod y broses allwthio. Y llall yw mater tramor glynu.
2.3 Effaith garwedd arwyneb ingot
Yn ystod y prawf, canfuwyd bod wyneb cefn y turn gwialen fwrw 6005A yn arw ac wedi'i staenio â llwch. Roedd dwy wialen fwrw gyda'r marciau offeryn troi dyfnaf mewn lleoliadau lleol, a oedd yn cyfateb i gynnydd sylweddol yn nifer y tynnu ar ôl allwthio, ac roedd maint un tynnu yn fwy, fel y dangosir yn Ffigur 7.
Nid oes gan y wialen fwrw 6005A durn, felly mae garwedd yr wyneb yn isel ac mae nifer y tynnu yn cael ei leihau. Yn ogystal, gan nad oes hylif torri gormodol ynghlwm wrth farciau durn y wialen fwrw, mae cynnwys C yn y gronynnau cyfatebol yn cael ei leihau. Profwyd y bydd y marciau troi ar wyneb y wialen fwrw yn gwaethygu tynnu a ffurfio gronynnau i ryw raddau.
3 Trafodaeth
(1) Mae cydrannau diffygion tynnu yn y bôn yr un fath â rhai'r matrics. Y gronynnau tramor, yr hen groen ar wyneb yr ingot ac amhureddau eraill sydd wedi cronni yn wal y gasgen allwthio neu ardal farw'r mowld yn ystod y broses allwthio yw'r rhain, sy'n cael eu dwyn i wyneb metel neu haen alwminiwm gwregys gweithio'r mowld. Wrth i'r cynnyrch lifo ymlaen, mae crafiadau arwyneb yn cael eu hachosi, a phan fydd y cynnyrch yn cronni i faint penodol, mae'r cynnyrch yn ei dynnu allan i ffurfio tynnu. Ar ôl ocsideiddio, mae'r tynnu wedi cyrydu, ac oherwydd ei faint mawr, mae diffygion tebyg i byllau yno.
(2) Weithiau mae gronynnau arwyneb yn ymddangos fel gronynnau bach sengl, ac weithiau maen nhw'n bodoli ar ffurf agregedig. Mae eu cyfansoddiad yn amlwg yn wahanol i gyfansoddiad y matrics, ac yn cynnwys elfennau O, C, Fe, a Si yn bennaf. Mae rhai o'r gronynnau'n cael eu dominyddu gan elfennau O a C, ac mae rhai gronynnau'n cael eu dominyddu gan O, C, Fe, a Si. Felly, tybir bod y gronynnau arwyneb yn dod o ddwy ffynhonnell: un yw gwaddodion fel AlFeSi a Si elfennol, ac mae amhureddau fel O a C yn glynu wrth yr wyneb; Y llall yw mater tramor glynu. Mae'r gronynnau'n cyrydu i ffwrdd ar ôl ocsideiddio. Oherwydd eu maint bach, nid oes ganddynt unrhyw effaith neu ychydig iawn o effaith ar yr wyneb.
(3) Daw gronynnau sy'n gyfoethog mewn elfennau C ac O yn bennaf o olew iro, llwch, pridd, aer, ac ati sydd wedi glynu wrth wyneb yr ingot. Prif gydrannau olew iro yw C, O, H, S, ac ati, a phrif gydran y llwch a'r pridd yw SiO2. Mae cynnwys O gronynnau arwyneb yn gyffredinol yn uchel. Oherwydd bod y gronynnau mewn cyflwr tymheredd uchel yn syth ar ôl gadael y gwregys gweithio, ac oherwydd arwynebedd penodol mawr y gronynnau, maent yn amsugno atomau O yn yr awyr yn hawdd ac yn achosi ocsideiddio ar ôl dod i gysylltiad â'r awyr, gan arwain at gynnwys O uwch na'r matrics.
(4) Daw Fe, Si, ac ati yn bennaf o'r ocsidau, yr hen raddfa a'r cyfnodau amhuredd yn yr ingot (pwynt toddi uchel neu ail gyfnod nad yw'n cael ei ddileu'n llwyr trwy homogeneiddio). Mae'r elfen Fe yn tarddu o Fe mewn ingotau alwminiwm, gan ffurfio cyfnodau amhuredd pwynt toddi uchel fel FeAl3 neu AlFeSi(Mn), na ellir eu hydoddi mewn toddiant solet yn ystod y broses homogeneiddio, neu nad ydynt yn cael eu trosi'n llawn; mae Si yn bodoli yn y matrics alwminiwm ar ffurf Mg2Si neu doddiant solet gor-dirlawn o Si yn ystod y broses gastio. Yn ystod y broses allwthio poeth o'r wialen gastio, gall gormod o Si waddodi. Mae hydoddedd Si mewn alwminiwm yn 0.48% ar 450°C ac yn 0.8% (pw%) ar 500°C. Mae'r cynnwys gormod o Si yn 6005 tua 0.41%, a gall y Si a waddodir fod yn agregu a gwaddodiad a achosir gan amrywiadau crynodiad.
(5) Alwminiwm yn glynu wrth wregys gweithio'r mowld yw prif achos tynnu. Mae'r mowld allwthio yn amgylchedd tymheredd uchel a phwysau uchel. Bydd ffrithiant llif metel yn cynyddu tymheredd gwregys gweithio'r mowld, gan ffurfio "haen alwminiwm gludiog" ar ymyl torri mynedfa'r gwregys gweithio.
Ar yr un pryd, mae gormod o Si ac elfennau eraill fel Mn a Cr yn yr aloi alwminiwm yn hawdd i'w ffurfio gan roi toddiannau solet yn lle Fe, a fydd yn hyrwyddo ffurfio "haen alwminiwm gludiog" wrth fynedfa'r parth gweithio mowld. Mae'r metel sy'n llifo trwy'r "haen alwminiwm gludiog" yn perthyn i ffrithiant mewnol (cneifio llithro y tu mewn i'r metel). Mae'r metel yn anffurfio ac yn caledu oherwydd ffrithiant mewnol, sy'n hyrwyddo'r metel sylfaenol a'r mowld i lynu at ei gilydd. Ar yr un pryd, mae'r gwregys gweithio mowld yn cael ei anffurfio i siâp utgorn oherwydd y pwysau, ac mae'r alwminiwm gludiog a ffurfir gan ymyl torri'r gwregys gweithio sy'n cysylltu â'r proffil yn debyg i ymyl torri offeryn troi.
Mae ffurfio alwminiwm gludiog yn broses ddeinamig o dwf a gollwng. Mae gronynnau'n cael eu tynnu allan yn gyson gan y proffil. Maent yn glynu wrth wyneb y proffil, gan ffurfio diffygion tynnu. Os yw'n llifo'n uniongyrchol allan o'r gwregys gwaith ac yn cael ei amsugno ar unwaith ar wyneb y proffil, gelwir y gronynnau bach sy'n glynu'n thermol wrth yr wyneb yn "ronynnau amsugno". Os bydd rhai gronynnau'n cael eu torri gan yr aloi alwminiwm allwthiol, bydd rhai gronynnau'n glynu wrth wyneb y gwregys gwaith wrth basio trwy'r gwregys gwaith, gan achosi crafiadau ar wyneb y proffil. Y pen cynffon yw'r matrics alwminiwm wedi'i bentyrru. Pan fydd llawer o alwminiwm wedi'i sownd yng nghanol y gwregys gwaith (mae'r bond yn gryf), bydd yn gwaethygu crafiadau arwyneb.
(6) Mae gan y cyflymder allwthio ddylanwad mawr ar dynnu. Dylanwad cyflymder allwthio. O ran yr aloi 6005 wedi'i olrhain, mae'r cyflymder allwthio yn cynyddu o fewn yr ystod brawf, mae tymheredd yr allfa yn cynyddu, ac mae nifer y gronynnau tynnu arwyneb yn cynyddu ac yn mynd yn drymach wrth i'r llinellau mecanyddol gynyddu. Dylid cadw'r cyflymder allwthio mor sefydlog â phosibl er mwyn osgoi newidiadau sydyn mewn cyflymder. Bydd cyflymder allwthio gormodol a thymheredd allfa uchel yn arwain at fwy o ffrithiant a thynnu gronynnau difrifol. Mae angen dilyniant a gwirio dilynol ar fecanwaith penodol effaith cyflymder allwthio ar y ffenomen tynnu.
(7) Mae ansawdd wyneb y wialen fwrw hefyd yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar y gronynnau tynnu. Mae wyneb y wialen fwrw yn arw, gyda burrau llifio, staeniau olew, llwch, cyrydiad, ac ati, sydd i gyd yn cynyddu'r duedd i dynnu gronynnau.
4 Casgliad
(1) Mae cyfansoddiad y diffygion tynnu yn gyson â chyfansoddiad y matrics; mae cyfansoddiad safle'r gronynnau yn amlwg yn wahanol i gyfansoddiad y matrics, gan gynnwys elfennau O, C, Fe, a Si yn bennaf.
(2) Mae diffygion gronynnau tynnu yn cael eu hachosi'n bennaf gan alwminiwm yn glynu wrth wregys gweithio'r mowld. Bydd unrhyw ffactorau sy'n hybu alwminiwm yn glynu wrth wregys gweithio'r mowld yn achosi diffygion tynnu. Ar sail sicrhau ansawdd y wialen gastio, nid oes gan gynhyrchu gronynnau tynnu unrhyw effaith uniongyrchol ar gyfansoddiad yr aloi.
(3) Mae triniaeth tân unffurf briodol yn fuddiol i leihau tynnu arwyneb.
Amser postio: Medi-10-2024
