Aluminiozko aleaziozko estrusio-materialen estrusio-prozesuan, batez ere aluminiozko profiletan, askotan "zulo" akats bat gertatzen da gainazalean. Adierazpen espezifikoen artean, dentsitate aldakorreko tumore oso txikiak, isatsak eta ukitu nabarmena daude, puntadun sentsazioarekin. Oxidazioaren edo gainazaleko tratamendu elektroforetikoaren ondoren, askotan produktuaren gainazalean itsatsitako granulu beltz gisa agertzen dira.
Sekzio handiko profilen estrusio bidezko ekoizpenean, akats hau gertatzeko aukera handiagoa da lingotearen egituraren, estrusio tenperaturaren, estrusio abiaduraren, moldearen konplexutasunaren eta abarren eraginagatik. Akats zulatuen partikula fin gehienak profilaren gainazalaren aurretratamendu prozesuan kendu daitezke, batez ere alkali bidezko grabatze prozesuan, baina tamaina handiko eta ondo itsatsitako partikula kopuru txiki bat geratzen da profilaren gainazalean, azken produktuaren itxura kalitatean eragina izanik.
Eraikinetako ate eta leihoen ohiko profiletan, bezeroek normalean akats txikiak onartzen dituzte, baina propietate mekanikoei eta errendimendu apaingarriari garrantzi bera edo errendimendu apaingarriari garrantzi handiagoa eskatzen dioten industria-profiletan, bezeroek normalean ez dute akats hori onartzen, batez ere atzeko planoaren kolore desberdinarekin bateraezinak diren akatsak.
Partikula zakarren eraketa-mekanismoa aztertzeko, aleazio-konposizio eta estrusio-prozesu desberdinen pean dauden akatsen kokapenen morfologia eta konposizioa aztertu ziren, eta akatsen eta matrizearen arteko desberdintasunak alderatu ziren. Partikula zakarrak modu eraginkorrean konpontzeko irtenbide arrazoizko bat proposatu zen, eta proba-proba bat egin zen.
Profilen zulo-akatsak konpontzeko, beharrezkoa da zulo-akatsen eraketa-mekanismoa ulertzea. Estrusio-prozesuan, aluminioa moldearen lan-uhalera itsastea da aluminiozko estrusio-materialen gainazalean zulo-akatsen kausa nagusia. Hau da aluminioaren estrusio-prozesua 450 °C inguruko tenperatura altuan egiten delako. Deformazio-beroaren eta marruskadura-beroaren efektuak gehitzen badira, metalaren tenperatura handiagoa izango da moldearen zulotik irteten denean. Produktua moldearen zulotik irteten denean, tenperatura altua dela eta, aluminioa metalaren eta moldearen lan-uhalaren artean itsasteko fenomenoa gertatzen da.
Lotura honen forma askotan hau da: lotura-urratze-lotura-berriro urratze prozesu errepikatua, eta produktua aurrera isurtzen da, produktuaren gainazalean zulo txiki asko sortuz.
Lotura-fenomeno hau lingotearen kalitatea, moldearen lan-uhalaren gainazalaren egoera, estrusio-tenperatura, estrusio-abiadura, deformazio-maila eta metalaren deformazio-erresistentzia bezalako faktoreekin lotuta dago.
1 Proba-materialak eta -metodoak
Aurretiazko ikerketaren bidez, jakin genuen metalurgiaren purutasuna, moldearen egoera, estrusio prozesua, osagaiak eta ekoizpen baldintzak bezalako faktoreek gainazal zimurtua duten partikuletan eragina izan dezaketela. Proban, bi aleaziozko hagatxo, 6005A eta 6060, erabili ziren sekzio bera estruditzeko. Zimurtutako partikulen posizioen morfologia eta osaera irakurketa zuzeneko espektrometroaren eta SEM detekzio metodoen bidez aztertu ziren, eta inguruko matrize normalarekin alderatu ziren.
Bi akatsen morfologia argi bereizteko, zulodunak eta partikulak, honela definitzen dira:
(1) Akats zulatu edo tiratze akatsak akats puntual mota bat dira, profilaren gainazalean agertzen den zapaburu edo puntu itxurako marradura irregularra. Akatsa marradura-marratik hasten da eta akatsa erortzen amaitzen da, marradura-lerroaren amaieran metalezko aleak sortzen direnean. Akats zulatuen tamaina normalean 1-5 mm-koa da, eta oxidazio-tratamenduaren ondoren beltz ilun bihurtzen da, eta horrek azken finean profilaren itxuran eragiten du, 1. irudiko zirkulu gorrian ikusten den bezala.
(2) Gainazaleko partikulak metal aleak edo adsorzio partikulak ere deitzen dira. Aluminiozko aleazio-profilaren gainazala metalezko partikula gogor gris-beltz esferikoekin lotuta dago eta egitura soltea du. Bi aluminiozko aleazio-profil mota daude: garbitu daitezkeenak eta garbitu ezin direnak. Tamaina normalean 0,5 mm baino txikiagoa da, eta ukimenean zakarra sentitzen da. Ez dago marradurarik aurrealdeko atalean. Oxidazioaren ondoren, ez da matrizearekiko oso desberdina, 1. irudiko zirkulu horian ikusten den bezala.
2 Probaren emaitzak eta analisia
2.1 Gainazaleko tiratze-akatsak
2. irudiak 6005A aleazioaren gainazaleko tiratze-akatsaren mikroegitura-morfologia erakusten du. Tiratzearen aurrealdean marradura mailakatuak daude, eta nodulu pilatuekin amaitzen dira. Noduluak agertu ondoren, gainazala normaltasunera itzultzen da. Zamurtasun-akatsaren kokapena ez da leuna ukimenerako, ukitu zorrotz eta arantzatsua du, eta profilaren gainazalean itsasten edo pilatzen da. Estrusio-probaren bidez, ikusi zen 6005A eta 6060 estrusio-profilen tiratze-morfologia antzekoa dela, eta produktuaren atzeko muturra buru-muturra baino handiagoa dela; aldea da 6005Aren tiratze-tamaina orokorra txikiagoa dela eta marradura-sakonera ahuldu egiten dela. Hori aleazioaren konposizioaren, galdatutako hagatxoaren egoeraren eta moldearen baldintzen aldaketekin erlazionatuta egon daiteke. 100X-ren azpian behatuta, marradura nabarmenak daude tiratze-eremuaren aurrealdean, estrusio-norabidean luzatzen dena, eta azken nodulu-partikulen forma irregularra da. 500X-tan, tiratze-gainazalaren aurrealdeak marradura mailakatuak ditu estrusio-norabidean zehar (akats honen tamaina 120 μm ingurukoa da), eta pilatze-marka nabarmenak daude atzeko muturreko partikula nodularretan.
Tiraketaren arrazoiak aztertzeko, irakurketa zuzeneko espektrometroa eta EDX erabili ziren hiru aleazio osagaien akatsen kokapenetan eta matrizean osagaien analisia egiteko. 1. taulan 6005A profileko proben emaitzak ageri dira. EDX emaitzek erakusten dute tiraketa partikulen pilatze posizioaren osaera funtsean matrizearenaren antzekoa dela. Gainera, ezpurutasun partikula fin batzuk metatzen dira tiraketa akatsaren barruan eta inguruan, eta ezpurutasun partikulek C, O (edo Cl) edo Fe, Si eta S dituzte.
6005A profil estruso oxidatu finen zakartze-akatsen analisiak erakusten du tiratze-partikulak tamaina handikoak direla (1-5 mm), gainazala gehienbat pilatuta dagoela eta aurrealdeko atalean marradura mailakatuak daudela; Konposizioa Al matrizearen antzekoa da, eta Fe, Si, C eta O dituzten fase heterogeneoak egongo dira inguruan banatuta. Horrek erakusten du hiru aleazioen tiratze-eraketa mekanismoa berdina dela.
Estrusio prozesuan zehar, metalaren fluxuaren marruskadurak moldearen lan-uhalaren tenperatura igotzea eragingo du, "aluminiozko geruza itsaskor" bat sortuz lan-uhalaren sarrerako ebaketa-ertzean. Aldi berean, aluminiozko aleazioan gehiegizko Si eta beste elementu batzuek, hala nola Mn eta Cr-k, erraz sortzen dituzte ordezko soluzio solidoak Fe-rekin, eta horrek "aluminiozko geruza itsaskor" baten eraketa sustatuko du moldearen lan-eremuaren sarreran.
Metala aurrera doan heinean eta lan-uhalaren kontra igurzten den heinean, lotura-urratze-lotura jarraituaren fenomeno errepikakor bat gertatzen da posizio jakin batean, metala etengabe gainjartzea eraginez posizio horretan. Partikulak tamaina jakin batera handitzen direnean, produktuak erakarri egingo ditu eta marradura-markak sortuko ditu metalaren gainazalean. Metalaren gainazalean geratuko da eta marraduraren amaieran tiraka-partikulak sortuko ditu. Beraz, kontsidera daiteke partikula zimurtuen eraketa batez ere aluminioa moldearen lan-uhalean itsastearekin lotuta dagoela. Inguruan banatzen diren fase heterogeneoak lubrifikatzaile-oliotik, oxidoetatik edo hauts-partikuletatik etor daitezke, baita lingotearen gainazal zimurtsuak ekarritako ezpurutasunetatik ere.
Hala ere, 6005A probaren emaitzetan tira kopurua txikiagoa da eta maila arinagoa. Alde batetik, moldearen lan-uhalaren irteeran txanflatzearen eta aluminio geruzaren lodiera murrizteko lan-uhalaren leuntze zainduaren ondoriozkoa da; bestetik, gehiegizko Si edukiarekin lotuta dago.
Irakurketa zuzenaren espektro-konposizioaren emaitzen arabera, ikus daiteke MgMg2Si-rekin konbinatutako Si-az gain, gainerako Si substantzia sinple baten moduan agertzen dela.
2.2 Gainazaleko partikula txikiak
Handitze txikiko ikuskapen bisualean, partikulak txikiak dira (≤0.5mm), ez dira leunak ukimenean, sentsazio zorrotza dute eta profilaren gainazalari itsasten zaizkio. 100X azpitik behatuta, gainazaleko partikula txikiak ausaz banatzen dira, eta tamaina txikiko partikulak daude gainazalari itsatsita, marradurak dauden ala ez kontuan hartu gabe;
500X-tan, estrusio-norabidean gainazalean marradura mailakatuak egon arren, partikula asko itsatsita daude oraindik, eta partikulen tamaina aldatu egiten da. Partikula handienaren tamaina 15 μm ingurukoa da, eta partikula txikiena 5 μm ingurukoa.
6060 aleazioaren gainazaleko partikulen eta matrize osoaren konposizio-analisiaren bidez, partikulak batez ere O, C, Si eta Fe elementuz osatuta daude, eta aluminio-edukia oso baxua da. Ia partikula guztiek O eta C elementuak dituzte. Partikula bakoitzaren konposizioa apur bat desberdina da. Horien artean, a partikulak 10 μm-tik gertu daude, eta hori matrizearen Si, Mg eta O baino nabarmen handiagoa da; c partikuletan, Si, O eta Cl nabarmen handiagoak dira; d eta f partikulek Si, O eta Na asko dituzte; e partikulek Si, Fe eta O dituzte; h partikulak Fe duten konposatuak dira. 6060 partikulen emaitzak antzekoak dira, baina 6060-an bertan Si eta Fe edukia baxua denez, gainazaleko partikuletan dagokien Si eta Fe edukia ere baxua da; 6060 partikuletan C edukia nahiko baxua da.
Gainazaleko partikulak ez dira partikula txiki bakarrak izan daitezke, baizik eta forma desberdineko partikula txiki askoren multzo moduan ere egon daitezke, eta elementu desberdinen masa-ehunekoa partikula desberdinetan aldatzen da. Uste da partikulak bi motatakoak direla batez ere. Bata, AlFeSi eta Si elementala bezalako prezipitatuak dira, lingoteko FeAl3 edo AlFeSi(Mn) bezalako urtze-puntu altuko ezpurutasun-faseetatik edo estrusio-prozesuan zehar prezipitatutako faseetatik sortzen direnak. Bestea, atxikitako kanpoko materia da.
2.3 Lingotearen gainazaleko zimurtasunaren eragina
Proban zehar, 6005A hagatxo-tornuaren atzealdeko gainazala zakarra eta hautsez zikinduta zegoela ikusi zen. Bi hagatxo zeuden toki batzuetan torneaketa-erremintaren marka sakonenak zituztenak, eta horrek estrusioaren ondorengo tira kopurua nabarmen handitu zela adierazten zuen, eta tira bakar baten tamaina handiagoa zen, 7. irudian ikusten den bezala.
6005A hagatxo galdatuak ez du tornurik, beraz, gainazalaren zimurtasuna txikia da eta tiraketa kopurua murriztu egiten da. Gainera, ez dagoenez ebaketa-fluido gehiegirik molde galdatuaren tornu-marketan, partikulen C edukia murriztu egiten da. Frogatuta dago hagatxo galdatuaren gainazaleko biraketa-markek tiraketa eta partikulen eraketa neurri batean okertzen dutela.
3 Eztabaida
(1) Tiraketa akatsen osagaiak funtsean matrizearenak bezalakoak dira. Estrusio prozesuan zehar estrusio upelaren horman edo moldearen eremu hilean pilatutako partikula arrotzak, azal zaharra eta bestelako ezpurutasunak dira, metalezko gainazalera edo moldearen lan-uhalaren aluminiozko geruzara eramaten direnak. Produktua aurrera doan heinean, gainazaleko marradurak sortzen dira, eta produktuak tamaina jakin batera metatzen direnean, produktuak kanporatzen du tiraketa osatzeko. Oxidazioaren ondoren, tiraketa korroditu egin zen, eta bere tamaina handia zela eta, zulo itxurako akatsak zeuden bertan.
(2) Gainazaleko partikulak batzuetan partikula txiki bakar gisa agertzen dira, eta batzuetan forma agregatuan daude. Haien osaera matrizearenaren desberdina da, eta batez ere O, C, Fe eta Si elementuak ditu. Partikula batzuk O eta C elementuek menderatzen dituzte, eta beste batzuk O, C, Fe eta Si elementuek menderatzen dituzte. Beraz, ondorioztatzen da gainazaleko partikulak bi iturritatik datozela: bata AlFeSi eta Si elementala bezalako prezipitatuak dira, eta O eta C bezalako ezpurutasunak gainazalean itsatsita daude; bestea, itsasten den kanpoko materia da. Partikulak oxidazioaren ondoren korroditzen dira. Tamaina txikia dutenez, ez dute edo eragin txikia dute gainazalean.
(3) C eta O elementuetan aberatsak diren partikulak batez ere lingotearen gainazalean itsatsitako lubrifikatzaile-oliotik, hautsetik, lurzorutik, airetik eta abarretatik datoz. Lubrifikatzaile-olioaren osagai nagusiak C, O, H, S eta abar dira, eta hautsaren eta lurzoruaren osagai nagusia SiO2 da. Gainazaleko partikulen O edukia altua da oro har. Partikulak tenperatura altuan daudenez lan-zinta utzi bezain laster, eta partikulen azalera espezifiko handia dela eta, erraz xurgatzen dituzte aireko O atomoak eta oxidazioa eragiten dute airearekin kontaktuan jarri ondoren, eta ondorioz, matrizeak baino O eduki handiagoa lortzen da.
(4) Fe, Si, etab. batez ere lingoteko oxidoetatik, eskala zaharretatik eta ezpurutasun faseetatik datoz (urtze-puntu altua edo homogeneizazioaren bidez guztiz ezabatzen ez den bigarren fasea). Fe elementua aluminiozko lingoteetako Fe-tik dator, urtze-puntu altuko ezpurutasun faseak eratuz, hala nola FeAl3 edo AlFeSi(Mn), homogeneizazio prozesuan disoluzio solidoan disolbatu ezin direnak, edo ez diren guztiz bihurtzen; Si aluminio matrizean Mg2Si edo Si disoluzio solido gainasetu gisa existitzen da galdaketa prozesuan. Galdaketa hagatxoaren estrusio beroaren prozesuan, gehiegizko Si prezipitatu egin daiteke. Si-ren aluminiozko disolbagarritasuna % 0,48koa da 450 °C-tan eta % 0,8koa (pisuan%) 500 °C-tan. 6005-en gehiegizko Si edukia % 0,41 ingurukoa da, eta prezipitatutako Si-a kontzentrazioaren gorabeheren ondorioz agregatzea eta prezipitatzea izan daiteke.
(5) Moldearen lan-uhalean aluminioa itsastea da tiratzearen arrazoi nagusia. Estrusio-trokelak tenperatura eta presio handiko ingurunea du. Metalaren fluxuaren marruskadurak moldearen lan-uhalaren tenperatura igoko du, "aluminio geruza itsaskor" bat sortuz lan-uhalaren sarrerako ebaketa-ertzean.
Aldi berean, aluminiozko aleazioan gehiegizko Si eta beste elementu batzuk, hala nola Mn eta Cr, erraz sortzen dira ordezko soluzio solidoak Fe-rekin, eta horrek "aluminiozko geruza itsaskor" baten eraketa sustatuko du moldearen lan-eremuaren sarreran. "Aluminiozko geruza itsaskor" horretatik igarotzen den metala barne-marruskadurari dagokio (metaleko barruko irristatze-zizaila). Metala deformatu eta gogortu egiten da barne-marruskaduraren ondorioz, eta horrek azpiko metala eta moldea elkarri itsastea sustatzen du. Aldi berean, moldearen lan-uhala tronpeta-forma hartzen du presioaren ondorioz, eta lan-uhalaren ebaketa-ertzaren zatiak profilarekin kontaktuan jartzen duenean sortzen den aluminio itsaskorra torneatzeko tresna baten ebaketa-ertzaren antzekoa da.
Aluminio itsaskorraren eraketa hazkuntza eta galtze prozesu dinamikoa da. Partikulak etengabe ateratzen dira profilaren gainazalean. Profilaren gainazalean itsasten dira, trakzio akatsak sortuz. Lan-zintatik zuzenean isurtzen bada eta profilaren gainazalean berehala adsorbatzen bada, gainazalean termikoki itsatsitako partikula txikiei "adsorzio partikulak" deitzen zaie. Estrusiozko aluminio aleazioak partikula batzuk hausten baditu, beste batzuk lan-zintaren gainazalean itsatsiko dira lan-zintatik igarotzean, profilaren gainazalean marradurak eraginez. Amaiera aluminiozko matrizea da. Lan-zintaren erdian aluminio asko itsatsita dagoenean (lotura sendoa bada), gainazaleko marradurak areagotuko ditu.
(6) Estrusio-abiadurak eragin handia du tiratzean. Estrusio-abiaduraren eragina. Jarraitutako 6005 aleazioari dagokionez, estrusio-abiadura handitzen da proba-tartean, irteerako tenperatura handitzen da, eta gainazaleko tiratze-partikula kopurua handitzen da eta astunagoa bihurtzen da lerro mekanikoak handitzen diren heinean. Estrusio-abiadura ahalik eta egonkorren mantendu behar da abiaduran bat-bateko aldaketak saihesteko. Estrusio-abiadura gehiegizkoak eta irteerako tenperatura altuak marruskadura handitzea eta partikula-tiratze larria ekarriko dute. Estrusio-abiadurak tiratze-fenomenoan duen eraginaren mekanismo espezifikoak ondorengo jarraipena eta egiaztapena eskatzen ditu.
(7) Moldeatutako hagatxoaren gainazalaren kalitatea ere faktore garrantzitsua da tiratzeko partikuletan. Moldeatutako hagatxoaren gainazala zakarra da, zerratze-bizarrak, olio-orbanak, hautsa, korrosioa eta abar ditu, eta horiek guztiek partikulak tiratzeko joera areagotzen dute.
4 Ondorioa
(1) Tiratze-akatsen osaera matrizearenarekin bat dator; partikulen posizioaren osaera, jakina, matrizearenarekin desberdina da, batez ere O, C, Fe eta Si elementuak baititu.
(2) Tiratze-partikula akatsak batez ere aluminioa molde-laneko zintaren gainean itsasteak eragiten ditu. Aluminioa molde-laneko zintaren gainean itsastea sustatzen duen edozein faktorek tiratze-akatsak eragingo ditu. Molde-hagaren kalitatea bermatzeko premisan, tiratze-partikulak sortzeak ez du eragin zuzenik aleazioaren konposizioan.
(3) Suteen aurkako tratamendu uniforme egokia onuragarria da gainazaleko tirakadura murrizteko.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 10a
