Եթե էքստրուզիաների մեխանիկական հատկությունները չեն համապատասխանում սպասվածին, ուշադրությունը սովորաբար կենտրոնանում է տրիբունայի սկզբնական կազմի կամ էքստրուզիայի/ծերացման պայմանների վրա: Քչերն են կասկածում, թե արդյոք հոմոգենացումն ինքնին կարող է խնդիր լինել: Փաստորեն, հոմոգենացման փուլը կարևոր է բարձրորակ էքստրուզիաներ ստանալու համար: Հոմոգենացման փուլը պատշաճ կերպով չվերահսկելը կարող է հանգեցնել.
● Ճնշման ավելացում
● Ավելի շատ թերություններ
● Անոդացումից հետո շերտավոր հյուսվածքներ
● Ավելի ցածր արտամղման արագություն
● Վատ մեխանիկական հատկություններ
Հոմոգենացման փուլն ունի երկու հիմնական նպատակ՝ երկաթ պարունակող միջմետաղական միացությունների մաքրում և մագնեզիումի (Mg) և սիլիցիումի (Si) վերաբաշխում: Հոմոգենացումից առաջ և հետո մոնտաժի միկրոկառուցվածքը ուսումնասիրելով՝ կարելի է կանխատեսել, թե արդյոք մոնտաժը լավ կգործի էքստրուզիայի ժամանակ:
Տուփերի հոմոգենացման ազդեցությունը կարծրացման վրա
6XXX էքստրուզիաներում ամրությունը պայմանավորված է Mg-ով և Si-ով հարուստ փուլերով, որոնք ձևավորվում են ծերացման ընթացքում: Այս փուլերը ձևավորելու ունակությունը կախված է տարրերը պինդ լուծույթի մեջ դնելուց՝ ծերացման սկսվելուց առաջ: Որպեսզի Mg-ն և Si-ն վերջնականապես դառնան պինդ լուծույթի մաս, մետաղը պետք է արագորեն մարվի 530°C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Այս կետից բարձր ջերմաստիճաններում Mg-ն և Si-ն բնականաբար լուծվում են ալյումինի մեջ: Այնուամենայնիվ, էքստրուզիայի ընթացքում մետաղը այս ջերմաստիճանից բարձր մնում է միայն կարճ ժամանակով: Որպեսզի Mg-ն և Si-ն ամբողջությամբ լուծվեն, Mg-ի և Si մասնիկները պետք է լինեն համեմատաբար փոքր: Դժբախտաբար, ձուլման ընթացքում Mg-ն և Si-ն նստվածք են տալիս որպես համեմատաբար մեծ Mg₂Si բլոկներ (Նկար 1ա):
6060 կտորների համար բնորոշ հոմոգենացման ցիկլը 560°C է 2 ժամվա ընթացքում: Այս գործընթացի ընթացքում, քանի որ կտորը երկար ժամանակ մնում է 530°C-ից բարձր ջերմաստիճանում, Mg₂Si-ն լուծվում է: Սառեցնելուց հետո այն կրկին նստվածք է տալիս շատ ավելի նուրբ բաշխմամբ (Նկ. 1գ): Եթե հոմոգենացման ջերմաստիճանը բավականաչափ բարձր չէ, կամ ժամանակը չափազանց կարճ է, կմնան Mg₂Si-ի որոշ խոշոր մասնիկներ: Երբ դա տեղի է ունենում, էքստրուզիայից հետո պինդ լուծույթը պարունակում է ավելի քիչ Mg և Si, ինչը անհնար է դարձնում կարծրացման նստվածքների բարձր խտության առաջացումը, ինչը հանգեցնում է մեխանիկական հատկությունների նվազմանը:
Նկ. 1. Հղկված և 2% HF-ով փորագրված 6060 կտորների օպտիկական միկրոֆոտոներ՝ (ա) ձուլված վիճակում, (բ) մասամբ հոմոգենացված, (գ) լիովին հոմոգենացված:
Համասեռացման դերը երկաթ պարունակող միջմետաղական միացությունների վրա
Երկաթը (Fe) ավելի մեծ ազդեցություն ունի կոտրման դիմադրության վրա, քան ամրության վրա: 6XXX համաձուլվածքներում Fe փուլերը ձուլման ընթացքում հակված են առաջացնել β-փուլ (Al₅(FeMn)Si կամ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): Այս փուլերը մեծ են, անկյունային և խանգարում են էքստրուզիային (նշված է Նկար 2ա-ում): Հոմոգենացման ընթացքում ծանր տարրերը (Fe, Mn և այլն) ցրվում են, իսկ մեծ անկյունային փուլերը դառնում են ավելի փոքր և կլոր (Նկար 2բ):
Միայն օպտիկական պատկերներից դժվար է տարբերակել տարբեր փուլերը, և անհնար է դրանք հուսալիորեն քանակապես որոշել: Innoval-ում մենք քանակապես որոշում ենք բեկորների հոմոգենացումը՝ օգտագործելով մեր ներքին հատկանիշների հայտնաբերման և դասակարգման (FDC) մեթոդը, որը բեկորների համար տրամադրում է %α արժեք: Սա մեզ հնարավորություն է տալիս գնահատել հոմոգենացման որակը:
Նկ. 2. Կտորների օպտիկական միկրոլուսանկարներ (ա) մինչև և (բ) հոմոգենացումից հետո։
Հատկանիշների հայտնաբերման և դասակարգման (FDC) մեթոդ
Նկ. 3ա-ն ցույց է տալիս սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM) վերլուծված հղկված նմուշ: Այնուհետև կիրառվում է մոխրագույնի շեմային մեթոդ՝ միջմետաղական նյութերը առանձնացնելու և նույնականացնելու համար, որոնք Նկ. 3բ-ում երևում են սպիտակ: Այս տեխնիկան թույլ է տալիս վերլուծել մինչև 1 մմ² մակերեսներ, ինչը նշանակում է, որ միաժամանակ կարելի է վերլուծել ավելի քան 1000 առանձին առանձնահատկություններ:
Նկ. 3. (ա) Հոմոգենացված 6060 կտորի հետադարձ ցրված էլեկտրոնային պատկեր, (բ) (ա)-ից նույնականացված առանձին առանձնահատկություններ։
Մասնիկների կազմը
Innoval համակարգը հագեցած է Oxford Instruments Xplore 30 էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան (EDX) դետեկտորով: Սա թույլ է տալիս արագ ավտոմատ կերպով հավաքել EDX սպեկտրներ յուրաքանչյուր նույնականացված կետից: Այս սպեկտրներից կարելի է որոշել մասնիկների կազմը և եզրակացնել Fe:Si հարաբերական հարաբերակցությունը:
Կախված համաձուլվածքի Mn կամ Cr պարունակությունից, կարող են ներառվել նաև այլ ծանր տարրեր: Որոշ 6XXX համաձուլվածքների համար (երբեմն զգալի Mn-ով), (Fe+Mn):Si հարաբերակցությունն օգտագործվում է որպես հղման չափանիշ: Այս հարաբերակցությունները կարող են համեմատվել հայտնի Fe պարունակող միջմետաղական նյութերի հարաբերակցությունների հետ:
β-փուլ (Al₅(FeMn)Si կամ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si հարաբերակցություն ≈ 2: α-փուլ (Al₁₂(FeMn)₃Si կամ Al₈.₃(FeMn)₂Si): հարաբերակցություն ≈ 4–6, կախված կազմից: Մեր հատուկ ծրագիրը թույլ է տալիս մեզ սահմանել շեմ և դասակարգել յուրաքանչյուր մասնիկը որպես α կամ β, այնուհետև քարտեզագրել դրանց դիրքերը միկրոկառուցվածքում (Նկ. 4): Սա տալիս է մոտավորապես փոխակերպված α-ի տոկոսը համասեռացված կտորի մեջ:
Նկ. 4. (ա) α- և β-դասակարգված մասնիկների քարտեզ, (բ) (Fe+Mn):Si հարաբերակցությունների ցրման գրաֆիկ։
Ինչ կարող են մեզ պատմել տվյալները
Նկ. 5-ը ցույց է տալիս այս տեղեկատվության օգտագործման օրինակ։ Այս դեպքում արդյունքները ցույց են տալիս որոշակի վառարանի ներսում անհավասար տաքացում, կամ հնարավոր է, որ սահմանված ջերմաստիճանը չի հասել։ Նման դեպքերը պատշաճ կերպով գնահատելու համար անհրաժեշտ են ինչպես փորձարկման, այնպես էլ հղման համար նախատեսված հայտնի որակի կտորներ։ Առանց դրանց, տվյալ համաձուլվածքի կազմի համար սպասվող %α միջակայքը հնարավոր չէ սահմանել։
Նկ. 5. %α-ի համեմատությունը վատ աշխատող հոմոգենացման վառարանի տարբեր հատվածներում:
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 30-2025
