Ef vélrænir eiginleikar útpressaðra efna eru ekki eins og búist var við er athyglin venjulega beinst að upphaflegri samsetningu efnisins eða útpressunar-/öldrunarskilyrðum. Fáir velta fyrir sér hvort einsleitnin sjálf geti verið vandamál. Reyndar er einsleitnunarstigið mikilvægt til að framleiða hágæða útpressaða efna. Ef einsleitnunarstiginu er ekki stjórnað rétt getur það leitt til:
● Aukinn gegnumbrotsþrýstingur
● Fleiri gallar
●Rákótt áferð eftir anóðun
● Lægri útdráttarhraði
● Léleg vélrænir eiginleikar
Einsleitniþrepið hefur tvö megintilgang: að hreinsa járninnihaldandi millimálmasambönd og að dreifa magnesíum (Mg) og kísil (Si). Með því að skoða örbyggingu efnisins fyrir og eftir einsleitni er hægt að spá fyrir um hvort það muni standa sig vel við útpressun.
Áhrif einsleitni billets á herðingu
Í 6XXX útdráttum kemur styrkurinn frá Mg- og Si-ríkum fösum sem myndast við öldrun. Hæfni til að mynda þessi fasa er háð því að frumefnin séu sett í fasta lausn áður en öldrun hefst. Til þess að Mg og Si verði að lokum hluti af föstu lausninni verður að kæfa málminn hratt frá yfir 530°C. Við hitastig yfir þessum punkti leysast Mg og Si náttúrulega upp í ál. Hins vegar, við útdrátt, helst málmurinn aðeins yfir þessum hita í stuttan tíma. Til að tryggja að allt Mg og Si leysist upp þurfa Mg- og Si-agnirnar að vera tiltölulega litlar. Því miður, við steypu, falla Mg og Si út sem tiltölulega stórir Mg₂Si-blokkir (Mynd 1a).
Dæmigert einsleitingarferli fyrir 6060-kubba er 560°C í 2 klukkustundir. Þar sem hitinn helst yfir 530°C í langan tíma leysist Mg₂Si upp í þessu ferli. Við kælingu fellur það aftur út í mun fínni dreifingu (Mynd 1c). Ef einsleitingarhitastigið er ekki nógu hátt eða tíminn er of stuttur munu nokkrar stórar Mg₂Si-agnir eftir standa. Þegar þetta gerist inniheldur fasta lausnin eftir útpressun minna Mg og Si, sem gerir það ómögulegt að mynda mikla þéttleika úrfellinga sem harðna - sem leiðir til minnkaðra vélrænna eiginleika.
Mynd 1. Smámyndir af slípuðum og 2% HF-etsuðum 6060-stöngum: (a) eins og steyptir, (b) að hluta til einsleitir, (c) fullkomlega einsleitir.
Hlutverk einsleitni á járninnihaldandi millimálmum
Járn (Fe) hefur meiri áhrif á brotþol en styrk. Í 6XXX málmblöndum mynda Fe-fasar β-fasa (Al₅(FeMn)Si eða Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) við steypu. Þessir fasar eru stórir, hornréttir og trufla útpressun (sýnt á mynd 2a). Við einsleitni dreifast þung frumefni (Fe, Mn, o.s.frv.) og stórir hornréttir fasar verða minni og kringlóttir (mynd 2b).
Út frá sjónrænum myndum einum saman er erfitt að greina á milli mismunandi fasa og ómögulegt er að magngreina þau áreiðanlega. Hjá Innoval magngreinum við einsleitni barrstöngla með því að nota innri eiginleikagreiningar- og flokkunaraðferð okkar (FDC), sem gefur %α gildi fyrir barrstöngla. Þetta gerir okkur kleift að meta gæði einsleitninnar.
Mynd 2. Smámyndir af stöngum (a) fyrir og (b) eftir einsleitni.
Aðferð til að greina og flokka eiginleika (FDC)
Mynd 3a sýnir slípað sýni greint með rafeindasmásjá (SEM). Gráskalaþröskuldsgreiningartækni er síðan notuð til að aðgreina og bera kennsl á millimálma, sem birtast hvítir á mynd 3b. Þessi tækni gerir kleift að greina svæði allt að 1 mm², sem þýðir að hægt er að greina yfir 1000 einstök einkenni í einu.
Mynd 3. (a) Mynd af afturdreifðum rafeindum úr einsleitum 6060-kubbum, (b) greindi einstaka eiginleika úr (a).
Agnasamsetning
Innoval kerfið er búið Oxford Instruments Xplore 30 orkudreifandi röntgengeisla (EDX) skynjara. Þetta gerir kleift að safna EDX litrófum hratt og sjálfkrafa frá hverjum auðkenndum punkti. Út frá þessum litrófum er hægt að ákvarða samsetningu agnanna og álykta um hlutfall Fe:Si.
Eftir því hversu mikið Mn eða Cr er í málmblöndunni geta önnur þung frumefni einnig verið notuð. Fyrir sumar 6XXX málmblöndur (stundum með töluverðu Mn) er (Fe+Mn):Si hlutfallið notað sem viðmiðun. Þessi hlutföll er síðan hægt að bera saman við þau sem þekkt eru fyrir Fe-innihaldandi millimálma.
β-fasi (Al₅(FeMn)Si eða Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si hlutfall ≈ 2. α-fasi (Al₁₂(FeMn)₃Si eða Al₈.₃(FeMn)₂Si): hlutfall ≈ 4–6, allt eftir samsetningu. Sérsniðinn hugbúnaður okkar gerir okkur kleift að setja þröskuld og flokka hverja ögn sem α eða β, og síðan kortleggja staðsetningu þeirra innan örbyggingarinnar (Mynd 4). Þetta gefur um það bil hlutfall af umbreyttu α í einsleitu efninu.
Mynd 4. (a) Kort sem sýnir α- og β-flokkaðar agnir, (b) dreifingarmynd af hlutföllum (Fe+Mn):Si.
Hvað gögnin geta sagt okkur
Mynd 5 sýnir dæmi um hvernig þessar upplýsingar eru notaðar. Í þessu tilviki benda niðurstöðurnar til ójafnrar upphitunar innan tiltekins ofns, eða hugsanlega að viðmiðunarhitastigið hafi ekki náðst. Til að meta slík tilvik rétt þarf bæði prófunarefni og viðmiðunarefni af þekktri gæðum. Án þessara er ekki hægt að ákvarða væntanlegt %α bil fyrir þá málmblöndusamsetningu.
Mynd 5. Samanburður á %α í mismunandi hlutum illa skilvirks einsleitingarofns.
Birtingartími: 30. ágúst 2025
