თუ ექსტრუზიის მექანიკური თვისებები მოსალოდნელი არ არის, ყურადღება, როგორც წესი, კონცენტრირდება ნაჭრის საწყის შემადგენლობაზე ან ექსტრუზიის/დაძველების პირობებზე. ცოტას თუ უჩნდება კითხვა, შეიძლება თუ არა ჰომოგენიზაცია თავად იყოს პრობლემა. სინამდვილეში, ჰომოგენიზაციის ეტაპი გადამწყვეტია მაღალი ხარისხის ექსტრუზიის წარმოებისთვის. ჰომოგენიზაციის ეტაპის სათანადოდ კონტროლის შეუძლებლობამ შეიძლება გამოიწვიოს:
● გაზრდილი გარღვევის წნევა
●მეტი დეფექტი
● ანოდირების შემდეგ ზოლიანი ტექსტურები
● დაბალი ექსტრუზიის სიჩქარე
● ცუდი მექანიკური თვისებები
ჰომოგენიზაციის ეტაპს ორი ძირითადი დანიშნულება აქვს: რკინის შემცველი ინტერმეტალური ნაერთების რაფინირება და მაგნიუმის (Mg) და სილიციუმის (Si) გადანაწილება. ჰომოგენიზაციამდე და მის შემდეგ ნაჭრის მიკროსტრუქტურის შესწავლით, შესაძლებელია იწინასწარმეტყველოთ, კარგად იმუშავებს თუ არა ნაჭერი ექსტრუზიის დროს.
ნაჭრების ჰომოგენიზაციის გავლენა გამკვრივებაზე
6XXX ექსტრუზიებში სიმტკიცე განპირობებულია Mg-ით და Si-ით მდიდარი ფაზებით, რომლებიც დაძველების დროს წარმოიქმნება. ამ ფაზების ფორმირების უნარი დამოკიდებულია ელემენტების მყარ ხსნარში მოთავსებაზე დაძველების დაწყებამდე. იმისათვის, რომ Mg და Si საბოლოოდ მყარი ხსნარის ნაწილი გახდეს, ლითონი სწრაფად უნდა გაქრეს 530°C-ზე მეტი ტემპერატურის შემდეგ. ამ წერტილზე მაღალ ტემპერატურაზე, Mg და Si ბუნებრივად იხსნება ალუმინში. თუმცა, ექსტრუზიის დროს, ლითონი ამ ტემპერატურაზე მაღლა მხოლოდ მცირე ხნით რჩება. იმისათვის, რომ უზრუნველყოფილი იყოს Mg-ის და Si-ის სრულად გახსნა, Mg-ის და Si-ის ნაწილაკები შედარებით პატარა უნდა იყოს. სამწუხაროდ, ჩამოსხმის დროს, Mg და Si ილექება შედარებით დიდი Mg₂Si ბლოკების სახით (სურ. 1ა).
6060 ზომის ნამსხვრევების ჰომოგენიზაციის ტიპიური ციკლი 560°C-ია 2 საათის განმავლობაში. ამ პროცესის დროს, რადგან ნამსხვრევების ტემპერატურა დიდი ხნის განმავლობაში 530°C-ზე მაღალია, Mg₂Si იხსნება. გაგრილებისას ის ხელახლა ილექება გაცილებით წვრილი განაწილებით (სურ. 1გ). თუ ჰომოგენიზაციის ტემპერატურა საკმარისად მაღალი არ არის ან დრო ძალიან მოკლეა, Mg₂Si-ის დიდი ნაწილაკები დარჩება. როდესაც ეს მოხდება, ექსტრუზიის შემდეგ მყარი ხსნარი შეიცავს ნაკლებ Mg-ს და Si-ს, რაც შეუძლებელს ხდის გამკვრივების მაღალი სიმკვრივის ნალექების წარმოქმნას, რაც იწვევს მექანიკური თვისებების შემცირებას.
სურ. 1. გაპრიალებული და 2%-იანი HF-ით გრავირებული 6060 ნატეხების ოპტიკური მიკროგრაფიები: (ა) ჩამოსხმული, (ბ) ნაწილობრივ ჰომოგენიზებული, (გ) სრულად ჰომოგენიზებული.
ჰომოგენიზაციის როლი რკინის შემცველ ინტერმეტალურ ნაერთებზე
რკინას (Fe) უფრო დიდი გავლენა აქვს მსხვრევაზე სიმტკიცეზე, ვიდრე სიმტკიცეზე. 6XXX შენადნობებში, Fe ფაზები ჩამოსხმის დროს β-ფაზის (Al₅(FeMn)Si ან Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) წარმოქმნიან. ეს ფაზები დიდია, კუთხოვანი და ხელს უშლის ექსტრუზიას (ხაზგასმულია ნახ. 2ა-ში). ჰომოგენიზაციის დროს მძიმე ელემენტები (Fe, Mn და ა.შ.) დიფუზირდება და დიდი კუთხოვანი ფაზები უფრო პატარა და მრგვალი ხდება (ნახ. 2ბ).
მხოლოდ ოპტიკური გამოსახულებებიდან რთულია სხვადასხვა ფაზების გარჩევა და მათი საიმედოდ რაოდენობრივი განსაზღვრა შეუძლებელია. Innoval-ში ჩვენ ვადგენთ ნაჭრების ჰომოგენიზაციას ჩვენი შიდა მახასიათებლების აღმოჩენისა და კლასიფიკაციის (FDC) მეთოდის გამოყენებით, რომელიც ნაჭრებისთვის %α მნიშვნელობას იძლევა. ეს საშუალებას გვაძლევს შევაფასოთ ჰომოგენიზაციის ხარისხი.
სურ. 2. ნატეხების (ა) ოპტიკური მიკროგრაფიები ჰომოგენიზაციამდე და (ბ) ჰომოგენიზაციის შემდეგ.
მახასიათებლების აღმოჩენისა და კლასიფიკაციის (FDC) მეთოდი
ნახ. 3ა გვიჩვენებს გაპრიალებულ ნიმუშს, რომელიც გაანალიზებულია სკანირებადი ელექტრონული მიკროსკოპიით (SEM). შემდეგ გამოიყენება ნაცრისფერი ტონების ზღურბლის ტექნიკა ინტერმეტალური ნაერთების გამოსაყოფად და იდენტიფიცირებისთვის, რომლებიც ნახ. 3ბ-ზე თეთრად ჩანს. ეს ტექნიკა საშუალებას იძლევა გაანალიზდეს 1 მმ²-მდე ფართობი, რაც ნიშნავს, რომ ერთდროულად შეიძლება გაანალიზდეს 1000-ზე მეტი ინდივიდუალური მახასიათებელი.
სურ. 3. (ა) ჰომოგენიზებული 6060 ბილეტის უკუგაფანტული ელექტრონული გამოსახულება, (ბ) (ა)-დან გამოვლენილი ინდივიდუალური მახასიათებლები.
ნაწილაკების შემადგენლობა
ინოვალური სისტემა აღჭურვილია Oxford Instruments Xplore 30 ენერგოდისპერსიული რენტგენის (EDX) დეტექტორით. ეს საშუალებას იძლევა EDX სპექტრების სწრაფად და ავტომატურად შეგროვების თითოეული იდენტიფიცირებული წერტილიდან. ამ სპექტრებიდან შესაძლებელია ნაწილაკების შემადგენლობის დადგენა და Fe:Si ფარდობითი თანაფარდობის გამოთვლა.
შენადნობის Mn-ის ან Cr-ის შემცველობიდან გამომდინარე, შეიძლება სხვა მძიმე ელემენტებიც შევიდეს. ზოგიერთი 6XXX შენადნობისთვის (ზოგჯერ მნიშვნელოვანი Mn-ით), (Fe+Mn):Si თანაფარდობა გამოიყენება როგორც საცნობარო მაჩვენებელი. ეს თანაფარდობები შემდეგ შეიძლება შევადაროთ ცნობილი Fe შემცველი ინტერმეტალური ნაერთების თანაფარდობებს.
β-ფაზა (Al₅(FeMn)Si ან Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si თანაფარდობა ≈ 2. α-ფაზა (Al₁₂(FeMn)₃Si ან Al₈.₃(FeMn)₂Si): თანაფარდობა ≈ 4–6, შემადგენლობის მიხედვით. ჩვენი მორგებული პროგრამული უზრუნველყოფა საშუალებას გვაძლევს დავაყენოთ ზღვარი და კლასიფიცირება გავუკეთოთ თითოეულ ნაწილაკს α ან β-ს, შემდეგ კი მათი პოზიციები მიკროსტრუქტურაში (სურ. 4). ეს იძლევა ტრანსფორმირებული α-ს დაახლოებით პროცენტულ მაჩვენებელს ჰომოგენიზებულ ნაჭუჭში.
სურ. 4. (ა) α- და β-კლასიფიცირებული ნაწილაკების რუკა, (ბ) (Fe+Mn):Si თანაფარდობების გაფანტვის დიაგრამა.
რა შეგვიძლია გვითხრათ მონაცემებმა
ნახ. 5 გვიჩვენებს მაგალითს, თუ როგორ გამოიყენება ეს ინფორმაცია. ამ შემთხვევაში, შედეგები მიუთითებს არათანაბარ გათბობაზე კონკრეტულ ღუმელში, ან შესაძლოა, რომ დაყენებული ტემპერატურა არ იქნა მიღწეული. ასეთი შემთხვევების სათანადოდ შესაფასებლად საჭიროა როგორც სატესტო, ასევე საცნობარო ნაჭრები ცნობილი ხარისხის. მათ გარეშე, ამ შენადნობის შემადგენლობის მოსალოდნელი %α დიაპაზონის დადგენა შეუძლებელია.
სურ. 5. %α-ს შედარება ცუდად მომუშავე ჰომოგენიზაციის ღუმელის სხვადასხვა მონაკვეთში.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 30 აგვისტო
