Ако механичка својства екструзија нису онаква каква се очекује, пажња се обично усмерава на почетни састав гредице или услове екструзије/старења. Мало људи се пита да ли сама хомогенизација може бити проблем. У ствари, фаза хомогенизације је кључна за производњу висококвалитетних екструзија. Неправилна контрола корака хомогенизације може довести до:
●Повећан пробојни притисак
●Више недостатака
●Текстуре са пругама након анодирања
●Нижа брзина екструзије
●Лоше механичке особине
Фаза хомогенизације има две главне сврхе: рафинирање интерметалних једињења која садрже гвожђе и прерасподелу магнезијума (Mg) и силицијума (Si). Испитивањем микроструктуре билета пре и после хомогенизације, може се предвидети да ли ће билет добро функционисати током екструзије.
Утицај хомогенизације гредица на очвршћавање
Код екструзија 6XXX, чврстоћа долази од фаза богатих Mg и Si које се формирају током старења. Способност формирања ових фаза зависи од стављања елемената у чврсти раствор пре почетка старења. Да би Mg и Si на крају постали део чврстог раствора, метал се мора брзо загрејати са температуре изнад 530 °C. На температурама изнад ове тачке, Mg и Si се природно растварају у алуминијуму. Међутим, током екструзије, метал остаје изнад ове температуре само кратко време. Да би се осигурало да се сав Mg и Si растворе, честице Mg и Si морају бити релативно мале. Нажалост, током ливења, Mg и Si се таложе као релативно велики блокови Mg₂Si (Сл. 1а).
Типичан циклус хомогенизације за греде од 6060 је 560 °C током 2 сата. Током овог процеса, пошто греда остаје изнад 530 °C дуже време, Mg₂Si се раствара. Након хлађења, поново се таложи у много финијој расподели (Сл. 1ц). Ако температура хомогенизације није довољно висока или је време прекратко, остаће неке велике честице Mg₂Si. Када се то деси, чврсти раствор након екструзије садржи мање Mg и Si, што онемогућава формирање велике густине талога који се очвршћавају, што доводи до смањења механичких својстава.
Сл. 1. Оптичке микрографије полираних и 2% HF-нагризаних 6060 гредица: (а) ливене, (б) делимично хомогенизоване, (ц) потпуно хомогенизоване.
Улога хомогенизације интерметалних једињења која садрже гвожђе
Гвожђе (Fe) има већи утицај на жилавост лома него на чврстоћу. У легурама 6XXX, Fe фазе имају тенденцију да формирају β-фазу (Al₅(FeMn)Si или Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) током ливења. Ове фазе су велике, угласте и ометају екструзију (истакнуто на слици 2а). Током хомогенизације, тешки елементи (Fe, Mn, итд.) дифундују, а велике угласте фазе постају мање и заобљеније (слика 2б).
Само на основу оптичких слика, тешко је разликовати различите фазе и немогуће их је поуздано квантификовати. У компанији Innoval, квантификујемо хомогенизацију билета користећи нашу интерну методу детекције и класификације карактеристика (FDC), која даје %α вредност за билете. Ово нам омогућава да проценимо квалитет хомогенизације.
Сл. 2. Оптичке микрографије обрадака (а) пре и (б) после хомогенизације.
Метода детекције и класификације карактеристика (FDC)
Слика 3а приказује полирани узорак анализиран скенирајућом електронском микроскопијом (СЕМ). Затим се примењује техника одређивања прага у сивим тоновима како би се раздвојили и идентификовали интерметални састојци, који на слици 3б изгледају бело. Ова техника омогућава анализу површина до 1 mm², што значи да се преко 1000 појединачних карактеристика може анализирати одједном.
Сл. 3. (а) Слика повратно расејаних електрона хомогенизованог 6060 билета, (б) идентификоване појединачне карактеристике из (а).
Састав честица
Систем Innoval је опремљен Oxford Instruments Xplore 30 енергетски дисперзивним X-зрацима (EDX). Ово омогућава брзо аутоматско прикупљање EDX спектара из сваке идентификоване тачке. Из ових спектара може се одредити састав честица и закључити релативни однос Fe:Si.
У зависности од садржаја Mn или Cr у легури, могу бити укључени и други тешки елементи. За неке 6XXX легуре (понекад са значајним Mn), однос (Fe+Mn):Si се користи као референца. Ови односи се затим могу упоредити са односима познатих интерметалних једињења која садрже Fe.
β-фаза (Al₅(FeMn)Si или Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): однос (Fe+Mn):Si ≈ 2. α-фаза (Al₁₂(FeMn)₃Si или Al₈.₃(FeMn)₂Si): однос ≈ 4–6, у зависности од састава. Наш прилагођени софтвер нам омогућава да поставимо праг и класификујемо сваку честицу као α или β, а затим мапирамо њихове положаје унутар микроструктуре (Сл. 4). Ово даје приближан проценат трансформисаног α у хомогенизованом обраду.
Сл. 4. (а) Мапа која приказује α- и β-класификоване честице, (б) дијаграм расејања односа (Fe+Mn):Si.
Шта нам подаци могу рећи
Слика 5 приказује пример како се ове информације користе. У овом случају, резултати указују на неуједначено загревање унутар одређене пећи или могуће да није достигнута задата температура. Да би се правилно проценили такви случајеви, потребни су и тестни и референтни бруси познатог квалитета. Без њих се не може утврдити очекивани опсег %α за тај састав легуре.
Сл. 5. Поређење %α у различитим деловима слабо ефикасне пећи за хомогенизацију.
Време објаве: 30. август 2025.
