Si proprietates mechanicae extrusionum non sunt quales exspectantur, attentio plerumque in compositionem initialem massae ligneae vel in condiciones extrusionis/maturationis dirigitur. Pauci dubitant num ipsa homogenizatio problema esse possit. Re vera, stadium homogenizationis essentiale est ad extrusiones altae qualitatis producendas. Si gradus homogenizationis non recte moderatur, haec ducere potest:
●Pressio eruptionis aucta
●Plura vitia
●Texturae striatae post anodisationem
● Celeritas extrusionis inferior
● Proprietates mechanicae malae
Duo proposita principalia homogenizationis habet: refinationem compositorum intermetallicorum ferrum continentium, et redistributionem magnesii (Mg) et silicii (Si). Microstructuram lingotis ante et post homogenizationem examinando, praedici potest utrum lingo bene se gerat per extrusionem.
Effectus Homogenizationis Billet in Durescentiam
In extrusionibus 6XXX, robur ex phasibus Mg et Si divitibus, quae per senescentem formantur, provenit. Facultas harum phaserum formandarum a collocatione elementorum in solutionem solidam antequam senescentem incipiat pendet. Ut Mg et Si tandem pars solutionis solidae fiant, metallum celeriter supra 530°C extingui debet. Temperaturis supra hoc punctum, Mg et Si naturaliter in aluminium dissolvuntur. Attamen, per extrusionem, metallum supra hanc temperaturam tantum per breve tempus manet. Ut omne Mg et Si dissolvantur, particulae Mg et Si relative parvae esse debent. Infeliciter, per fusionem, Mg et Si praecipitant ut frusta Mg₂Si relative magna (Fig. 1a).
Cyclus homogeneizationis typicus pro segmentis 6060 est 560°C per duas horas. Per hoc processum, cum segmentum supra 530°C diu maneat, Mg₂Si dissolvitur. Refrigerando, iterum praecipitat in distributione multo subtiliore (Fig. 1c). Si temperatura homogeneizationis non satis alta est, aut tempus nimis breve est, aliquae magnae particulae Mg₂Si remanebunt. Cum hoc fit, solutio solida post extrusionem minus Mg et Si continet, ita ut impossibile sit formare praecipitationes durascentium altas densitatis — quod ad proprietates mechanicas reductas ducit.
Fig. 1. Micrographa optica laminarum 6060 politarum et 2% HF corrosarum: (a) fusarum, (b) partim homogenearum, (c) plene homogenearum.
Munus Homogenizationis in Intermetallicis Ferrum Continentibus
Ferrum (Fe) maiorem vim in tenacitatem fracturae quam in robore habet. In mixturis 6XXX, phases Fe solent β-phases (Al₅(FeMn)Si vel Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) formare durante fusione. Hae phases magnae, angulares sunt, et extrusionem impediunt (in Figura 2a illustratum). Durante homogenizatione, elementa gravia (Fe, Mn, etc.) diffunduntur, et magnae phases angulares minores et rotundiores fiunt (Figura 2b).
Ex solis imaginibus opticis, difficile est varias phases distinguere, et impossibile est eas certo quantificare. Apud Innoval, homogenizationem billettarum quantificamus utens nostra methodo interna detectionis et classificationis proprietatum (FDC), quae valorem %α pro billettis praebet. Hoc nobis permittit qualitatem homogenizationis aestimare.
Fig. 2. Micrographa optica tabularum (a) ante et (b) post homogenizationem.
Methodus Detectionis et Classificationis Proprietatum (FDC)
Figura 3a exemplum politum per microscopiam electronicam scandentem (SEM) analysatum ostendit. Deinde ars liminalis grisei adhibetur ad intermetallica separanda et identificanda, quae in Figura 3b alba apparent. Haec ars permittit analysin arearum usque ad 1 mm², quod significat plus quam 1000 singulares proprietates simul analyzari posse.
Fig. 3. (a) Imago electronica retrodispersa lingotis 6060 homogeneizati, (b) notae singulares ex (a) identificatae.
Compositio Particularum
Systema Innoval detectore dispersionis energiae radiorum X (EDX) Xplore 30 ab Oxford Instruments fabricato instructum est. Hoc permittit collectionem automaticam celerem spectrorum EDX ex quolibet puncto identificato. Ex his spectris, compositio particularum determinari potest, et proportio relativa Fe:Si inferri.
Pro quantitate Mn vel Cr mixturae, alia elementa gravia quoque includi possunt. Pro quibusdam mixturis 6XXX (interdum cum Mn significativo), proportio (Fe+Mn):Si ut exemplar adhibetur. Hae proportiones deinde cum illis intermetallicorum Fe continentium notorum comparari possunt.
β-phasis (Al₅(FeMn)Si vel Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si proportio ≈ 2. α-phasis (Al₁₂(FeMn)₃Si vel Al₈.₃(FeMn)₂Si): proportio ≈ 4–6, secundum compositionem. Nostra programmatura propria nobis permittit limen constituere et singulas particulas ut α vel β classificare, deinde earum positiones intra microstructuram mappare (Fig. 4). Hoc dat approximatam proportionem α transformati in massa homogeneizata.
Fig. 4. (a) Tabula geographica particulas α- et β-classificatas ostendens, (b) diagramma dispersionis proportionum (Fe+Mn):Si.
Quod Data Nobis Dicere Possunt
Figura V exemplum ostendit quomodo haec informatio adhibeatur. Hoc in casu, eventus indicant calefactionem non uniformem intra fornacem specificam, vel fortasse temperaturam constitutam non attingi. Ad tales casus recte aestimandos, et lingotes probati et lingotes referentiales qualitatis notae requiruntur. Sine his, expectata scala %α pro illa compositione mixturae constitui non potest.
Fig. 5. Comparatio %α in diversis sectionibus fornacis homogeneizationis male functionantis.
Tempus publicationis: XXX Augusti, MMXXXV
