Extrudierte Profilfehler 

Mängel an Aluminiumprofilen: Extrusionspressbedingt

 

Einführung

Wir haben versucht, möglichst viele Informationen zu Oberflächenfehlern von Aluminium-Strangpressprofilen aus weichen und mittelfesten Aluminiumlegierungen wie z 6060, 6063, 6005EIN, 6061 und 6082. Eigenschaften der Oberflächenbeschaffenheit von Profilen aus hochfesten Aluminiumlegierungen, wie Legierungen der 2xxx, 5xxx- und 7xxx-Serie, können aufgrund ihrer hohen Legierung und Besonderheiten ihrer Herstellungstechnologie auch ihre eigenen Fehlertypen haben [1, 2].

Die Fehlerklassifizierung basiert hauptsächlich auf der Klassifizierung von Oberflächenfehlern von der Quelle [3] und auch von der Quelle [4]. Begriffe und Definitionen werden in Übereinstimmung mit dem Dokument [5] gebracht.. Die Beschreibungen und Abbildungen von Mängeln werden entsprechend den Quellen ergänzt und erweitert 1,2, 6-10.

Alle vorgestellten Oberflächenfehler werden aufgrund ihres Auftretens in drei Abschnitte eingeteilt:

  • Strangpressbedingte Oberflächenfehler – Teil 1, siehe unten.
  • Metallurgisch bedingte Oberflächenfehler – Teil 2, demnächst.
  • Mechanisch bestimmte Oberflächenfehler – Teil 3, demnächst.

Teil 1: Extrusionspressbedingte Oberflächendefekte

1.1 Pickups (Abholungen, Tonabnehmer)

Kleine Partikel aus Aluminium und Aluminiumoxiden, die von der Oberfläche des Aluminiumprofils abgerissen wurden und sich später wieder auf dessen Oberfläche absetzten. Sie haben die Form eines Kommas oder Kometen, die in Extrusionsrichtung orientiert sind. Kann im Zusammenhang mit der “sterben Linien” defekt [4].

Zerrissen, kommaartige Flecken auf der Oberfläche von extrudierten Produkten durch eine lokale Materialablagerung auf der Oberfläche der Matrize [5].

Bild 1 – Schematische Darstellung der “Abholungen” defekt [4]


Abbildung 2 – „Kometenschweif“-Auftritt des “Abholungen” Defekt [3]


Abbildung 3 – Modell des „Pick-up“-Fehlers [7]

1.2 Werkzeuglinien

In Extrusionsrichtung verlaufende Nuten, die oft an Stellen enden, an denen Aluminiummaterialpartikel haften. Kann im Zusammenhang mit „Pick-ups“-Defekt auftreten [4].

Kontinuierliche Längslinie, die auf einem extrudierten Produkt durch geringfügige Unregelmäßigkeiten und/oder den Aufbau von Aluminium- oder nichtmetallischen Einschlüssen auf den Auflageflächen der Matrize gebildet wird [5].

Mikrodüsenlinien. Auch bei optimaler Düsenlagerlänge und Extrusionstemperatur, zusammen mit hochglanzpolierten Matrizenlagern, Die Linien werden immer noch beobachtet. Diese Matrizenlinien sind feiner und flacher und werden als Mikro Werkzeuglinien [3].


Bild 4 – Schematische Darstellung der “sterben Linien” defekt [4]


Bild 5 – Düsenlinien und Mikrodüsenlinien [3]

1.3 Lagerstreifen

In Extrusionsrichtung verlaufende helle oder dunkle Streifen. Der übliche Grund ist eine zu abrupte Längenänderung des Matrizenlagers [1, 4].

Längsverfärbung, typischerweise leichter als das umgebende Metall, was durch ungleichmäßige Abkühlung entstehen kann, bei großen Wanddickenänderungen. Breite Streifen werden oft bezeichnet “Streifen” [5].


Abbildung 6 – Schematische Darstellung der “sterbensbedingte Streifen” defekt [4]


Abbildung 7 – sterbensbedingte Schlieren [3]

Abbildung 8 – Schwankungen der Lagerlängen an den Verbindungsstellen müssen gut ausgeglichen werden, um Schlierenbildung zu vermeiden.
Drei verschiedene Arten von Mischprozessen [1]

1.4 Kammer- und Stegmarkierungen

In Extrusionsrichtung verlaufende Schlieren im Bereich von Profilquerschnittsänderungen (Stege, Hohlkammern, etc.) in konvexer Form / konkave Ausbuchtungen oder durch unterschiedliche Reflexionen der Strangoberfläche aufgrund von Strukturunterschieden [4].


Abbildung 9 – Schematische Darstellung der “Kammer- und Stegmarkierungen” defekt [4]


Abbildung 10 – Kammer- und Stegmarkierungen [3]

1.5 Längsextrusion erscheinen Schlieren (wFeldlinien, Ladungsschweißungen)

In Extrusionsrichtung verlaufende schmale Streifen, je nach Lichtverhältnissen, heller oder dunkler als der Rest des Materials. Längspressnahtabdrücke sind prozessbedingt und unvermeidbar, aber ihr Ausmaß kann beeinflusst werden [4].

Abbildung 11 – Schematische Darstellung der “Längsextrusion scheint Streifen” defekt [4]


Abbildung 12 – Eine Längsextrusion scheint auf 6063 Profil [1]

1.6 Stirnseitenfehler (Querschweißfehler)

Parabelförmiger Defekt, der durch Oxide und Schmiermittel von der Knüppelendfläche verursacht wird, die eingeschlossen werden, wenn zwei Knüppel während der Knüppel-zu-Knüppel-Extrusion verschweißt werden, was zu schlechten Schweißnähten führt [5].


Abbildung 13 – Schematische Darstellung des Fehlers „Quernaht“ [4]


Abbildung 14 – Eine Querschweißnaht [8]

1.7 Backend defekt

Kegelförmiger Defekt, der durch Oberflächenverunreinigungen und Oxide entsteht, die sich vor dem vorrückenden Extrusionskissen aufgrund von Behälterreibung aufbauen, was zu einer ringförmigen Trennung im hinteren Teil des Extrudats führt [5].

Abbildung 15 – Schematische Darstellung des „Back-End“-Defekts [4]


Abbildung 16 – Ein Backend-Defekt [8]

1.7 Geschwindigkeit ​Risse (Geschwindigkeitsriss)

Risse in der Strangoberfläche meist quer zur Pressrichtung verlaufend, an den Strangkanten in einem Winkel (45º) zur Extrusionsrichtung, im Extremfall tannenähnliche Risse [4].

Querflächige Risse, vorzugsweise in Eckradien oder Enden eines Profils, verursacht durch lokalisierte hohe Temperatur [5]

Abbildung 17 – Schematische Darstellung der “Geschwindigkeitsrisse” defekt [4]


Abbildung 18 – Geschwindigkeitsrisse [3]

1.8 BListener

In Extrusionsrichtung linienförmig oder unregelmäßig angeordnete Blasen unterschiedlicher Größe [4].

Erhöhte Stelle, innen hohl, an der Oberfläche von Produkten, verursacht durch das Eindringen von Luft in einen Untergrundbereich. Ein Hohlraum, der aus einer geplatzten Blase resultiert, wird oft als Hohlraum bezeichnet “Schlagloch” [5].

Abbildung 19 – Schematische Darstellung der “Blasen” defekt [4]


Abbildung 20 – Eine große Blase und kleine Blasen [3]


Abbildung 21 – Ein Blasloch [3]

1.9 Oberflächenwelligkeit

In kurzen Abständen kann über die gesamte Stranglänge eine Oberflächenwelligkeit auftreten. Der Fehler kann auf der gesamten Strangoberfläche, aber auch auf einer oder mehreren Teilflächen auftreten. Tritt in der Regel in Legierungen auf, die leicht extrudiert werden können [4].

Abbildung 22 – Schematische Darstellung der “Oberflächenwelligkeit” defekt [4]


Abbildung 23 – Oberflächenwelligkeit [4]


Abbildung 24 – Wellenbildung durch falschen Metallfluss durch die Matrize [10]

1.10 Rattermarken

Markierungen auf der Oberfläche des Strangs wiederholen sich in mehr oder weniger gleichen Abständen. Dieser Fehler ist typisch für niedrig legierte Strangpresslegierungen, die eine sehr hohe Extrudierbarkeit aufweisen [4].

Regelmäßig angeordnete oberflächliche Markierungen, quer zur Extrusionsrichtung, erzeugt durch Vibration zwischen dem Metall und der Arbeitsfläche während der Fertigung [5].

Abbildung 25 – Schematische Darstellung der “Rattermarken” defekt [4]

1.11 Stop-Marke des Umkippens

Kreisring quer zur Pressrichtung (im Bereich der Querpressnaht) für Strangpressen [4].

Abbildung 26 – Schematische Darstellung der “Stoppmarke des Umkippens” defekt [4]

Abbildung 27 – Ein Stoppzeichen des Umkippens [4]

1.12 Rastmarken (Stoppmarken)

Der Ring mit unterschiedlichen Aussparungen quer zur Pressrichtung kann an beliebiger Stelle des Stranges auftreten [4].

Das bandartige Muster um den gesamten Umfang eines extrudierten Abschnitts und senkrecht zu seiner Länge, verursacht durch eine abrupte Änderung eines Extrusionsparameters während des Prozesses. Wenn der Extrusionsprozess abrupt unterbrochen wird, dann der Begriff “Stoppmarke” wird genutzt. [5].


Abbildung 28 – Schematische Darstellung der “Einrast- (Stopp-) Markierungen” defekt [4]


Abbildung 29 – Ein „Haltemarken“-Defekt [6]

1.13 Brauch die

Die Abweichung vom gewünschten Querschnitt aufgrund des Fehlens eines bestimmten Teils des verwendeten Extrusionswerkzeugs oder des Verschiebens von Teilen eines komplexen Extrusionswerkzeugs [3].

Abbildung 30 – Schematische Darstellung der “gebrochen sterben” Defekt [4]:

links – Verschiebung von Teilen der Bullauge-Extrusionsdüse;
rechts – ein Riss in der massiven Extrusionsmatrize

Fazit

Höchstwahrscheinlich, mit aller Sorgfalt bei der Erstellung dieses Dokuments, Wir haben keine vollständige Klassifizierung von Fehlern in Aluminiumprofilen aus 6xxx-Aluminiumlegierungen erreicht. Auch einige Fehler sind unvermeidlich. Deswegen, Wir bitten Benutzer dieser Arbeit, Vorschläge zu senden, Ergänzungen und eventuelle Kritik an der E-Mail info@aluminium-guide.com. Dies wird helfen, die notwendigen Verbesserungen in einer späteren Neuauflage vorzunehmen.

RReferenzen

  1. P. K. Saha, Aluminium-Extrusionstechnologie – ASM International, 2000.
  2. Extrusion von Aluminiumlegierungen / T. Sheppard – Springer Science+Business Media Dordrecht, 1999
  3. Grundlagen zu Extrusionsdefekten & Lösungen für optimales Finish / J. Fourmann – Rio Tinto – 2017
  4. Merkmale von Aluminium-Strangpreβprofilen – IWK, Aachen, 2001
  5. GAG-Leitfaden 001, Begriffe und Definition – 2011.
  6. Produktfehler beim Aluminiumstrangpressen und ihre Auswirkungen auf die Betriebskosten / A. F. M. Arif et al, KFUPM, Saudi Arabien, 2002.
  7. 7. Oberflächenqualität von Aluminium-Strangpressprodukten / X. Ma, Doktorarbeit – Universität Twente, Die Niederlande, 2011
  8. Fehleranalyse beim Anodisieren / Barry R. Ellard – ET 2000 – 2000
  9. Erkennung und Vermeidung von Fehlern an eloxierten Aluminiumteilen / T. Kurz – Metal Finishing Information Service Ltd – 2003.
  10. Pflege von Aluminium – https://www.hulamin.com – 2021