Anodisierungsfehler 

Eloxieren von Aluminium: die Rolle der Gussstruktur des Knüppels

Mikrostruktur als Fehlerquelle in eloxierten Profilen

Merkmale der Mikrostruktur des Materials Aluminiumprofile – Aluminiumlegierungen – sind sehr häufig die Ursache für die Heterogenität des Aussehens ihrer eloxierten Oberfläche. Die Gründe für diese Heterogenität des Gefüges sind Verstöße gegen die Technologie zur Herstellung von Aluminiumprofilen – aus Gussbarren-Säulen, aus denen die Rohlinge für die Strangpresse geschnitten werden und bis hin zur Wärmebehandlungstechnik beim Abschrecken auf der Presse und im Warmauslagerungsofen. Die Gründe für diesen Mangel liegen in der Technologie der Herstellung von Profilen., und es erscheint bereits beim Eloxieren.

Die Hauptursachen für Probleme, die mit der Mikrostruktur von Aluminiumprofilen zusammenhängen, sind:

  • umgekehrte (umgekehrte) Segregation von Legierungselementen im Barren;
  • unvollständige Homogenisierung der Barrenstruktur;
  • inhomogene Rekristallisation des verformten Korngefüges entlang des Profilschnitts;
  • unvollständige oder inhomogene Aushärtung von Profilen auf der Presse;
  • Verstöße gegen die Technologie der künstlichen Alterung von Profilen (Unteralterung oder Überalterung);
  • hoher Gehalt an solchen Verunreinigungen, wie Zink, Eisen, Kupfer.

Produktionstechnologie von eloxierten Aluminiumprofilen

Die Mikrostruktur von Aluminiumprofilen und die spätere Oberflächenqualität nach ihrer Eloxierung hängt während ihrer gesamten Herstellung von verschiedenen technologischen Parametern ab:

  • Chargenqualität und Schmelzverarbeitung;
  • Gießen von Barren-Säulen;
  • Blockhomogenisierung;
  • Barrenheizung;
  • Profilextrusion;
  • Härten von Profilen auf der Presse;
  • künstliche Alterung von Profilen;
  • Profiloberflächenvorbereitung (Entfetten, – Wäscht, Beleuchtung);
  • Eloxieren von Profilen und Füllen der Poren der Eloxalbeschichtung.

Das Schema der Temperaturänderung bei der Herstellung von Aluminiumprofilen ist in der Abbildung dargestellt. 1. Temperaturwert, die Dauer der Exposition damit, sowie die Geschwindigkeit seiner Änderung beim Aufheizen und Abkühlen sind die wichtigsten technologischen Parameter, die die Gefügeausbildung fertiger Aluminiumprofile beeinflussen.

Bild 1 - Temperaturwechsel während der Produktion
eloxierte Aluminiumprofile

Es werden Aluminiumprofile hergestellt, allgemein, aus Legierungen der Serie 6xxx, in denen die Hauptlegierungselemente Magnesium und Silizium sind. Die Intervalle des Gehalts dieser Elemente in den gängigsten Aluminiumlegierungen in Europa und den USA sind in der Abbildung dargestellt. 2.

Bild 2 – Beliebte Legierungen für die Herstellung von Aluminiumprofilen

Von Legierungen 6060 und 6063 (ähnlich wie inländisch AD31) produzieren fast alle Profile für Fensterrahmen und Türen, sowie Vorhangfassaden, lichtdurchlässig und belüftet. Es wird Legierung 6005A verwendet, wenn eine etwas höhere Festigkeit erforderlich ist. Legierungen 6061 (33 n. Chr.) und 6082 (AD35) wird häufiger für tragende Gebäudekonstruktionen verwendet, die eine erhöhte Kraft erfordern. Die Vergleichsfestigkeit verschiedener Aluminiumlegierungen ist in der Abbildung dargestellt. 3.

Bild 3 – Vergleichsfestigkeit von Aluminium-Knetlegierungen

Ingot Reverse Segregation Zone

Bei der Kristallisation von Aluminiumbarren aus Aluminiumlegierungen entsteht zwangsläufig eine Randschicht mit einem hohen Gehalt an Legierungselementen und Verunreinigungen.. Diese Schicht wird als Zone der umgekehrten Segregation bezeichnet.. Im Fall von, z.B, legierte Barren 6060 es hat einen hohen Magnesiumgehalt, Silizium und Eisen (Abb 4).


Bild 4 – Mikrostruktur einer Barrensäule aus einer 6xxx-Aluminiumlegierung

Das moderne Verfahren zum Gießen von Barrensäulen ist das sogenannte "Hot-Top" -Verfahren (Abbildung 5). Die Abbildung zeigt ein Gießschema nach dem Hot-Top-Verfahren am Beispiel eines Barrenpfeilers. Moderne Gießereimaschinen können mehrere Dutzend gleichzeitig gießen, und sogar mehr als hundert, Das Hot-Top-System ermöglicht eine dichtere Platzierung der Formen.


Bild 5 – Gießen einer Barrensäule im Hot-Top-Verfahren

Merkmale des Gießens von Barren nach diesem Verfahren - Begrenzung der Wärmeübertragung von der Oberseite der Schmelze, sowie der Einsatz von Formschmiersystemen mit einem Gemisch aus Gas und Spezialöl sorgen für eine Mindestdicke der Rückseigerungsschicht außerhalb der Barren (Abb 6).

Bild 6 – Umgekehrte Seigerungszone in Barrensäulen aus Legierung 6060
beim Gießen von Masten im Hot-Top-Verfahren

Bei Verstößen gegen die Presstechnik kann das Metall dieser Trennschicht in das fertige Aluminiumprofil gelangen (vgl. Teil 2). Da sich seine chemische Zusammensetzung erheblich von der chemischen Zusammensetzung des Grundmetalls unterscheidet, dann verursacht dies verschiedene Arten von Heterogenität in den Eigenschaften der Profile, einschließlich, ungleichmäßiges Aussehen der eloxierten Oberfläche.

Bild 7 – Die Entmischungsschale des Werkstücks wird in ihrem hinteren Teil gesammelt.
Wenn der Pressrückstand zu dünn ist (weniger als 15 % Werkstücklänge)
Material der Rückwärtsseigerungszone kann in das Profil fallen

Homogenisierung von Barren

Ein wichtiger technologischer Schritt ist die Homogenisierung von Barren. Es besteht darin, die Barren auf einer Temperatur von ca 580 °С innerhalb weniger Stunden und ausreichend schnelle forcierte Abkühlung (vgl. Bild 1).

Beim Homogenisieren von Barren ist Folgendes zu beachten:

  • Die vollständigste Umwandlung von AlFeSi-Partikeln von der Beta-Phase in die Alpha-Phase. Dabei findet ein Übergang von großen groben Partikeln zu kleineren und runderen statt (Abb. 8).
  • Der hohe Umwandlungsgrad der AlFeSi-Partikel von der Beta-Phase in die Alpha-Phase wirkt sich günstig auf die Kompressibilität des Werkstücks aus, sowie auf die Qualität der Eloxaloberfläche durch gleichmäßigeres und gleichmäßigeres alkalisches Ätzen der Profiloberfläche.
  • Über die Größe und Verteilung intermetallischer Teilchen, z.B, Teilchen Mg2Und, beeinflusst die Haltezeit der Barren bei der Homogenisierungstemperatur, sowie die Abkühlgeschwindigkeit von Barren nach der Homogenisierung. beispielsweise, für Legierungsbarren 6060 Die optimalen Homogenisierungsparameter sind: Homogenisierungstemperatur 585 ºS, Bei dieser Temperatur ca. 5 Stunden und Abkühlung nach der Belichtung mit einer Rate von ca. 300 ºС pro Stunde in einer speziellen Kühlkammer.

Bild 8 – Schleifen und Verrunden von Eisenpartikeln
Gusslegierungsstruktur 6060 B. durch Barrenhomogenisierung

Cm. Fortsetzung:

  • Teil 2: Einfluss von Düsendesign und Extrusionstechnologie;
  • Teil 3: Einfluss der chemischen Zusammensetzung des Werkstückstoffes.

Eine Quelle:

1. Tom Haug, Hydro-Aluminium, IHAA-Symposium 2014, New York