Einschlüsse in Aluminiumbarren für die Extrusion

 

Nichtmetallische Einschlüsse in Aluminium

Das Vorhandensein von nichtmetallischen Einschlüssen in Aluminiumbarren zum Pressen ist üblich. Nichtmetallische Einschlüsse können in jedem Barren gefunden werden, unabhängig von den verwendeten technologischen Methoden des Schmelzens und Gießens..

Normalerweise alle ungelösten Fremdpartikel, die in Gussmetall vorhanden sind, werden Einschlüsse genannt. Nichtmetallische Einschlüsse in gegossenen Barrensäulen beeinträchtigen deren Herstellbarkeit während des Pressens, endgültige mechanische Eigenschaften und Aussehen. Daher ist die Verringerung der Anzahl von Einschlüssen in Barren – Rohlingen für das Pressen – ein wichtiger Bestandteil der Qualitätskontrolle während ihrer Herstellung..

Woher kommen nichtmetallische Einschlüsse?

Bekannte mehrere Typen nichtmetallische Einschlüsse in Aluminiummasten, wie Aluminiumoxide, Magnesiumoxide, Ofenauskleidung Partikel, Spinelle und Karbide. Der Haupteinfluss auf die Qualität von Gussmetall, einschließlich, Barren-Säulen zum Pressen, seine Mikrostruktur darstellen, Homogenität, chemische Zusammensetzung und Verschmutzungsgrad bzw, wenn du möchtest, Reinheitsgrad.

Faktoren, die Reinheit definieren und, daher, Qualität von geschmolzenem Aluminium sind:

• der Gehalt an Verunreinigungen von Alkalimetallen;
• feste Verschmutzung (Einschlüsse);
• Das Qualitätsniveau der Schmelze wird durch drei Verschmutzungsarten bestimmt [1.

Form und Größe der Einschlüsse

Einschlüsse in Aluminiumschmelzen umfassen verschiedene Formen, wie Filme, einzelne Partikel und agglomerierende Einschlüsse von Oxiden, Nitride, Boride, Karbide und andere Kombinationen von Elementen, z.B, Chloride und CaS.

Die Größe dieser Einschlüsse kann von wenigen Mikrometern bis zu einem halben Millimeter variieren.. Anzahl der Einschlüsse, die in einem Kilogramm Aluminiumschmelze enthalten sein können, können Hunderte bis mehrere Tausend betragen. Diese Einschlüsse können die Ursache für verschiedene Defekte sein., reduzieren die mechanischen Eigenschaften von Produkten und die Qualität ihrer Oberfläche.

Schaden von Einschlüssen in Aluminium

Wenn diese Einschlüsse nicht aus der Schmelze entfernt werden, Sie treten nach dem Härten auf und führen zu vielen Mängeln im Endprodukt, wie andere Industriematerialien

• “Einstiche” in Folie,
• Oberflächenfehler von Walzprodukten,
• Risse in Barren,
• schlechte Bearbeitbarkeit,
• Pressfehler,
• erhöhter Verschleiß von Extrusionswerkzeugen etc..

Arten von nichtmetallischen Einschlüssen in Aluminium

In der Aluminiumschmelze gibt es verschiedene Arten von Einschlüssen – metallische und nichtmetallische.. Sie werden normalerweise mit einem optischen Mikroskop gesehen.. Typische nichtmetallische Einschlüsse sind (Tabellen 1 und 2) [1, 2]:

• Das Hauptproblem von Aluminiumschmelzen sind gerade nichtmetallische Einschlüsse [3]₂Ö₃, MgO;
• Karbide (SiC, Al3C4, TiC);
• Spinelle (Al₂MgO₄, MgO);
• Boride (TiB₂);
• Intermetalle (MnAl3, FeAl3);
• Nitride (AlN);
• exogene feuerfeste Einschlüsse (Eisenoxide und/oder -karbide)., Silizium, Aluminium, usw.).

Tabelle 1 – Eigenschaften von Einschlüssen, die häufig in Aluminiumlegierungen gefunden werden [2]

Tabelle 2 – Typische Einschlüsse in Aluminiumlegierungen [1]
(D – Durchmesser, dass mit zunehmender Breite des Profils die Toleranzen dafür zunehmen – Dicke und l – Länge der Einschlüsse)

Quellen nichtmetallischer Einschlüsse in Aluminium

Einschlussquellen in geschmolzenem Aluminium in verschiedenen Produktionsstufen sind:

• Bauxit in der Elektrolysezelle;
• Aluminiumschrott beim Umschmelzen;
• feuerfeste Materialien für Öfen und andere Schmelzgeräte;
• atmosphärische Luft beim Legieren und Schmelzfluss zur Gießmaschine;
• die Einführung eines Stabes zum Mahlen von Getreide;
• Rühren der Schmelze.

Aluminiumoxide

Diese Art des Einschlusses ist bei allen Aluminiumlegierungen am häufigsten.. Es gibt zwei Arten von Aluminiumoxidstrukturen - Alpha und Gamma., sowie seine amorphe Form. Sie können unter einem Röntgenmikroskop unterschieden werden..

Aluminiumoxid wird am häufigsten als Film oder Gruppe von Filmen kleiner als gefunden 1 Mikron und Durchmesser von 10 zu 1000 Mikron. In diesen Filmen werden unter dem Elektronenmikroskop oft andere Elemente gefunden., wie Magnesium, Zink, Mangan und Eisen.

Es gibt drei Hauptquellen von Aluminiumoxid in der Aluminiumschmelze:

• aus Aluminiumerzen während der Aluminiumelektrolyse - in Form von dünnen Filmen oder dicken Agglomeraten;
• aus Kontakt der Aluminiumschmelze mit der Atmosphäre;
• aus der Reaktion der Schmelze mit der Auskleidung des Ofens und anderer Schmelzgeräte - rötliche oder braune Oxide.

Bild 1 – Aluminiumoxidfilm [1]

Spinelle

Spinelle enthalten Einschlüsse von Al₂MgO₄ einfache Oxide. Besonders in Aluminium-Magnesium-Legierungen der 5xxx-Reihe sind davon viele vorhanden.. Sie sehen aus wie schwarze oder braune dicke Filme, die in ihrer Dicke variieren 10 zu 500 Mikron, sowie längliche große Teilchen. Diese Einschlüsse nehmen an Größe zu., wenn die Schmelze bei hoher Temperatur oxidiert wird. Außerdem, Spinelle sind aufgrund ihrer hohen Härte und Größe als schädliche Einschlüsse bekannt - sie beschädigen die Extrusionsdüse.

Bild 2 – Aluminiumoxid-Claster [1]

Boriden

Boride sind kleine Einschlüsse, die in der Regel in rechteckigen oder sechseckigen Clustern von unterschiedlicher Größe zu finden sind 1 zu 50 Mikron. Die Menge an Boriden nimmt zu, wenn der Modifizierungsstab vor dem Gießen der Säulen in die Aluminiumschmelze eingebracht wird. Sollte in Betracht gezogen werden, was ist in der schmelze von aluminiumschrott, z.B, Aluminiumprofile, einige Boride sind bereits vorhanden, die mit jedem neuen Umschmelzen von Schrott zunimmt (Abb 3). Es gibt verschiedene Arten von Boriden – feste Einschlüsse – wie TiB₂, VB₂ und ZrB₂, die schwer voneinander zu unterscheiden sind.

Bild 3 – Ti𝐵2 [1]

Eine Quelle:

1. Ghadir Razaz – Gießpraxis beeinflusst die Einschlussverteilung in Al-Blöcken – Universität Karlstad, 2012.
2. Aluminium und Aluminiumlegierungen /ed. J.R. Davis – ASM-Spezialhandbuch – 1996