Полосчатые дефекты анодированных алюминиевых профилей

Известный эксперт по анодированию алюминия A.W. Brace в своей классической книге «Дефекты анодного покрытия. Их причины и предотвращение» [1] приводит более 100 различных типов дефектов на алюминиевых анодированных изделиях – на прессованных профилях, катаных листах и литых деталях.

Дефекты анодированных профилей

По внешнему виду дефекты анодированных профилей обычно подразделяются на четыре основных категории [1, 2]:

  • Коррозионные дефекты
  • Следы механической обработки поверхности профиля (шлифования, обработки щетками и т. п.), а также следы от поврежденных или загрязненных поясков матрицы
  • Полосчатая неоднородность поверхностной структуры металла профиля
  • Неоднородность внешнего вида (пятна, поперечные полосы и т.п.)

Полосчатые дефекты анодирования

Дефекты анодированных профилей, которые связаны с неоднородностью структуры материала, являются, по-видимому, самыми распространенными среди типов других дефектов. Ниже представлены пять наиболее частых полосчатых дефектов анодированных профилей, причинами которых являются нарушения технологии прессования, а также технологии литья слитков:

  • Полосы, связанные с особенностями конструкции профиля
  • Полосы от продольных сварочных швов
  • Полосы от поперечных сварочных швов при стыке двух заготовок
  • Полосы от резкого изменения длины рабочих поясков матрицы
  • Полосы от попадания в профиль сегрегационного поверхностного слоя слитка.

Все эти дефекты проявляются в результате того, что различная металлургическая структура профиля по разному подвергается травлению, обычно, щелочному, при подготовке поверхности под анодирование.

Полосы, связанные с конструкцией профиля

Эти дефекты выглядят как светлые широкие полосы в направлении прессования, обычно в местах резкого изменения толщины стенки или при наличии стенок или ребер с противоположной стороны профиля (рисунок 1.1).


Рисунок 1 – Полосы, связанные с особенностями конструкции профиля [2]

 Продольные сварные швы

Полые профили из сплавов 6060/6063, а также других среднелегированных сплавов серии 6ххх, обычно прессуют на матрицах, которые имеют специальные сварочные камеры. Такими матрицами, например, являются так называемые матрицы портхол.

 

Рисунок 2 – Схема образования продольных сварных швов
в полом алюминиевом профиле [3]:
а) течение металла через порты и вокруг оправки;
б) зеркало матрицы, через которое в нее входит заготовка

Соединение смежных потоков металлов в сварочных камерах матрицы происходит в условиях высокого давления, больших сдвиговых деформаций и при высокой температуре. Этот процесс – процесс экструзионной сварки – происходит без участия жидких фаз, то есть соединение материалов происходит исключительно в твердом состоянии.

Поперечные сварочные швы

Поперечные сварочные швы образуются на стыке двух последовательных заготовок. Как и продольные швы, поперечные швы являются результатом экструзионной сварки.

В отличие от продольных сварочных швов поперечные сварочные швы являются результатом соединения двух отдельных, окисленных и возможно загрязненных поверхностей во время переходного процесса смены заготовки.

Этот поперечный шов формируется в результате контакта окисленной и, возможно, загрязненной, поверхности заготовки. Присутствие оксидов и других загрязнений неблагоприятно влияет на качество экструзионной сварки по всей площади контакта двух заготовок.

Полосы от рабочих поясков матрицы

При прямом процессе прессования трение на поверхности заготовка-контейнер вынуждает течение металла вблизи поверхности заготовки двигаться более медленно. Поэтому центр заготовки движется быстрее, чем участки вблизи ее наружной поверхности. Чтобы выровнять течение металла длина поясков матрицы должна быть обратно пропорциональна расстоянию от центра заготовки [3].

 

Рисунок 3 – Резкие переходы между рабочими поясками матрицы
различной длины [3]

Полосы от сегрегационного поверхностного слоя слитка

Этот дефект возникает, когда в экструзионном слитке – заготовке – интерметаллические частицы распределены неравномерно и значительно отличаются по размерам. Сегрегация первичных интерметаллических частиц в литой алюминиевой заготовке обычно имеет вид обратной сегрегации.

Рисунок 5 – Схема входа поверхностного сегрегационного слоя
экструзионного слитка (столба) в профиль [3]

Источники:

1.Brace A. W. Anodic Coating Defects. Their Cause and Cure – Interall S.r.l., Modena, Italy, 2000.

2. Barry R. Ellard, Aluminum Extrusion Technology Seminar, Chicago, 2004.

3. Saha P. Aluminum Extrusion Technology – ASM International, 2000.