Guangxi Nannan Aluminium: Analyse extrudierter Ringstreifen aus der Aluminiumlegierung 6061 und die Auswirkung des Extrusionsprozesses auf Ringstreifen

„Tail-in“ ist ein Defekt, der im Inneren von stranggepressten Aluminiumlegierungsprodukten während der späteren Stadien der Strangpressung aufgrund eines ungleichmäßigen Metallflusses entsteht, der durch das Vorhandensein von Oberflächenverunreinigungen, Anhaftungen wie Schmiermitteln und anderen Verunreinigungen auf der Oberfläche des Aluminiumlegierungsbarrens oder innerhalb des Strangpresszylinders verursacht wird. „Ringartige Muster“ sind sichtbare Muster, die auf den transversalen Proben mit geringer Vergrößerung am hinteren Ende von Aluminiumlegierungs-Strangpressprodukten erscheinen und sekundären Tail-Ins ähneln. Diese Muster werden häufig bei massiven Produkten wie extrudierten Rundstäben, Sechskantstäben und Vierkantstäben beobachtet. Abhängig von der Form des Produkts und der Anzahl der Düsenöffnungen können ringartige Muster die Form konzentrischer Kreise, Halbmonde und Bögen annehmen. Im Gegensatz zu primären und sekundären Tail-Ins bleibt die Kontinuität der Metallstruktur bei ringförmigen Mustern unbeschädigt.

Vergleichende Studien zu den Längsvariationen ringförmiger Muster auf verschiedenen Abschnitten extrudierter Rundstäbe unter denselben Extrusionsbedingungen sind derzeit begrenzt. Diese Studie untersucht den Einfluss ringartiger Muster auf die Produktleistung, indem sie die Mikrostruktur, die Zugeigenschaften und die Bruchmorphologie verschiedener Abschnitte der 6061-Aluminiumlegierung vergleicht, die ringartige Muster aufweisen. Die Studie verwendet einen orthogonalen experimentellen Ansatz, um die Auswirkung verschiedener Parameter des Extrusionsprozesses auf die Länge ringförmiger Muster zu untersuchen. Ziel ist es, Erkenntnisse über die mit diesen Mustern verbundenen Einflussfaktoren und möglichen Abhilfemaßnahmen zu gewinnen.

Die Extrusion wurde auf einer 75-MN-Strangpresse durchgeführt, wobei mit einem Gussbarren aus der Legierung 6061 mit einem Durchmesser von 462 mm begonnen und dieser mithilfe einer Einloch-Runddüse mit einem Durchmesser von 80 mm auf einen Durchmesser von 448 mm extrudiert wurde. Der Extrusionsprozess wurde gemäß den in Tabelle 1 aufgeführten Parametern durchgeführt. Nach der Extrusion wurde das Produkt in der Linie abgeschreckt und nach der Entnahme aus der Linie einem 10-stündigen Wärmebehandlungsprozess bei 170 °C unterzogen. Anschließend wurden Proben für die Beobachtung bei geringer Vergrößerung vorbereitet, indem das extrudierte Produkt in Abständen von 0,5 m, 2,5 m, 3,5 m, 4,0 m, 4,5 m und 5,0 m vom hinteren Ende geschnitten wurde, um die Mikrostruktur zu untersuchen. Zur weiteren Analyse wurden aus diesen Abschnitten auch Zugversuchsproben entnommen.

Die mechanischen Eigenschaften der ringförmigen Musterbereiche an verschiedenen Positionen am Ende des extrudierten 6061-Rundstabs sind in Tabelle 2 aufgeführt. Gemäß der Norm GB/T 3191-2019 lauten die mechanischen Leistungskriterien für Rundstäbe aus 6061-Aluminiumlegierung im T6-Zustand wie folgt: Zugfestigkeit (σb) ≥ 260 MPa, Streckgrenze (σ0,2) ≥ 240 MPa, und Dehnung (δ) ≥ 8 %.

Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften der ringförmigen Musterbereiche an verschiedenen Schwanzpositionen alle den Standardanforderungen entsprechen. Allerdings weisen Proben, die vom Schwanzende auf 0,5 m geschnitten wurden, im Vergleich zu Proben mit anderen Schwanzschnittlängen eine merklich geringere Festigkeit und relativ geringere Dehnung auf. Die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zwischen Proben, die 3,5 m vom Schwanz entfernt geschnitten wurden, liegen innerhalb von 5 MPa, was auf eine Tendenz zur Stabilität hindeutet.

Abschluss

(1) Experimentelle Ergebnisse an Gussbarren aus 6061-Legierung mit unterschiedlichen Endschnittlängen zeigen, dass bei einer Endschnittlänge von 4 m keine signifikanten Unterschiede in der stark vergrößerten Mikrostruktur des ringförmigen Musters beobachtet werden. Obwohl in der Mikrostruktur bei geringer Vergrößerung immer noch Unterschiede sichtbar sind, hat dieser Unterschied keinen Einfluss auf die Strukturkontinuität. Die mechanischen Eigenschaften stimmen mit denen anderer Abschnitte überein und erfüllen die erforderlichen Standards. Wenn bei der anschließenden Anwendung des Produkts nur die Festigkeit berücksichtigt wird und keine Oberflächenbehandlung aus optischen Gründen erforderlich ist, kann beim Sägen eine Schnittlänge von 4 m gewählt werden.

(2) Unter den Einflussfaktoren hat die verbleibende Länge nach der Extrusion den größten Einfluss auf die Länge des ringförmigen Musters, gefolgt von der Extrusionstemperatur, während die Extrusionsgeschwindigkeit nur einen minimalen Einfluss hat. Durch Erhöhen der Restlänge nach der Extrusion und entsprechende Reduzierung der Extrusionstemperatur kann die Länge des ringförmigen Musters effektiv reduziert werden.