यदि एक्सट्रुजनको मेकानिकल गुणहरू अपेक्षाकृत छैनन् भने, ध्यान सामान्यतया बिलेटको प्रारम्भिक संरचना वा एक्सट्रुजन/बुढ्यौली अवस्थाहरूमा केन्द्रित हुन्छ। थोरै मानिसहरूले प्रश्न गर्छन् कि एकरूपता आफैंमा एक समस्या हुन सक्छ। वास्तवमा, उच्च-गुणस्तरको एक्सट्रुजन उत्पादन गर्न एकरूपता चरण महत्त्वपूर्ण छ। एकरूपता चरणलाई राम्ररी नियन्त्रण गर्न असफल हुन सक्छ:
● सफलताको चाप बढ्यो
● थप दोषहरू
● एनोडाइज गरेपछि बनावटको लहर
● कम एक्सट्रुजन गति
● कमजोर यान्त्रिक गुणहरू
एकरूपीकरण चरणका दुई मुख्य उद्देश्यहरू छन्: फलाम युक्त इन्टरमेटालिक यौगिकहरूलाई परिष्कृत गर्ने, र म्याग्नेसियम (Mg) र सिलिकन (Si) को पुनर्वितरण गर्ने। एकरूपीकरण अघि र पछि बिलेटको माइक्रोस्ट्रक्चरको जाँच गरेर, बिलेटले एक्सट्रुजनको समयमा राम्रो प्रदर्शन गर्नेछ कि गर्दैन भनेर भविष्यवाणी गर्न सकिन्छ।
कडापनमा बिलेट एकरूपताको प्रभाव
६XXX एक्सट्रुजनहरूमा, बल बुढ्यौलीको समयमा बनेको Mg- र Si-समृद्ध चरणहरूबाट आउँछ। यी चरणहरू बनाउने क्षमता बुढ्यौली सुरु हुनुभन्दा पहिले तत्वहरूलाई ठोस घोलमा राख्नुमा निर्भर गर्दछ। Mg र Si अन्ततः ठोस घोलको भाग बन्नको लागि, धातुलाई ५३० डिग्री सेल्सियस भन्दा माथिबाट छिटो निभाउनु पर्छ। यस बिन्दुभन्दा माथिको तापक्रममा, Mg र Si स्वाभाविक रूपमा एल्युमिनियममा घुल्छ। यद्यपि, एक्सट्रुजनको समयमा, धातु छोटो समयको लागि मात्र यो तापक्रम माथि रहन्छ। सबै Mg र Si विघटन सुनिश्चित गर्न, Mg र Si कणहरू अपेक्षाकृत सानो हुनुपर्छ। दुर्भाग्यवश, कास्टिङको समयमा, Mg र Si अपेक्षाकृत ठूला Mg₂Si ब्लकहरूको रूपमा अवक्षेपण हुन्छ (चित्र १a)।
६०६० बिलेटहरूको लागि एक सामान्य समरूपीकरण चक्र २ घण्टाको लागि ५६० °C हुन्छ। यस प्रक्रियाको क्रममा, बिलेट लामो समयसम्म ५३० °C माथि रहने भएकोले, Mg₂Si पग्लन्छ। चिसो भएपछि, यो धेरै राम्रो वितरणमा पुन: अवक्षेपण हुन्छ (चित्र १c)। यदि समरूपीकरण तापमान पर्याप्त उच्च छैन, वा समय धेरै छोटो छ भने, केही ठूला Mg₂Si कणहरू रहनेछन्। जब यो हुन्छ, एक्सट्रुजन पछि ठोस घोलमा कम Mg र Si हुन्छ, जसले गर्दा कडा अवक्षेपणको उच्च घनत्व बनाउन असम्भव हुन्छ — जसले गर्दा मेकानिकल गुणहरू कम हुन्छन्।
चित्र १. पालिश गरिएको र २% HF-एच्ड ६०६० बिलेटहरूको अप्टिकल माइक्रोग्राफहरू: (क) एज-कास्ट, (ख) आंशिक रूपमा एकरूप, (ग) पूर्ण रूपमा एकरूप।
फलाम युक्त इन्टरमेटालिक्समा एकरूपताको भूमिका
फलाम (Fe) ले बल भन्दा फ्र्याक्चरको कठोरतामा बढी प्रभाव पार्छ। 6XXX मिश्र धातुहरूमा, Fe चरणहरूले कास्टिङको समयमा β-चरण (Al₅(FeMn)Si वा Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) बनाउँछन्। यी चरणहरू ठूला, कोणीय हुन्छन्, र एक्सट्रुजनमा हस्तक्षेप गर्छन् (चित्र 2a मा हाइलाइट गरिएको)। एकरूपताको समयमा, भारी तत्वहरू (Fe, Mn, आदि) फैलिन्छन्, र ठूला कोणीय चरणहरू साना र गोलाकार हुन्छन् (चित्र 2b)।
अप्टिकल छविहरूबाट मात्र, विभिन्न चरणहरू छुट्याउन गाह्रो छ, र तिनीहरूलाई भरपर्दो रूपमा परिमाण गर्न असम्भव छ। इनोभलमा, हामी हाम्रो आन्तरिक सुविधा पत्ता लगाउने र वर्गीकरण (FDC) विधि प्रयोग गरेर बिलेट एकरूपता मापन गर्छौं, जसले बिलेटहरूको लागि %α मान प्रदान गर्दछ। यसले हामीलाई एकरूपताको गुणस्तर मूल्याङ्कन गर्न सक्षम बनाउँछ।
चित्र २. बिलेटहरूको अप्टिकल माइक्रोग्राफहरू (क) एकरूपता अघि र (ख) पछि।
विशेषता पत्ता लगाउने र वर्गीकरण (FDC) विधि
चित्र ३क ले इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) स्क्यान गरेर विश्लेषण गरिएको पालिश गरिएको नमूना देखाउँछ। त्यसपछि चित्र ३ख मा सेतो देखिने इन्टरमेटालिक्सलाई छुट्याउन र पहिचान गर्न ग्रेस्केल थ्रेसहोल्डिङ प्रविधि लागू गरिन्छ। यो प्रविधिले १ मिमी² सम्मका क्षेत्रहरूको विश्लेषण गर्न अनुमति दिन्छ, जसको अर्थ एकैचोटि १००० भन्दा बढी व्यक्तिगत सुविधाहरूको विश्लेषण गर्न सकिन्छ।
चित्र ३. (क) समरूप ६०६० बिलेटको ब्याकस्क्याटर गरिएको इलेक्ट्रोन छवि, (ख) (क) बाट पहिचान गरिएका व्यक्तिगत विशेषताहरू।
कण संरचना
इनोभल प्रणालीमा अक्सफोर्ड इन्स्ट्रुमेन्ट्स एक्सप्लोर ३० एनर्जी-डिस्पर्सिभ एक्स-रे (EDX) डिटेक्टर जडान गरिएको छ। यसले प्रत्येक पहिचान गरिएको बिन्दुबाट EDX स्पेक्ट्राको द्रुत स्वचालित सङ्कलनलाई अनुमति दिन्छ। यी स्पेक्ट्राबाट, कण संरचना निर्धारण गर्न सकिन्छ, र सापेक्षिक Fe:Si अनुपात अनुमान गर्न सकिन्छ।
मिश्र धातुको Mn वा Cr सामग्रीमा निर्भर गर्दै, अन्य भारी तत्वहरू पनि समावेश गर्न सकिन्छ। केही 6XXX मिश्र धातुहरूको लागि (कहिलेकाहीं महत्त्वपूर्ण Mn सहित), (Fe+Mn):Si अनुपातलाई सन्दर्भको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। त्यसपछि यी अनुपातहरूलाई ज्ञात Fe-युक्त इन्टरमेटेलिक्ससँग तुलना गर्न सकिन्छ।
β-चरण (Al₅(FeMn)Si वा Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si अनुपात ≈ २. α-चरण (Al₁₂(FeMn)₃Si वा Al₈.₃(FeMn)₂Si): अनुपात ≈ ४–६, संरचनामा निर्भर गर्दै। हाम्रो अनुकूलन सफ्टवेयरले हामीलाई थ्रेसहोल्ड सेट गर्न र प्रत्येक कणलाई α वा β को रूपमा वर्गीकृत गर्न, त्यसपछि माइक्रोस्ट्रक्चर भित्र तिनीहरूको स्थान नक्सा गर्न अनुमति दिन्छ (चित्र ४)। यसले एकरूप बिलेटमा रूपान्तरित α को अनुमानित प्रतिशत दिन्छ।
चित्र ४. (क) α- र β-वर्गीकृत कणहरू देखाउने नक्सा, (ख) (Fe+Mn):Si अनुपातको स्क्याटर प्लट।
डेटाले हामीलाई के भन्न सक्छ
चित्र ५ ले यो जानकारी कसरी प्रयोग गरिन्छ भन्ने उदाहरण देखाउँछ। यस अवस्थामा, परिणामहरूले एक विशिष्ट भट्टी भित्र गैर-एकरूप तापक्रम, वा सम्भवतः सेटपोइन्ट तापक्रम पुगेको थिएन भनेर संकेत गर्दछ। त्यस्ता केसहरूलाई उचित रूपमा मूल्याङ्कन गर्न, ज्ञात गुणस्तरको परीक्षण बिलेट र सन्दर्भ बिलेट दुवै आवश्यक पर्दछ। यी बिना, त्यो मिश्र धातु संरचनाको लागि अपेक्षित %α दायरा स्थापित गर्न सकिँदैन।
चित्र ५. कमजोर प्रदर्शन गर्ने एकरूपता भट्टीको विभिन्न खण्डहरूमा %α को तुलना।
पोस्ट समय: अगस्ट-३०-२०२५
