หากคุณสมบัติเชิงกลของการอัดรีดไม่เป็นไปตามที่คาดหวัง มักจะให้ความสำคัญกับองค์ประกอบเริ่มต้นของบิลเล็ต หรือสภาวะการอัดรีด/การบ่ม หลายคนอาจสงสัยว่าการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอาจเป็นปัญหาหรือไม่ อันที่จริง ขั้นตอนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตการอัดรีดคุณภาพสูง การควบคุมขั้นตอนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่:
● เพิ่มแรงกดดันในการฝ่าฟัน
●มีข้อบกพร่องเพิ่มเติม
●พื้นผิวมีรอยหลังจากการชุบอโนไดซ์
● ความเร็วในการอัดรีดต่ำลง
● คุณสมบัติเชิงกลไม่ดี
ขั้นตอนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันมีวัตถุประสงค์หลักสองประการ ได้แก่ การกลั่นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่มีเหล็ก และการกระจายตัวของแมกนีเซียม (Mg) และซิลิกอน (Si) การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของแท่งโลหะก่อนและหลังการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ช่วยให้เราคาดการณ์ได้ว่าแท่งโลหะจะมีประสิทธิภาพดีในระหว่างการอัดรีดหรือไม่
ผลของการทำให้แท่งโลหะเป็นเนื้อเดียวกันต่อการแข็งตัว
ในการอัดรีดแบบ 6XXX ความแข็งแรงจะมาจากเฟสที่อุดมด้วย Mg และ Si ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการบ่ม ความสามารถในการสร้างเฟสเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการนำธาตุเหล่านั้นไปใส่ในสารละลายของแข็งก่อนการบ่มเริ่มต้น เพื่อให้ Mg และ Si กลายเป็นส่วนหนึ่งของสารละลายของแข็งในที่สุด โลหะจะต้องถูกดับอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงกว่า 530 °C ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ Mg และ Si จะละลายเป็นอะลูมิเนียมตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการอัดรีด โลหะจะคงอยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น เพื่อให้ Mg และ Si ละลายหมด อนุภาค Mg และ Si จำเป็นต้องมีขนาดค่อนข้างเล็ก น่าเสียดายที่ในระหว่างการหล่อ Mg และ Si จะตกตะกอนเป็นบล็อก Mg₂Si ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ (รูปที่ 1a)
วัฏจักรการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยทั่วไปสำหรับแท่งโลหะ 6060 คือ 560 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในระหว่างกระบวนการนี้ เนื่องจากแท่งโลหะคงตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 530 องศาเซลเซียส เป็นเวลานาน Mg₂Si จึงละลาย เมื่อเย็นตัวลง มันจะตกตะกอนอีกครั้งในการกระจายตัวที่ละเอียดกว่ามาก (รูปที่ 1c) หากอุณหภูมิการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันไม่เพียงพอ หรือใช้เวลาสั้นเกินไป อนุภาค Mg₂Si ขนาดใหญ่บางส่วนจะยังคงอยู่ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ สารละลายของแข็งหลังจากการอัดรีดจะมี Mg และ Si น้อยลง ทำให้ไม่สามารถเกิดตะกอนแข็งตัวที่มีความหนาแน่นสูงได้ ส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลลดลง
รูปที่ 1 ภาพไมโครกราฟีแบบออปติคัลของแท่งโลหะ 6060 ที่ขัดเงาและกัดด้วย HF 2% ได้แก่ (ก) แบบหล่อ (ข) แบบทำให้เป็นเนื้อเดียวกันบางส่วน (ค) แบบทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์
บทบาทของการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันบนอินเตอร์เมทัลลิกที่มีเหล็ก
เหล็ก (Fe) มีผลต่อความเหนียวแตกหักมากกว่าความแข็งแรง ในโลหะผสม 6XXX เฟสของเหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดเป็นเฟสเบต้า (Al₅(FeMn)Si หรือ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) ในระหว่างการหล่อ เฟสเหล่านี้มีขนาดใหญ่ เป็นเหลี่ยม และรบกวนการอัดรีด (เน้นในรูปที่ 2a) ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ธาตุหนัก (Fe, Mn เป็นต้น) จะกระจายตัว และเฟสเหลี่ยมขนาดใหญ่จะมีขนาดเล็กลงและกลมขึ้น (รูปที่ 2b)
จากภาพออปติคัลเพียงอย่างเดียว การแยกแยะเฟสต่างๆ เป็นเรื่องยาก และไม่สามารถวัดปริมาณได้อย่างน่าเชื่อถือ ที่ Innoval เราวัดปริมาณการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของแท่งโลหะโดยใช้วิธีการตรวจจับและจำแนกคุณลักษณะภายใน (FDC) ซึ่งให้ค่า %α สำหรับแท่งโลหะ วิธีนี้ช่วยให้เราประเมินคุณภาพของการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันได้
รูปที่ 2 ภาพไมโครกราฟีทางแสงของแท่งโลหะ (a) ก่อนและ (b) หลังการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
วิธีการตรวจจับและจำแนกคุณลักษณะ (FDC)
รูปที่ 3a แสดงตัวอย่างขัดเงาที่วิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) จากนั้นจึงใช้เทคนิคการกำหนดเกณฑ์สีเทาเพื่อแยกและระบุอินเตอร์เมทัลลิกที่ปรากฏเป็นสีขาวในรูปที่ 3b เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์พื้นที่ได้ถึง 1 ตารางมิลลิเมตร ซึ่งหมายความว่าสามารถวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะได้มากกว่า 1,000 ลักษณะพร้อมกัน
รูปที่ 3 (ก) ภาพอิเล็กตรอนกระเจิงกลับของแท่งโลหะ 6060 ที่ถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (ข) ระบุคุณลักษณะแต่ละอย่างจาก (ก)
องค์ประกอบของอนุภาค
ระบบ Innoval มาพร้อมกับเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงาน (EDX) รุ่น Xplore 30 ของ Oxford Instruments ซึ่งช่วยให้สามารถรวบรวมสเปกตรัม EDX จากแต่ละจุดที่ระบุได้โดยอัตโนมัติอย่างรวดเร็ว จากสเปกตรัมเหล่านี้ เราสามารถระบุองค์ประกอบของอนุภาค และอนุมานอัตราส่วน Fe:Si สัมพัทธ์ได้
อาจมีธาตุหนักอื่นๆ ผสมอยู่ด้วย ขึ้นอยู่กับปริมาณแมงกานีสหรือโครเมียมของโลหะผสม สำหรับโลหะผสม 6XXX บางชนิด (บางครั้งอาจมีแมงกานีสในปริมาณมาก) จะใช้อัตราส่วน (Fe+Mn):Si เป็นข้อมูลอ้างอิง จากนั้นสามารถเปรียบเทียบอัตราส่วนเหล่านี้กับอัตราส่วนของอินเตอร์เมทัลลิกที่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบที่ทราบแล้ว
เฟส β (Al₅(FeMn)Si หรือ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):อัตราส่วน Si ≈ 2 เฟส α (Al₁₂(FeMn)₃Si หรือ Al₈.₃(FeMn)₂Si):อัตราส่วน ≈ 4–6 ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ซอฟต์แวร์ที่กำหนดเองของเราช่วยให้เรากำหนดเกณฑ์และจำแนกแต่ละอนุภาคเป็น α หรือ β จากนั้นจึงระบุตำแหน่งของอนุภาคเหล่านี้ภายในโครงสร้างจุลภาค (รูปที่ 4) ซึ่งจะให้เปอร์เซ็นต์โดยประมาณของ α ที่เปลี่ยนรูปในแท่งโลหะที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
รูปที่ 4 (ก) แผนที่แสดงอนุภาคที่จำแนกประเภท α และ β (ข) กราฟกระจายของอัตราส่วน (Fe+Mn):Si
ข้อมูลสามารถบอกอะไรเราได้บ้าง
รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างการใช้ข้อมูลนี้ ในกรณีนี้ ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าความร้อนภายในเตาเผาเฉพาะนั้นไม่สม่ำเสมอ หรืออาจเป็นไปได้ว่าอุณหภูมิไม่ถึงจุดที่กำหนด เพื่อประเมินกรณีดังกล่าวอย่างเหมาะสม จำเป็นต้องใช้ทั้งแท่งทดสอบและแท่งอ้างอิงที่มีคุณภาพที่ทราบ หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ จะไม่สามารถกำหนดช่วง %α ที่คาดหวังสำหรับองค์ประกอบโลหะผสมนั้นได้
รูปที่ 5 การเปรียบเทียบ %α ในส่วนต่างๆ ของเตาเผาเนื้อเดียวกันที่มีประสิทธิภาพต่ำ
เวลาโพสต์: 30 ส.ค. 2568
