Defects in medium strength alloy extrusions Difetti negli estrusi di leghe a media resistenza
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technologies/ tecnologie
Defects in medium strength alloy extrusions
Difetti negli estrusi di leghe a media resistenza
Xinquan Zhang1, Natalia Danilova1, Joe Barresi 2
Introduction
The extrusions of the medium
Defects in extrusions of medium lo più associati a una delle tre
seguenti caratteristiche degli
strength 6000 aluminium alloys, strength 6000 aluminium alloys: estrusi di leghe di media resi-
which mainly refer to alloys such stenza: alto contenuto di ele-
as 6106, 6061, 6005, 6351 and mechanism of formation menti di lega, sezioni di grande
6082, are used extensively in
structural components for trans-
and prevention methods spessore, necessità di ulteriori
lavorazioni meccaniche o di for-
port, marine and automotive ap- matura.
plications, and are normally re-
garded as upmarket products. Difetti negli estrusi di leghe di L’alto contenuto di elementi di
lega fa aumentare la sensibilità
The special requirements of the alluminio di media resistenza serie alla tempra con conseguenti
end applications necessitate scarse proprietà meccaniche
stringent controls on the quality of 6000: meccanismi di formazione se il raffreddamento dopo l’e-
the extrusions, which often poses
a significant challenge to most ex-
e metodi di prevenzione strusione non è adeguato. Un
forte tenore di Cr e Mn fa au-
truders, even to those who spe- mentare la quantità di energia
cialise in the production of these cross-section results in a low ex- Introduzione necessaria per la ricristallizza-
products. trusion ratio. Gli estrusi di leghe di alluminio zione, il che può portare alla
These challenges are usually as- The implications for the extrusion di media resistenza serie 6000 formazione di strati periferici a
sociated with one of the following process include less dispersion of - principalmente leghe 6106, grana grossolana nell’estruso.
three characteristics of medium inclusions, easy flow of billet skin 6061, 6005, 6351 e 6082 - sono Inoltre, le billette ad alto tenore
strength alloy extrusions: high al- and difficulty in seam welding for molto utilizzati come compo- di elementi di lega sono sog-
loying contents, heavy cross-sec- hollow sections. When an extru- nenti strutturali nel settore dei gette durante la colata a cricca-
tion and a need for further form- sion is subject to machining or fur- trasporti, delle costruzioni na- ture interne o superficiali che
ing or machining. High alloy con- ther forming such as forging and vali e nell’auto e sono general- non si eliminano con l’estrusio-
tents increase the quench sensi- bending, any internal imperfec- mente classificati tra i prodotti ne. Molti estrusi di leghe a me-
tivity of extrusions, which can re- tions in the extrusion are exposed di fascia alta. dia resistenza hanno sezioni di
sult in low mechanical properties and their detrimental effects are Le particolari esigenze delle grande spessore per questioni
if post-extrusion cooling is inade- manifested. Thus, preventing the applicazioni finali richiedono ri- di resistenza meccanica.
quate. High Cr and Mn content in formation of internal defects is of gorosi controlli della qualità de- Sezioni di grande spessore si-
the alloys raise the amount of en- paramount importance for the gli estrusi, che spesso diventa- gnificano bassi rapporti di
ergy required for recrystallisation, production of medium strength al- no un problema per la maggior estrusione.
which can lead to the formation of loy extrusions. parte degli estrusori, anche di Le implicazioni per il procedi-
a coarse-grained periphery layer In the present paper, 3 of the most quelli specializzati in questo mento di estrusione sono la mi-
in extrusions. In addition, billets commonly found defects in medi- campo. Tali problemi sono per nore dispersione delle inclusio-
with high alloy contents are prone ni, il facile fluire della pelle del-
to both surface and internal crack- le billette e problemi nella sal-
ing during the casting process, datura a rulli di profilati cavi. Se
which may not be healed during l’estruso deve subire altre lavo-
extrusion. Most extrusions of razioni di macchina o di forma-
medium strength alloys have a tura, per esempio stampaggio o
heavy cross-section based on the piegatura, eventuali difetti inter-
strength consideration. A heavy ni all’estruso vengono rivelati e
1) Measured Rockwell F hardness
on the cross-section. 1 Comalco Research and Technical
Support, Thomastown, 3074, Australia
Durezza Rockwell F misurata
sulla sezione trasversale. 2 Comalco Aluminium Limited, 12
Creek Street, Brisbane, 4000, Australia
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um strength alloy extrusions are 2) Optical micrographs showing
section A (~63 HRF) section B (~83 HRF)
a higher density of coarse Mg-Si
discussed in the form of case
precipitates in section A than
studies. The defects covered in- in section B. 0.5% HF etching.
clude: low mechanical properties,
inclusions and coarse-grained Micrografie ottiche che mostrano
la maggior densità di precipitati
surface layers. Mg-Si a grana grossa nella sez.
A rispetto alla B. Attacco HF 0,5%.
Low mechanical properties
The problem of low mechanical te. Sono stati esaminati due
properties is identified when ex- campioni, uno dei quali con
truded sections do not pass me- scarsa durezza e l’altro accet-
chanical property tests and fail to tabile.
reach the specified hardness/ten- Indagine
sile properties, or show an ex- La misura della durezza sulla
cessive variability in these prop- Conclusion la loro azione negativa diventa sezione trasversale (fig. 1) indi-
erties. Hardness measurements and mi- manifesta. Pertanto, prevenire cava che la zona di durezza in-
Case Study crostructural examination sug- la comparsa di difetti interni è sufficiente era su un lato della
Problem Description gest insufficient cooling was the di enorme importanza per la parte cava (sezione A). Si è
An extruder experienced low root cause of the low hardness produzione di estrusi di leghe a controllata la composizione chi-
hardness in a large profile made problem. It appeared that section media resistenza. mica dei due campioni senza
of alloy 6061. Two extrusion sam- A of the profile was subject to dif- In questo articolo si tratteranno trovare differenze nel tenore
ples were investigated, one of ferent cooling conditions as com- casi pratici di tre dei difetti più dei principali elementi di lega.
which showed low hardness while pared to the other part of the pro- comuni degli estrusi di leghe a Dopo un nuovo trattamento ter-
the other showed acceptable file. For alloy 6061, the minimum media resistenza: ridotte pro- mico (T6), le due sezioni A e B
hardness. cooling rate must be greater than prietà meccaniche, inclusioni, avevano raggiunto 92 HRF di
Investigation 300 °C/min. to prevent premature strati superficiali a grano gros- durezza (equivalente a 16 Web-
Hardness measurements on the precipitation of Mg2Si from the solano. ster), confermando così che la
cross-section (Fig. 1) revealed solid solution and to maximise the lega era in grado di acquisire il
that the region with low hardness ageing response of the alloy. This Ridotte proprietà valore di durezza richiesto.
values was on one side of the hol- requirement must be met for all meccaniche E’ stata eseguita un’analisi mi-
low part (section A). parts of the profile for its cross- Il problema si presenta se l’e- crostrutturale per mettere a
The chemical composition of the section to achieve uniform prop- struso non supera le prove di confronto le caratteristiche dei
two samples was checked and no erties. resistenza meccanica e non precipitati di Mg-Si delle due
difference in the content of major Discussion raggiunge i valori specificati di zone di scarsa e di adeguata
alloying elements was found. Assuming peak ageing conditions durezza e resistenza a trazione durezza. Come risulta in fig. 2,
Following reheat treatment of the are used, low hardness can al- o se tali valori sono eccessiva- la zona meno dura (sezione A)
extrusion (T6), section A and B ways be attributed to the fact that mente variabili.
both reached a hardness value of there is not enough Mg and Si re- Caso pratico 3) Thermal history
92 HRF (equivalent to 16 Web- tained in the solid solution prior to Descrizione del problema of aluminium extrusions.
ster), confirming the alloy had the artificial ageing. This can be due La durezza di un grande estru- Storia termica degli estrusi
potential to achieve the required to various contributing factors, in- so in lega 6061 era insufficien- in alluminio.
strength. cluding:
Further microstructural analysis - Low Mg or Si
was performed to compare the levels in the
features of Mg-Si precipitates be- cast billet;
tween the regions with low and - Slow post-ho-
high hardness values. As shown mogenisation
in Fig. 2, the region with low hard- cooling, result-
ness (Section A) contained a ing in exces-
higher density of coarse Mg-Si sive precipita-
precipitates (see black dots in tion of Mg-Si
background) in comparison to the precipitates in
region with high hardness (Sec- the ho-
tion B), indicating inadequate mogenised bil-
cooling for the region. Coarse Mg- let;
Si precipitates are known to have - Prolonged bil-
no contribution to the strength of let preheating
the alloy, and their presence sug- in the tempera-
gests that not all the Mg in the al- ture zone
loy was available for hardening. around 400 °C
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contiene una maggior concen- - Temperatura in uscita sotto
trazione di precipitati Mg-Si 520 °C, con conseguente insuf-
grossolani (v. i punti neri sullo ficiente dissoluzione di precipi-
sfondo) rispetto alla zona più tati Mg-Si grossolani;
dura (sezione B), indicando che - Tempra dell’estruso in uscita
il raffreddamento era insuffi- ritardata o inadeguata, che pro-
ciente. voca precipitazione precoce di
Si sa che tali precipitati grosso- Mg-Si.
lani di Mg-Si non contribuisco- L’effetto di questi fattori è illu-
no alla resistenza della lega; la strato in fig. 3, che traccia la
loro presenza fa pensare che storia termica del materiale
4) Tearing/streaking defect in a hol- vent any re-occurrence of the de- non tutto il magnesio in lega estruso dalla colata fino all’in-
low 6061 extrusion (a) and a SEM
micrograph showing the structure fects. In most cases, it is neces- fosse disponibile per la tempra. vecchiamento.
of embedded large inclusions. sary to determine whether the in- Conclusione Si sottolinea l’importanza del
clusions have been inherited in Dalle misure di durezza e dal- controllo della temperatura nel-
Difetto (striature e lacerazioni)
the billet or introduced during the l’analisi microstrutturale appare le varie fasi del processo e di
in estruso cavo in 6061 (a) e
micrografia elettronica a extrusion process. che il problema sia dovuto al- un approccio sistematico nella
scansione illustrante la struttura Case Study l’insufficiente raffreddamento. ricerca di problemi.
di grosse inclusioni. Sembra che le condizioni di raf- Le questioni relative alle condi-
Problem Description
Tearing and streaking defects freddamento della sezione A zioni della billetta, al preriscal-
in a gas-fired billet pre-heater; were observed in a portion of a fossero diverse da quelle del do della billetta e al controllo
- The exit temperature being be- round tube while extruding a 6061 resto dell’estruso. La velocità di della temperatura in uscita van-
low 520 °C, leading to insufficient billet. The defective areas raffreddamento della lega 6061 no esaminate per prime essen-
dissolving of coarse Mg-Si pre- showed dark particles on the sur- deve superare 300 °C/min per do di soluzione relativamente
cipitates, and face and a streaking band (Fig. evitare la precipitazione preco- agevole. I problemi relativi alla
- Delayed or inadequate quench- 4a). ce di Mg2Si dalla soluzione so- tempra richiedono spesso solu-
ing of the extrusion on the runout The die was damaged as a result lida e per massimizzare la ri- zioni ingegneristiche, per
table, causing premature precipi- of this incident. sposta della lega all’invecchia- esempio ridisegnare il bagno di
tation of Mg-Si precipitates. Investigation mento. Questa condizione deve tempra o cambiare il fluido di
The impact of these factors is il- SEM (Scanning Electron Micro- essere soddisfatta in tutti i pun- tempra.
lustrated in Fig. 3, which de- scope) examination of the as-re- ti dell’estruso perché la sezione
scribes the thermal history of ex- ceived sample revealed particles abbia proprietà uniformi. Inclusioni
truded material from the casting with sizes of up to 1 mm embed- Discussione I difetti dovuti ad inclusioni si
to ageing processes. It highlights ded in the surface (Fig. 4b). Analy- Nell’ipotesi che le condizioni di manifestano dopo l’estrusione
the importance of temperature sis of the large particles using invecchiamento accelerato sia- come striature o lacerazioni su-
control in various process steps EDS (Energy Dispersive Spec- no ottime, la scarsa durezza perficiali o dopo il taglio e le la-
and the use of a systematic ap- trometry) showed Ca, Al and O as può essere dovuta a una quan- vorazioni meccaniche. Scopo
proach in troubleshooting. major elements. The XRD analy- tità insufficiente di Mg o Si nel- primario della ricerca è identifi-
The issues related to billet condi- sis identified calcite (CaCO3) as la soluzione solida prima del’in- care l’origine dell’inclusione per
tions, billet preheating and exit the major component of the for- vecchiamento. Ciò può attribuir- prevenire il ripetersi delle difet-
temperature control should be re- eign material. Further analysis of si a diversi fattori, tra cui: tosità. Per lo più, va stabilito se
viewed first as these issues are some concrete samples collected - Basso tenore di Mg o Si nella le inclusioni erano presenti nel-
relatively easy to address. Re- near the cast station established billetta; la billetta o sono state introdot-
solving the issue of quenching de- that the inclusions in the extrusion - Lento raffreddamento post- te durante l’estrusione.
ficiency often requires engineer- are likely to have originated from omogeneizzazione, con conse- Caso pratico
ing solutions, such as re-design- concrete. guente eccessiva precipitazio- Descrizione del problema
ing the quench box and changing Conclusion ne di Mg-Si nella billetta omo- Lacerazioni e striature sono
the quenching medium. The inclusions embedded in the geneizzata; state osservate su un tubo cir-
extruded tube originated from the - Preriscaldo troppo prolungato colare nel corso dell’estrusione
Inclusions billet that contained concrete della billetta intorno a 400 °C in di una billetta in 6061. Sulle zo-
Defects caused by inclusions be- fragments. forno di preriscaldo a gas; ne difettose si notavano parti-
come visible either after celle nere in superficie ed
extrusion in the form of una fascia di striature (fig.
surface streaking and
tearing or after cross sec-
5) Schematic diagram showing
tioning and machining. the flow of billet skin via the
The primary objective of backend of the billet.
the investigation is to
Schema del fluire della pelle
identify the origin of the in- della billetta dal retro della
clusions in order to pre- billetta stessa.
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technologies
6) Photos showing “orange peel” defects occurring with the
alternative 6061 billet extruded at 340 °C. Arrows indicate the re-
gion where micro cross-sections were taken for examination.
Fotografie del difetto “buccia d’arancia” comparso nella billetta
6061 alternativa a 340 °C. Le frecce indicano la zona da cui si so-
no prelevate le microsezioni per l’esame.
A review of casting records found carded, billet skin will
that concrete work was being con- flow into the extru-
ducted to repair the floor around sion, resulting in a
the cast station during that billet backend defect.
cast and it is likely that some of The backend defect
that concrete material entered the will occur at an earlier stage when 4a). In seguito a tale incidente, petesse, sono state modificate
billet. In order to prevent any re- extruding a heavy section than la matrice era stata danneggia- le procedure di manutenzione e
occurrence of this type of inci- when extruding a thin section, ta. riparazione.
dent, changes were made to which means a longer butt length Indagine Discussione
maintenance procedures and should be discarded for heavy All’esame al microscopio elet- Eliminare le inclusioni dagli
housekeeping practices. sections. For critical products, the tronico a scansione del campio- estrusi in leghe di media resi-
Discussion back part of the extrusion should ne come ricevuto si notavano stenza è importantissimo per
The absence of inclusions in the be sectioned at different locations particelle grandi fino ad 1 mm garantire l’integrità dei prodotti
extrusions of medium strength al- and then etched in a caustic so- annegate nella superficie (fig. finiti. Sostanze estranee di va-
loys is of paramount importance lution to reveal the start point of 4b). L’analisi spettrometrica a rio tipo possono essere trovate
in ensuring the integrity of end backend defects. dispersione di energia indicava negli estrusi.
products. Various types of foreign This will help to decide the mini- Ca, Al ed O come elementi Quelle provenienti dalla billetta
material can be found in extruded mum butt length which should be principali. Il principale compo- comprendono refrattari, residui
products. The foreign materials discarded from the billet. nente della sostanza estranea del rivestimento dei canali di
from billet include casthouse re- era calcite (CaCO3). Dall’ulte- colata e ossidi provenienti dalla
fractories, launder coatings and Coarse grains riore analisi di campioni di cal- scoria.
oxide inclusions related to dross. A layer of coarse grains on, or just cestruzzo prelevati presso la I fornitori delle billette devono
Every effort should be made by under, the surface of an extrusion stazione di colata risultava che fare il possibile per evitare que-
billet suppliers to ensure no in- le inclusioni nell’e- ste inclusioni.
clusions are introduced into billet. struso provenivano Le sostanze estranee prove-
The foreign materials from the ex- probabilmente da nienti dal processo di estrusio-
trusion process include contami- calcestruzzo. ne sono: inquinanti depositati
nants from the billet surface, Conclusione sulla superficie delle billette, lu-
residual lubricant and tool steel Le inclusioni nel tu- brificanti e frammenti di acciaio
fragments from dies. In most cas- bo estruso proveni- della matrice. In generale non è
es, it is not very difficult to identi- vano dalla billetta molto difficile individuare l’origi-
fy the source of the foreign mate- che conteneva ne delle sostanze estranee, co-
rials, as shown in the case study frammenti di ce- me risulta dal caso pratico cita-
given in this section. Therefore, mento. Dall’esame to qui. Pertanto, le misure pre-
the corresponding measures to dell’archivio di fon- ventive da prendersi dovrebbe-
prevent contamination by foreign deria risultava che ro essere evidenti.
materials should be straightfor- mentre si colavano Molto spesso, estrudendo la
ward. le billette erano in billetta con la sua pelle, si for-
Very often, oxide inclusions be- corso lavori di ripa- mano inclusioni di ossido.
come trapped in extrusions be- razione del pavi- La fig. 5 mostra come la pelle
cause of billet skin being extrud- mento intorno alla ossidata della billetta finisce
ed. stazione di colata e nell’estruso.
Fig. 5 illustrates how the oxide che quindi residui La pelle viene trattenuta per at-
skin of the billet flows into the ex- di cemento poteva- trito dalle pareti del contenitore.
trusion. The oxide skin is con- no esser stati in- Con il progredire dell’estrusio-
strained by the container wall due corporati nelle bil- ne, lo strato superficiale viene
to friction. As the extrusion pro- lette. Per evitare trascinato avanti e si accumula
gresses, the surface material is che l’incidente si ri- sulla testa pressante. Parte di
swept back and collects at the
dummy block. Some of this mate- 7) Optical micrographs showing different sizes of surface
rial may then begin to flow forward grains in 3 samples.
with the interior portion of the bil- Micrografie ottiche che mostrano grani superficiali
let. If insufficient butt length is dis- di diverse dimensioni in 3 provini.
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can cause problems such as improved the surface appearance questo materiale può poi co- superficiale (fig. 7b), mentre
bending failure, “orange peel” fin- (Fig. 6c). Microstructural exami- minciare ad avanzare insieme quelli ottenuti dalla billetta di
ish, streaking and variations in nation of the section shows that all’interno della billetta. 6061 originale avevano grani
surface brightness. The presence while the coarse grains have been Se il fondello scartato non è superficiali fini (fig. 7a).
of a coarse grain layer may be re- greatly reduced, they were still sufficientemente lungo, la pelle Per cercare di ridurre le dimen-
vealed after an extrusion is larger than in the original 6061 bil- fluisce nell’estruso dando luo- sioni dei grani ricristallizzati
stretched or bent, and an “orange let extrusion so the issue was not go a difetti nell’estremità poste- superficiali e il conseguente ef-
peel” finish appears on the sur- completely resolved (Fig. 7c). riore. Il difetto si manifesta pri- fetto buccia d’arancia, la tem-
face. When the chemical compositions ma se si estrudono sezioni peratura della billetta è stata
Case Study of the samples were checked it spesse che con sezioni più aumentata a 520 °C, con signi-
Problem Description was found that while both alloys sottili; ciò indica che il tratto da ficativo miglioramento dell’a-
A seamless tube extrusion is conformed to the AAC specifica- scartare per sezioni più spesse spetto superficiale (fig. 6c).
formed from 6061 billet using a tion for 6061 alloy, the Mn and Cr deve essere più lungo. Dall’esame microstrutturale
low billet temperature (340 ºC). contents were significantly lower Per prodotti di importanza criti- della sezione risultava che an-
When an alternative 6061 alloy in the original 6061 billet extru- ca, la parte posteriore dell’e- che se i grani grossolani erano
was tried, “orange peel” defects sions. Mn and Cr both have a sig- struso va sezionata in diversi stati notevolmente ridotti, essi
were experienced (Figs. 6a and nificant effect on the recrystalli- punti ed attaccata con soluzio- continuavano ad essere più
6b). sation response of medium ne caustica per determinare l’i- grandi che nell’estruso da bil-
Investigation strength alloys. Mn and Cr form nizio del difetto. Si può così letta 6061 originale; il problema
Microstructural examination of dispersoids in the matrix (~0.02 to stabilire la lunghezza minima non era dunque completamen-
the transverse sections taken 0.5 µm) which act as inhibitors of del fondello da mandare a te risolto (fig. 7c).
from the samples revealed that recrystallisation by pinning grain scarto. Controllando le composizioni
while both samples showed re- boundaries. chimiche dei provini si è trova-
crystallised grain structures, the As the original 6061 alloy con- Grano grossolano to che anche se ambedue le le-
extrusion produced using the al- tained significantly less Mn and Cr Uno strato a grano grossolano ghe soddisfacevano alla speci-
ternative 6061 billet contained than the new alloy, it recrystallised sulla superficie dell’estruso o fica AAC per la lega 6061, il te-
coarse grains in the surface and more easily and thus resulted in subito sotto di essa può causa- nore di Mn e Cr era decisa-
sub-surface regions (Fig. 7b), finer surface grains under the re problemi quali rottura a fles- mente più basso negli estrusi
whereas the extrusion produced same extrusion conditions. sione, pelle a “buccia d’aran- da billetta originale. Mn e Cr in-
with the original 6061 billet exhib- Conclusion cia”, striature e variazioni di fluenzano marcatamente la ri-
ited fine surface grains (Fig. 7a). Increasing exit temperature by in- brillantezza. La presenza dello cristallizzazione delle leghe di
Coarse surface grains are well creasing extrusion speed and bil- strato grossolano è rivelata media resistenza.
known to form “orange peel” de- let temperature can promote re- dalla comparsa dell’effetto Essi formano dispersoidi nella
fects. In an attempt to reduce the crystallisation and reduce the “buccia d’arancia” dopo che l’e- matrice (da 0,02 a 0,5 µm) che
surface recrystallised grain size grain size in a fully recrystallised struso è stato sollecitato a tra- fungono da inibitori della ricri-
and the resulting “orange peel”, grain structure. Reducing Mn and zione o a flessione. stallizzazione bloccando i bordi
the billet temperature was in- Cr contents in alloy 6061 also has Caso pratico del grano.
creased to 520 ºC. This greatly a significant impact on promoting Descrizione del problema La lega 6061 originale conte-
Un tubo senza salda- neva molto meno Mn e Cr del-
tura viene estruso da la nuova lega e quindi ricristal-
TAB. 1 • Recrystallisation Controlling Parameters
una billetta di lega lizzava più agevolmente e i
6061 a bassa tempe- grani superficiali risultavano
ratura (340 °C). Speri- più fini a pari condizioni di
mentando con una estrusione.
6061 alternativa, si Conclusione
manifestava l’effetto L’aumento di temperatura in
“buccia d’arancia” uscita ottenuto aumentando la
(figg. 6a e 6b). velocità di estrusione e la tem-
Indagine peratura della billetta può pro-
L’esame microstruttu- muovere la ricristallizzazione e
rale di sezioni trasver- far diminuire le dimensioni del
sali dei provini indica- grano nella struttura totalmente
va che mentre ambe- ricristallizzata.
due i provini avevano Anche la riduzione del tenore
grani ricristallizzati, gli di Mn e Cr della lega 6061 in-
estrusi ottenuti dalla fluenza decisamente la ricri-
billetta di 6061 alter- stallizzazione. Se si cambia
nativa contenevano fornitore di billette, è essenzia-
grani grossi in superfi- le specificare l’analisi chimica
cie e nella zona sub- richiesta.
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recrystallisation. It is critical when should be made to the billet sup- Discussione 6061) e per rapporti di estru-
changing billet supplier to be spe- plier. If different sizes of presses Esistono due possibilità per sione medio-alti.
cific of the billet composition re- are available, changing the ex- evitare la formazione di strati Una volta decisa la strada da
quired. trusion ratio by producing a par- superficiali a grana grossa. prendere, le condizioni di
Discussion ticular profile in different presses La prima prevede che la ricri- estrusione vanno adattate se-
There are two options for pre- will also help to solve the coarse stallizzazione sia ritardata in condo quanto indicato in Tabel-
venting the formation of a coarse grain problem. modo da conservare una strut- la 1. Si tenga presente che tut-
grain surface layer. Firstly, re- tura non ricristallizzata. ti i parametri di estrusione van-
crystallisation can be retarded to Summary La seconda consiste nel pro- no corretti in modo coerente
retain a non-recrystallised struc- In order to meet the end products’ muovere la ricristallizzazione senza ricorrere a misure con-
ture. special performance require- per ottenere una struttura com- traddittorie. Se la struttura del
Secondly, recrystallisation can be ments, the extrusions of medium pletamente ricristallizzata a grano non è ancora quella vo-
promoted to obtain a fully recrys- strength alloys are normally re- grana fine ed uniforme. luta, si dovrà chiedere al forni-
tallised structure containing fine quired to have good mechanical Rispetto ad estrusi contenenti tore delle billette di ritoccare il
and uniform grains. Compared to properties, sound macrostructure uno strato superficiale a grana contenuto di Mn e Cr nella le-
an extrusion containing a coarse and uniform microstructure. grossa, sono da preferirsi que- ga. Se si dispone di presse di
grain surface layer, these options The case studies show that ste due possibilità che compor- diversa capacità, cambiare il
are preferred as they offer better achieving these quality targets tano miglior allungamento e rapporto di estrusione, produ-
elongation and bending proper- largely relies on both a sound buone proprietà a flessione. Le cendo un dato profilato in pres-
ties. metallurgical knowledge of the al- misure necessarie sono ripor- se diverse può anche aiutare a
The measures required for these loys and a good understanding of tate nella Tabella 1. risolvere il problema.
two totally different approaches metal flow in the extrusion Per affrontare un problema di
are listed in Table 1. As the first process. struttura granulare grossolana Sintesi
step to address a coarse grain The case studies also demon- occorre anzitutto decidere qua- Per soddisfare specifiche parti-
problem, a decision needs to be strate that most quality control is- le possibilità adottare. colari del prodotto finito, gli
made on which option should be sues need to be addressed in a Per alcune leghe a media resi- estrusi di leghe a media resi-
adopted. systematic way, that is, examin- stenza della serie 6000 si può stenza devono in generale ave-
For some of the medium strength ing all the process steps and con- adottare indifferentemente l’u- re buone proprietà meccani-
6000 series alloys, either option ditions, including alloy composi- no o l’altro modo. che, una buona macrostruttura
may be possible. Generally, how- tion, billet quality, die design, ex- In generale però uno solo darà e microstruttura uniforme.
ever, only one of the options will trusion parameters and post-ex- risultati soddisfacenti, evitando Lo studio di casi pratici mostra
give satisfactory results in terms trusion operations. di formare strati superficiali a che per arrivare a questi livelli
of preventing a coarse grain sur- Thus, an in-depth understanding grana grossa e ottenendo le di qualità occorrono una buona
face layer and achieving the de- of the mechanism of defect for- caratteristiche meccaniche de- conoscenza metallurgica delle
sired mechanical properties. The mation and the proper use of trou- siderate. leghe e una buona compren-
option of achieving non-recrys- bleshooting techniques are two L’opzione delle strutture non ri- sione del fluire del metallo nel
tallised grain structures is recom- key components necessary for cristallizzate è preferibile per processo di estrusione.
mended for alloys having high Mn both the successful investigation leghe ad alto contenuto di Mn e Lo studio dimostra inoltre che
and Cr contents (such as 6082) and prevention of defects. Cr (per esempio, la 6082) e per la maggioranza dei problemi di
and heavy sections (low extrusion sezioni spesse (bassi rapporti controllo di qualità vanno af-
ratio). From the paper presented at the di estrusione). Strutture total- frontati sistematicamente, esa-
On the other hand, the option of 3rd Australasian Pacific Alumini- mente ricristallizzate sono in- minando cioè tutte le fasi e
achieving fully recrystallised um Extrusion Conference, 28-29 vece da preferire per leghe a condizioni del procedimento,
grain structures is preferred for al- July 2005, Sydney basso Mn e Cr (per esempio, la compresi composizione della
loys having low Mn and Cr con- lega, qualità della billetta, tipo
tents (such as 6061) and for sec- REFERENCES di matrice, parametri di estru-
tions with a moderate or high ex- sione e lavorazioni successive
trusion ratio. all’estrusione. E’ quindi neces-
[1]. Elizabeth Sweet, Sally Caraher, Natalia Danilova and Xinquan
Once an appropriate approach saria una profonda conoscen-
has been decided upon, the next Zhang, “Effects of Extrusion Parameters on Coarse Grain Surface za del meccanismo di forma-
step is to adjust extrusion condi- Layer in 6000 Series Extrusions”, Proceedings of the Eighth Interna- zione dei difetti e una certa
tions according to the recommen- tional Aluminium Extrusion Technology Seminar, Vol I, 115-126, Or- esperienza nell’uso delle tecni-
dations given in Table 1. Note that lando, Florida, 2004. che di ricerca dei problemi per
all extrusion parameters should [2]. Comalco Extrusion Guides for 6000 Series Alloys, Comalco Tech- riuscire ad identificare e preve-
be adjusted in a consistent way nical Brochure, Comalco Aluminium Limited, 2002. nire le difettosità.
and no contradictory measures
[3]. A. J. “Bill” Bryant, W “Bill” Dixon and Roger A.P. Fielding, “The Pre-
should be taken. Da una relazione presentata al-
If the grain structure is still not sat- vention of Metallurgical Defects in Medium-and High-Strength Alu- la 3rd Australasian Pacific Alu-
isfactory, a request to change Mn minium Extrusions”, Light Metal Age, June 1999, 30-54. minium Extrusion Conference,
and Cr contents in the alloy Sidney, 28-29 luglio 2005
ALLUMINIO E LEGHE - NOVEMBRE 2005 113Puoi anche leggere
