لماذا فقاعة الألومنيوم
غالبًا ما يصف الناس العيب السطحي على صفائح الألومنيوم بأنه "فقاقيع"، كما لو كان المعدن حيًا ويخرج الزفير. من مسافة بعيدة يمكن أن يبدو الأمر على هذا النحو: قباب صغيرة، أو بثور، أو بقع مرتفعة تظهر بعد الدرفلة، أو التشكيل، أو الطلاء، أو الطلاء بالمسحوق، أو الأكسدة، أو حتى أثناء الخدمة. من وجهة نظر المواد، على الرغم من ذلك، لا يتشكل الألومنيوم كما يحدث في السوائل. ما ترونه هو أن الورقة تكشف عن شيء كان بداخلها بالفعل - غاز أو رطوبة أو شوائب أو تلوث أو واجهات غير مستقرة - يتم دفعها للخارج عن طريق الحرارة أو الضغط أو الكيمياء.
هناك طريقة فريدة لفهم فقاعات الألومنيوم وهي التعامل مع الورقة مثل المظروف المختوم. إذا تمدد أي شيء داخل هذا الظرف، أو تفاعل، أو فقد الالتصاق عندما يسخن الظرف أو يتشوه، فإنه يحاول خلق مساحة. والنتيجة هي نفطة.
كيف تبدو "الفقاعات" في صفائح الألومنيوم
في الإنتاج الحقيقي، يمكن أن تشير "فقاعة الألومنيوم" إلى العديد من الظواهر ذات الصلة:
بثور بارزة بعد الطلاء أو الطلاء بالمسحوق، غالبًا ما تكون ملحوظة بعد المعالجة بالفرن
تقرحات بعد الأنودة، وأحيانًا تكون موضعية على طول اتجاه التدحرج
الانتفاخات بعد الرسم العميق أو الختم أو الثني
الترقق تحت السطح الذي يصبح مرئيًا فقط بعد التعرض للحرارة
على الرغم من أن المظهر قد يكون متشابهًا، إلا أن الأسباب الجذرية تختلف. يحدث ذلك عندما تظهر الفقاعات: قبل الطلاء، أثناء التشكيل، أثناء المعالجة، أو بعد التعرض في الحقل.
الأسباب الرئيسية الموضحة بـ "الضغط + نقطة الضعف"
تحتاج فقاعات الألومنيوم دائمًا إلى مكونين.
مصدر الضغط: الشيء الذي يتمدد أو يولد الغاز
نقطة الضعف: واجهة أو عيب يمكن أن ينفصل
الهيدروجين والرطوبة: مصدر الضغط الكلاسيكي
الهيدروجين هو الغاز الأكثر شيوعا في ظهور تقرحات. يمكن تقديمه أثناء الذوبان أو الصب أو التفريغ غير المناسب أو الخردة الرطبة أو مواد التشحيم أو تلوث المياه. الهيدروجين قابل للذوبان في الألومنيوم السائل ولكنه أقل قابلية للذوبان في الألومنيوم الصلب، لذلك يمكن أن يشكل مسامية أثناء التصلب. وقد تظل هذه المسامية غير مرئية حتى تتم معالجتها لاحقًا، عندما تؤدي الحرارة إلى تمدد الغاز.
في خطوط الطلاء، يمكن أيضًا للرطوبة أو المذيبات المحتبسة تحت الطلاء أن تولد ضغطًا أثناء المعالجة. إذا لم يتم التحكم في المعالجة المسبقة والتجفيف، يصبح الطلاء "المغلف"، وتصبح المواد المتطايرة المحاصرة "الضغط".
العيوب المتداولة والتليينية والمحاصرة: نقطة الضعف
حتى في حالة وجود مسامية، قد لا ترى فقاعات إلا بعد المعالجة الحرارية بالتدحرج أو التلدين أو المحلول. يمكن المتداول إطالة الفراغات. التلدين يمكن أن يسمح للغاز بالتجمع. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية للمحلول للسبائك القابلة للمعالجة بالحرارة إلى توسيع العيوب الداخلية بما يكفي لتظهر على شكل بثور، خاصة على الصفائح أو الألواح السميكة.
يمكن أيضًا إنشاء نقاط ضعف عن طريق الشوائب غير المعدنية أو أفلام الأكسيد أو الترابط الضعيف بسبب عيوب الصب. إذا تم طي "فيلم" الأكسيد داخل المعدن أثناء الصب أو الدرفلة على الساخن، فإنه يعمل كسطح صدع مصنوع مسبقًا. الحرارة والضغط ثم رفع السطح إلى نفطة.
تلوث السطح: عندما تكون الفقاعة في الواقع فشلًا في الطلاء
العديد من "الفقاعات" التي أبلغ عنها المستخدمون النهائيون تقوم بتغطية البثور بدلاً من البثور المعدنية. قد يكون المعدن جيدًا، ولكن تفشل الواجهة بين الألومنيوم والطلاء بسبب الزيوت أو مواد التشحيم المتداول أو بصمات الأصابع (الكلوريدات) أو طلاء التحويل غير الكافي أو ختم الأنودة غير المناسب. عندما يفقد الطلاء التصاقه، فإن أي ضغط بخار داخلي يجعل البثرة مرئية.
السبائك والمزاج: لماذا تنفجر بعض الأوراق أكثر من غيرها
تتصرف سبائك الألومنيوم المختلفة وسبائكها بشكل مختلف لأنها تختلف في التركيب وسلوك الترسيب وطرق المعالجة النموذجية.
غالبًا ما تتمتع السبائك غير القابلة للمعالجة بالحرارة (سلسلة 1000، 3000، 5000) بقابلية تشكيل ممتازة وتستخدم بشكل شائع في الصفائح. غالبًا ما ترتبط الفقاعات في هذه العائلات بنظافة الصب/الدرفلة، أو مسامية الهيدروجين، أو مشكلات عملية الطلاء بدلاً من ظهور بثور المعالجة الحرارية.
قد تكون السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة (سلسلة 2000، 6000، 7000) أكثر حساسية للتقرح أثناء المعالجة الحرارية للمحلول أو التعرض لدرجات الحرارة العالية. إذا كانت المسامية الداخلية موجودة، فإن الدورات الحرارية الأعلى يمكن أن تجعلها تظهر. في السبائك 6xxx المستخدمة في صفائح السيارات والمعمارية، يتم أحيانًا اكتشاف تقرحات بعد دورات خبز الطلاء إذا لم تتم محاذاة المعالجة المسبقة ونظافة الركيزة.
المزاج مهم أيضا. يكون مزاج O الملدن بالكامل أكثر ليونة، ويتشكل بسهولة، ويمكنه "إخفاء" العيوب الداخلية حتى يتم تسخينه لاحقًا. تحتوي درجات الحرارة H (المصلبة بالإجهاد) على ضغوط متبقية مختلفة يمكن أن تؤثر على كيفية فتح العيوب أثناء التكوين. تتطلب درجات الحرارة T (المعالجة بالحرارة) خطوات حرارية يمكن أن تؤدي إلى ظهور بثور في حالة وجود غاز داخلي.
الغضب ورقة مشتركة وما تنطوي عليه:
يا مزاج: صلب، أفضل القابلية للتشكيل، ولكن التسخين في وقت لاحق يمكن أن يكشف عن المسامية الكامنة
H14/H24: سلالة مقواة (ومُلدنة جزئيًا لـ H24)، مستقرة للتشكيل؛ تشير التقرحات عادةً إلى عيوب في الركيزة أو مشكلات في إعداد/طلاء السطح
T4/T6 (نموذجي لـ 6xxx): يتضمن معالجة المحاليل والشيخوخة؛ يمكن أن يكشف التعرض للحرارة عن ظهور بثور داخلية مرتبطة بالغاز إذا كانت الجودة غير متناسقة
المعلمات التي تؤثر على خطر البثور في الممارسة العملية
تقرحات ليست عشوائية. فهو يستجيب لمعلمات قابلة للقياس.
تعتبر درجة الحرارة ووقت النقع من أكبر المحفزات. تعمل درجات الحرارة المرتفعة للمعالجة وأوقات المكوث الأطول ومعدلات الانحدار الأسرع على زيادة الضغط الداخلي وتنعيم واجهة المعدن/الطلاء.
سمك الورقة مهم. تحبس الصفائح السميكة التدرجات الحرارية ويمكن أن تحتوي على مسام أكبر مرتبطة بالصب، في حين أن المقياس الرقيق يمكن أن يكون أكثر حساسية لتلوث السطح لأن نسبة الطلاء إلى الركيزة أعلى.
تعتبر خشونة السطح والنظافة أمرًا حاسمًا في تقرحات الطلاء. الخشونة تؤثر على التبلل. التلوث يقلل من الالتصاق. تؤثر كيمياء المعالجة وجودة المياه منزوعة الأيونات بقوة على مقاومة البثور.
تشكيل خطورة المسائل. يمكن أن يؤدي السحب العميق والانحناء الضيق لنصف القطر إلى فتح طبقات أو مسامية تحت السطح، مما يحول العيب غير المرئي إلى قبة مرئية.
معايير التنفيذ ونقاط الاتصال لمراقبة الجودة
في الإنتاج والشراء، يتم التعامل مع التحكم في البثور بشكل أفضل من خلال ربط مواصفات صفائح الألومنيوم بالمعايير المعترف بها وفحوصات العمليات.
يتم توفير صفائح وصفائح الألومنيوم عادةً وفقًا لمعيار ASTM B209 (أو سلسلة EN 485 في أوروبا)، والتي تحدد التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وتفاوتات الأبعاد. بالنسبة للاستخدامات الفضائية أو ذات الموثوقية العالية، قد يتم تحديد متطلبات إضافية للجودة الداخلية.
بالنسبة للطلاءات، فإن معايير المعالجة والاختبار لا تقل أهمية. عادةً ما يتم التحكم في طلاءات التحويل والأكسدة من خلال مواصفات العملية، وغالبًا ما يتم فحص مقاومة البثرة من خلال اختبار الرطوبة أو اختبار رش الملح أو اختبارات الالتصاق بعد العلاج.
تشتمل الضوابط العملية التي تقلل من مخاطر الفقاعات على تفريغ الغازات الذائبة، والترشيح، وممارسات الصب النظيفة، والفحص بالموجات فوق الصوتية للوحة الحرجة، وجداول الدرفلة والتليين الخاضعة للرقابة، والمعالجة المسبقة/التجفيف المنضبط قبل الطلاء.
جدول الخواص الكيميائية (التركيب النموذجي، بالوزن%)
فيما يلي مرجع موجز لسبائك صفائح الألمنيوم الشائعة. القيم هي القيم القصوى أو النطاقات النموذجية لكل معايير مشتركة؛ تعتمد الحدود الدقيقة على المواصفات الحاكمة (ASTM B209، EN 573، وما إلى ذلك).
| سبيكة | و (٪) | الحديد (٪) | النحاس (٪) | من (٪) | ملغ (٪) | الزنك (٪) | الكروم (٪) | ل (٪) | آل |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1050 | 0.25 | 0.40 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | - | 0.03 | توازن |
| 1060 | 0.25 | 0.35 | 0.05 | 0.03 | 0.03 | 0.05 | - | 0.03 | توازن |
| 1100 | 0.95 (سي + الحديد) | - | 0.05-0.20 | 0.05 | - | 0.10 | - | - | توازن |
| 3003 | 0.60 | 0.70 | 0.05-0.20 | 1.0-1.5 | - | 0.10 | - | - | توازن |
| 5052 | 0.25 | 0.40 | 0.10 | 0.10 | 2.2-2.8 | 0.10 | 0.15-0.35 | - | توازن |
| 5083 | 0.40 | 0.40 | 0.10 | 0.40-1.0 | 4.0-4.9 | 0.25 | 0.05-0.25 | 0.15 | توازن |
| 6061 | 0.4-0.8 | 0.70 | 0.15-0.40 | 0.15 | 0.8-1.2 | 0.25 | 0.04-0.35 | 0.15 | توازن |
| 6063 | 0.2-0.6 | 0.35 | 0.10 | 0.10 | 0.45-0.9 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | توازن |
الوجبات الجاهزة التي تواجه العملاء: الفقاعات هي مشكلة "نظام".
من وجهة نظر الورقة، نادرًا ما يحدث الفقاعات بسبب عامل واحد. عادة ما يكون التفاعل بين جودة الركيزة والتاريخ الحراري وإعداد السطح وعملية التشطيب. إذا كنت تريد نتائج خالية من البثور، قم بمحاذاة هذه العناصر:
اختر سبيكة ومزاجًا مناسبًا لخطوات التشكيل والتسخين التي ستستخدمها
تحديد المعايير بوضوح (ASTM B209 / EN 485) وإضافة متطلبات الجودة الداخلية عند الضرورة
التحكم في دورات الحرارة في المعالجة أو المعالجة بالمحلول وتجنب احتجاز الرطوبة/المذيبات
اطلب نظافة سطحية قوية واتساق المعالجة المسبقة قبل الطلاء أو الأكسدة
عندما "تتفجر" فقاعات الألومنيوم، فهذا لا يسيء التصرف، بل إنه يتواصل. تخبرك الورقة بالمكان الذي تم فيه احتجاز الغاز، أو المكان الذي كان فيه الالتصاق ضعيفًا، أو المكان الذي دفعت فيه كيمياء العملية ودرجة الحرارة المادة إلى ما بعد الحد الهادئ. الاستماع إلى هذه الرسالة هو كيفية تحويل العيب التجميلي إلى متغير يمكن التحكم فيه.
