यदि एक्सट्रूज़न के यांत्रिक गुण अपेक्षा के अनुरूप नहीं हैं, तो आमतौर पर बिलेट की प्रारंभिक संरचना या एक्सट्रूज़न/उम्र बढ़ने की स्थितियों पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। बहुत कम लोग इस बात पर सवाल उठाते हैं कि क्या समरूपीकरण ही एक समस्या हो सकती है। वास्तव में, उच्च-गुणवत्ता वाले एक्सट्रूज़न के उत्पादन के लिए समरूपीकरण चरण अत्यंत महत्वपूर्ण है। समरूपीकरण चरण को ठीक से नियंत्रित न करने से निम्नलिखित परिणाम हो सकते हैं:
●बढ़ा हुआ ब्रेकथ्रू दबाव
●अधिक दोष
●एनोडाइजिंग के बाद स्ट्रीक बनावट
●कम एक्सट्रूज़न गति
●खराब यांत्रिक गुण
समरूपीकरण चरण के दो मुख्य उद्देश्य हैं: लौह-युक्त अंतरधात्विक यौगिकों का शोधन, और मैग्नीशियम (Mg) तथा सिलिकॉन (Si) का पुनर्वितरण। समरूपीकरण से पहले और बाद में बिलेट की सूक्ष्म संरचना की जाँच करके, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि बिलेट निष्कासन के दौरान अच्छा प्रदर्शन करेगा या नहीं।
बिलेट होमोजेनाइजेशन का सख्त होने पर प्रभाव
6XXX एक्सट्रूज़न में, मज़बूती उम्र बढ़ने के दौरान बनने वाले Mg- और Si-समृद्ध प्रावस्थाओं से आती है। इन प्रावस्थाओं के निर्माण की क्षमता उम्र बढ़ने से पहले तत्वों को ठोस विलयन में रखने पर निर्भर करती है। Mg और Si के ठोस विलयन का हिस्सा बनने के लिए, धातु को 530°C से ऊपर के तापमान पर शीघ्रता से शमन करना आवश्यक है। इस बिंदु से ऊपर के तापमान पर, Mg और Si स्वाभाविक रूप से एल्युमिनियम में घुल जाते हैं। हालाँकि, एक्सट्रूज़न के दौरान, धातु इस तापमान से ऊपर केवल थोड़े समय के लिए ही रहती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी Mg और Si घुल जाएँ, Mg और Si कणों का आकार अपेक्षाकृत छोटा होना आवश्यक है। दुर्भाग्य से, ढलाई के दौरान, Mg और Si अपेक्षाकृत बड़े Mg₂Si ब्लॉकों के रूप में अवक्षेपित होते हैं (चित्र 1a)।
6060 बिलेट्स के लिए एक विशिष्ट समरूपीकरण चक्र 2 घंटे के लिए 560°C का होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, चूँकि बिलेट लंबे समय तक 530°C से ऊपर रहता है, Mg₂Si घुल जाता है। ठंडा होने पर, यह बहुत महीन वितरण में पुनः अवक्षेपित हो जाता है (चित्र 1c)। यदि समरूपीकरण तापमान पर्याप्त उच्च नहीं है, या समय बहुत कम है, तो कुछ बड़े Mg₂Si कण बचे रहेंगे। जब ऐसा होता है, तो निष्कासन के बाद ठोस विलयन में Mg और Si की मात्रा कम हो जाती है, जिससे उच्च घनत्व वाले कठोर अवक्षेप बनाना असंभव हो जाता है—जिससे यांत्रिक गुण कम हो जाते हैं।
चित्र 1. पॉलिश किए गए और 2% एचएफ-एच्ड 6060 बिलेट्स के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ: (ए) कास्ट के रूप में, (बी) आंशिक रूप से समरूप, (सी) पूरी तरह से समरूप।
लौह-युक्त इंटरमेटेलिक्स पर होमोजीनाइजेशन की भूमिका
लोहे (Fe) का शक्ति की तुलना में विभंग कठोरता पर अधिक प्रभाव पड़ता है। 6XXX मिश्रधातुओं में, ढलाई के दौरान Fe प्रावस्थाएँ β-प्रावस्था (Al₅(FeMn)Si या Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) बनाने की प्रवृत्ति रखती हैं। ये प्रावस्थाएँ बड़ी, कोणीय होती हैं, और निष्कासन में बाधा डालती हैं (चित्र 2a में दर्शाया गया है)। समरूपीकरण के दौरान, भारी तत्व (Fe, Mn, आदि) विसरित हो जाते हैं, और बड़े कोणीय प्रावस्थाएँ छोटी और गोल हो जाती हैं (चित्र 2b)।
केवल प्रकाशीय छवियों से, विभिन्न चरणों में अंतर करना मुश्किल है, और उनका विश्वसनीय रूप से परिमाणन करना असंभव है। इनोवल में, हम अपनी आंतरिक विशेषता पहचान और वर्गीकरण (FDC) पद्धति का उपयोग करके बिलेट समरूपीकरण का परिमाणन करते हैं, जो बिलेट के लिए %α मान प्रदान करता है। इससे हमें समरूपीकरण की गुणवत्ता का आकलन करने में मदद मिलती है।
चित्र 2. बिलेट्स के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ (ए) पहले और (बी) होमोजीनाइजेशन के बाद।
विशेषता पहचान और वर्गीकरण (एफडीसी) विधि
चित्र 3a में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) द्वारा विश्लेषित एक पॉलिश किया हुआ नमूना दिखाया गया है। फिर, चित्र 3b में सफ़ेद दिखाई देने वाले इंटरमेटेलिक्स को अलग करने और उनकी पहचान करने के लिए ग्रेस्केल थ्रेशोल्डिंग तकनीक का उपयोग किया जाता है। यह तकनीक 1 मिमी² तक के क्षेत्रों का विश्लेषण करने की अनुमति देती है, जिसका अर्थ है कि एक साथ 1000 से अधिक व्यक्तिगत विशेषताओं का विश्लेषण किया जा सकता है।
चित्र 3. (ए) समरूप 6060 बिलेट की बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉन छवि, (बी) (ए) से पहचानी गई व्यक्तिगत विशेषताएं।
कण संरचना
इनोवल प्रणाली ऑक्सफ़ोर्ड इंस्ट्रूमेंट्स एक्सप्लोर 30 ऊर्जा-विक्षेपक एक्स-रे (ईडीएक्स) डिटेक्टर से सुसज्जित है। यह प्रत्येक चिन्हित बिंदु से ईडीएक्स स्पेक्ट्रा का त्वरित स्वचालित संग्रह संभव बनाता है। इन स्पेक्ट्रा से कणों की संरचना निर्धारित की जा सकती है और सापेक्ष Fe:Si अनुपात का अनुमान लगाया जा सकता है।
मिश्रधातु में Mn या Cr की मात्रा के आधार पर, अन्य भारी तत्व भी शामिल किए जा सकते हैं। कुछ 6XXX मिश्रधातुओं (कभी-कभी Mn की उच्च मात्रा वाले) के लिए, (Fe+Mn):Si अनुपात को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाता है। फिर इन अनुपातों की तुलना ज्ञात Fe-युक्त अंतरधात्विक अनुपातों से की जा सकती है।
β-चरण (Al₅(FeMn)Si या Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si अनुपात ≈ 2. α-चरण (Al₁₂(FeMn)₃Si या Al₈.₃(FeMn)₂Si): अनुपात ≈ 4–6, संरचना पर निर्भर करता है। हमारा कस्टम सॉफ्टवेयर हमें एक सीमा निर्धारित करने और प्रत्येक कण को α या β के रूप में वर्गीकृत करने की अनुमति देता है, फिर सूक्ष्म संरचना के भीतर उनकी स्थिति को मैप करता है (चित्र 4)। यह समरूप बिलेट में रूपांतरित α का अनुमानित प्रतिशत देता है।
चित्र 4. (ए) α- और β-वर्गीकृत कणों को दर्शाने वाला मानचित्र, (बी) (Fe+Mn):Si अनुपातों का स्कैटर प्लॉट।
डेटा हमें क्या बता सकता है
चित्र 5 इस जानकारी के उपयोग का एक उदाहरण दिखाता है। इस स्थिति में, परिणाम किसी विशिष्ट भट्टी में असमान तापन का संकेत देते हैं, या संभवतः यह कि निर्धारित तापमान तक नहीं पहुँचा जा सका। ऐसे मामलों का सही आकलन करने के लिए, ज्ञात गुणवत्ता वाले परीक्षण बिलेट और संदर्भ बिलेट, दोनों की आवश्यकता होती है। इनके बिना, उस मिश्रधातु संरचना के लिए अपेक्षित %α परास स्थापित नहीं किया जा सकता।
चित्र 5. खराब प्रदर्शन करने वाली होमोजीनाइजेशन भट्टी के विभिन्न खंडों में %α की तुलना।
पोस्ट करने का समय: 30 अगस्त 2025
