铝板(厚度在0.6～4.0mm之间)在运输过程中经常产生凹斑缺陷,特别是汽车运输过程中产生的凹斑缺陷尤为严重,给企业的生产和经营带来极大的困扰。对此,我们组成攻关小组,认真调查分析,找出了产生凹斑缺陷的在成因,并制定了防止凹斑缺陷产生的措施,收到了良好的效果。
1对退货及库存板材的检查
对供给某厂因凹斑缺陷退货的产品进行抽查,发现铝板表面黑色凹斑较严重,因影响产品使用而报废,而对库存的同期生产的同种产品进行抽查,发现无一有上述凹斑缺陷,板材由汽车运输至该厂只有两天时间,且此种缺陷是板材运抵该厂拆箱检查时即发现,板材封闭良好,在运输途中未受到任何损伤,气候干燥凉爽,又非热包装,因此可以确认凹斑缺陷是运输过程中发生的。
2凹斑缺陷的形貌
板材凹斑缺陷检查发现,凹斑呈黑色凹坑,凹坑边部有白色放射状的环,凹坑中间有斑点突起,且有金属亮点,凹坑中由黑色颗粒(粉末)填充,凹斑的边部为椭圆形,其长轴与板材的纵向平行,其表面积为6～20mm2。
3凹斑缺陷发生的部位
仔细观察凹斑缺陷,发现凹斑的分布在铝板的纵向上无任何规律,而横向成行分布间距不等,横向凹班的连线与纵向垂直。如果一张铝板有凹斑缺陷,则与之相邻面的另一张铝板上产生的凹斑与之完全相同。也就是说,凹斑缺陷发生在相互接触的两板材表面,且相互接触的两板材表面的凹斑缺陷成对出现。发生凹斑缺陷的板材,其厚度在0.6～4.0mm之间,且非标准板居多。非标准板材采用简易包装,其包装方法示于图1,凹斑缺陷均发生在框架包装的外部,并且在框架的边缘处尤甚。
4凹斑缺陷成因分析
通过检查分析,认为在运输过程中发生的凹斑缺陷:从产生的时间、外部环境、缺陷的形貌和发生的位置来看,既不是铝板表面均匀的腐蚀、斑痕腐蚀,也不是由于冶金缺陷、外来压入物及生产过程中所造成的缺陷。因此只可能是摩擦腐蚀,确切地说,是由于摩擦而使固体粒子对金属的冲蚀磨损造成的。为证明此点,我们来看一下固体粒子对金属的冲蚀磨损的特征和影响因素。固体粒子对金属的冲蚀磨损通常是指粒径小于1mm、冲击速度不超过50m/s的固体粒子冲击材料表面所造成的损伤。塑性金属被固粒子冲蚀后,其特征是存在大量的冲蚀凹坑圈,在凹坑的边缘有隆起,对冲蚀坑的观察结果表明,凹坑处存在有材料沿粒子冲击方向上的流动,直至材料在高的应变下断裂,成为碎屑。加工硬化的材料,在粒子冲击时,这种表层材料
因应变高而断裂得快。而纯铝被粒子冲击后,则形成凹坑和金属转移的唇或圈,由于表面摩擦和晶格变形,在表面层产生的热量甚至会造成表面金属的熔化。事实上,已发现的粒子表面有铝熔化后形成的凝固薄层,脱离的碎片发生了再结晶。
固体粒子撞击金属表面时,常常发生破碎、粒子压入,造成屑片迁移,并形成已受到损伤且容易被破坏的翻边或挤压唇,由于粒子在冲击表面上的破碎四射,造成一次冲击坑的二次损伤,而加速磨损。在腐蚀性气氛或存在有腐蚀性熔盐或微粒时,冲蚀磨损-热腐蚀过程更为复杂。因热腐蚀产物的抗冲蚀磨损能力低,很容易被冲蚀磨损掉,这样两者加速磨损。铝表面存在异物或硬颗粒(金属或金属氧化物颗粒)是在所难免的,正是这些硬粒在相互接触的铝板间起到了磨粒的作用。我们注意到,板材轧制有微小波纹时,缺陷只发生在两板相接触的波峰处,铝板在框架外处于自由状态,随汽车的颠簸而上下震荡,相互接触的铝板在波峰处相互撞击摩擦,形成凹斑缺陷。从缺陷中还可发现,凹斑缺陷中被黑色颗粒(粉末)填充,这种粉末是铝末的氧化物,是在摩擦时较高的温度下发生氧化产生的,此点正与冲蚀磨损中产生的高热相呼应。产生的氧化物硬而脆,在冲蚀磨损中又充当“硬颗粒”,更加剧了磨损的进行。
上面我们分析了框架外部的磨损情况,而框架边缘处其磨损形式与外部不同,为何也能产生相似的磨损呢?经分析认为在框架处磨损的形式为微动磨损,所谓微动磨损即两个作小振幅相对摆动的表面间所发生的磨损现象。微动磨损表面的形貌特征为碟形坑状。在框架边缘处,表面上好似相对静止的铝板,实际上经由框架外铝板振动传递交变载荷因素引起的轻微往复运动使板面间产生相互微动磨损,在磨粒及铝板间表面压力的作用下,加剧磨损的进行,使得框架边缘处的磨损比框架外部更甚。
5防止产生凹斑缺陷的措施
5.10.6～0.4mm的非标准板材应采用GB3199-82的1.8.1-C规定的包装方法。
5.2加压包装,防止板材在包装箱内相对运动。
5.3在板材之间涂油或加纸。
6结论
铝板(0.6～4.0mm)表面凹斑缺陷的成因:在框架外部,由于运输中颠簸而使铝板接触面相互撞击摩擦,在其间的硬质颗粒作用下而产生固体粒子,造成对金属的冲击磨损。在框架边缘处,由于框架外部铝板振动传递交变载荷因素而引起轻微的往复运动,在板面间压力作用下产生微动磨损,凹斑中的粉末是黑色的含有一定的立方γ-氧化铝。
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