6063鋁合金擠壓型材常見缺陷及其解決辦法?

    6063鋁合金型材以其良好的塑性、適中的熱處理強(qiáng)度、良好的焊接性能以及陽(yáng)極氧化處理后表面華麗的色澤等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷而致使產(chǎn)品質(zhì)量低下，成品率降低，生產(chǎn)成本增加，效益下降，最終導(dǎo)致企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力下降。因此，從根源上著手解決6063鋁合金擠壓型材的缺陷問題是企業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要方面。筆者根據(jù)多年的鋁型材生產(chǎn)實(shí)踐，在此對(duì)6063鋁合金擠壓型材常見缺陷及其解決辦法作一總結(jié)，和眾多同行交流，以期相互促進(jìn)。

    1  劃、擦、碰傷
    劃傷、擦傷、碰傷是當(dāng)型材從模孔流出以及在隨后工序中與工具、設(shè)備等相接觸時(shí)導(dǎo)致的表面損傷。
    1．1  主要原因
    ①鑄錠表面附著有雜物或鑄錠成分偏析。鑄錠表面存在大量偏析浮出物而鑄錠又未進(jìn)行均勻化處理或均勻化處理效果不好時(shí)，鑄錠內(nèi)存在一定數(shù)量的堅(jiān)硬的金屬顆粒，在擠壓過程中金屬流經(jīng)工作帶時(shí)，這些偏析浮出物或堅(jiān)硬的金屬顆粒附著在工作帶表面或?qū)�工作帶造成損傷，最終對(duì)型材表面造成劃傷；
    ②模具型腔或工作帶上有雜物，模具工作帶硬度較低，使工作帶表面在擠壓時(shí)受傷而劃傷型材；
    ③出料軌道或擺床上有裸露的金屬或石墨條內(nèi)有較硬的夾雜物，當(dāng)其與型材接觸時(shí)對(duì)型材表面造成劃傷；
    ④在叉料桿將型材從出料軌道上送到擺床上時(shí)，由于速度過快造成型材碰傷；

    ⑤在擺床上人為拖動(dòng)型材造成擦傷；
    ⑥在運(yùn)輸過程中型材之間相互摩擦或擠壓造成損傷。
    1．2  解決辦法
    ①加強(qiáng)對(duì)鑄錠質(zhì)量的控制；
    ②提高修模質(zhì)量，模具定期氮化并嚴(yán)格執(zhí)行氮化工藝；
    ③用軟質(zhì)毛氈將型材與輔具隔離，盡量減少型材與輔具的接觸損傷；
    ④生產(chǎn)中要輕拿輕放，盡量避免隨意拖動(dòng)或翻動(dòng)型材；
    ⑤在料框中合理擺放型材，盡量避免相互摩擦。

    2、機(jī)械性能不合格
    2．1  主要原因
    ①擠壓時(shí)溫度過低，擠壓速度太慢，型材在擠壓機(jī)的出口溫度達(dá)不到固溶溫度，起不到固溶強(qiáng)化作用；
    ②型材出口處風(fēng)機(jī)少，風(fēng)量不夠，導(dǎo)致冷卻速度慢，不能使型材在最短的時(shí)間內(nèi)降到200℃以下，使粗大的Mg2Si過早析出，從而使固溶相減少，影響了型材熱處理后的機(jī)械性能；
    ③鑄錠成分不合格，鑄錠中的Mg、Si含量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；
    ④鑄錠未均勻化處理，使鑄錠組織中析出的Mg2Si相無法在擠壓的較短時(shí)間內(nèi)重新固溶，造成固溶不充分而影響了產(chǎn)品性能；
    ⑤時(shí)效工藝不當(dāng)、熱風(fēng)循環(huán)不暢或熱電偶安裝位置不正確，導(dǎo)致時(shí)效不充分或過時(shí)效。

    2．2  解決辦法
    ①合理控制擠壓溫度和擠壓速度，使型材在擠壓機(jī)的出口溫度保持在最低固溶溫度以上；
    ②強(qiáng)化風(fēng)冷條件，有條件的工廠可安裝霧化冷卻裝置，以期達(dá)到6063合金冷卻梯度的最低要求；
    ③加強(qiáng)鑄錠的質(zhì)量管理；
    ④對(duì)鑄錠進(jìn)行均勻化處理；
    ⑤合理確定時(shí)效工藝，正確安裝熱電偶，正確擺放型材以保證熱風(fēng)循環(huán)通暢。

    3、幾何尺寸超差
    3．1  主要原因
    ①由于模具設(shè)計(jì)不合理或制造有誤、擠壓工藝不當(dāng)、模具與擠壓筒不對(duì)中、不合理潤(rùn)滑等，導(dǎo)致金屬流動(dòng)中各點(diǎn)流速相差過大，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力致使型材變形；
    ②由于牽引力過大或拉伸矯直量過大導(dǎo)致型材尺寸超差。
    3．2  解決辦法
    ①合理設(shè)計(jì)模具，保證模具精度；    
    ②正確執(zhí)行擠壓工藝，合理設(shè)定擠壓溫度和擠壓速度；
    ③保證設(shè)備的對(duì)中性；
    ④采用適中的牽引力，嚴(yán)格控制型材的拉伸矯直量。 [page]     4、擠壓波紋
    擠壓波紋是指在擠壓型材表面出現(xiàn)的類似于水波紋的情況，一般無手感，在光的作用下表現(xiàn)明顯。
    4．1  主要原因
    ①牽引機(jī)發(fā)生周期性上下跳動(dòng)使型材表面發(fā)生局部彎折；
    ②模具設(shè)計(jì)不合理，工作帶在擠壓力作用下發(fā)生顫動(dòng)導(dǎo)致型材出現(xiàn)波紋。
    4．2解決辦法
    ①保證牽引機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)；
    ②合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)。

    5、麻面
    麻面是指在型材表面出現(xiàn)的密度不等、帶有拖尾、非常細(xì)小的瘤狀物，手感明顯，有尖刺的感覺。
    5．1  主要原因
    由于鑄錠中的夾雜物或模具工作帶上粘有金屬或雜物，在擠壓時(shí)被高溫高壓的鋁夾帶著脫落，在型材表面形成麻面。
    5．2解決辦法
    ①適當(dāng)降低擠壓速度，采用合理的擠壓溫度和模具溫度；
    ②嚴(yán)格控制鑄錠質(zhì)量，降低鑄錠中的夾雜物含量，將鑄錠進(jìn)行均勻化處理；
    ③加強(qiáng)修模質(zhì)量管理。

    6  黑斑
    型材陽(yáng)極氧化后局部出現(xiàn)近似圓形的黑灰色斑點(diǎn)，在型材縱向貼擺床的面上等距離分布，大小不一。
    6．1  主要原因
    由于擠壓機(jī)出口處風(fēng)冷量不夠，導(dǎo)致鋁材在較高溫度下接觸擺床，接觸部位的冷卻速度于其它位置不同，有粗大的Mg2Si相析出，在陽(yáng)極氧化處理后該部位變?yōu)楹诨疑��?
    6．2  解決辦法
    ①加強(qiáng)風(fēng)冷強(qiáng)度，避免擺床上型材的間隔過小，保證風(fēng)冷的溫度梯度；
    ②有條件的工廠應(yīng)采用霧化水冷與風(fēng)冷相結(jié)合的方法，可完全消除黑斑。

    7  條紋
    擠壓型材的條紋缺陷種類比較多，形成因素也較復(fù)雜，這里僅就一些常見條紋的產(chǎn)生原因及解決方法加以論述。
    7．1  摩擦紋
    模具每次光模上機(jī)擠壓后，紋路都不能一一對(duì)應(yīng)，有輕有重。
    7．1．1  主要原因
    在擠壓過程中，型材流出模孔的瞬間與工作帶緊緊地靠在一起，構(gòu)成一對(duì)熱狀態(tài)下的干摩擦副，且將工作帶分成兩個(gè)區(qū)——粘著區(qū)和滑動(dòng)區(qū)。在粘著區(qū)內(nèi)，金屬質(zhì)點(diǎn)受到至少來自兩個(gè)方面的力的作用：摩擦力和剪切力。當(dāng)粘著區(qū)內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)所受摩擦力大于剪切力時(shí)，金屬質(zhì)點(diǎn)就會(huì)粘附在粘著區(qū)工作帶表面上，并將型材表面擦傷而形成摩擦紋。
    7．1．2  解決辦法
    ①調(diào)整模具工作帶出口角α，使其在-1°～-3°范圍內(nèi)，這樣可降低工作帶粘著區(qū)高度，減小該區(qū)的摩擦力，增大滑動(dòng)區(qū)；
    ②進(jìn)行高效的模具氮化處理，使模具表面硬度保持在HV900以上；工作帶表面滲硫可降低粘著區(qū)摩擦力，減少摩擦紋。
    7．2  組織條紋
    7．2．1  主要原因
    鑄錠鑄造組織不均勻，成分偏析，鑄錠表皮下存在較嚴(yán)重的缺陷，鑄錠的均勻比處理不充分等，在隨后的擠壓過程中導(dǎo)致型材表面成分不均勻，從而使型材氧化后的著色能力不相同，形成組織條紋。
    7．2．2  解決辦法
    ①合理執(zhí)行鑄造工藝，消除或減輕組織偏析；
    ②鑄錠表面車皮；
    ③認(rèn)真進(jìn)行鑄錠均勻化處理。
    7．3  金屬亮紋
    在氧化白料中表現(xiàn)發(fā)亮，大多數(shù)情況下為筆直條狀且寬度不定，在氧化著色料中該條紋呈淺色條狀。
    7．3．1  主要原因
    由于金屬流動(dòng)出現(xiàn)摩擦或變形極其劇烈時(shí)，金屬局部溫度會(huì)上升很高，另外金屬流動(dòng)不均勻也會(huì)導(dǎo)致晶粒發(fā)生劇烈破碎，然后發(fā)生再結(jié)晶，致使該處組織發(fā)生變化，在隨后的氧化處理中導(dǎo)致型材表面出現(xiàn)縱向的亮條紋，著色處理中致使型材著不上色或呈現(xiàn)淺色條紋。
    7．3．2  解決辦法
    ①合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)；
    ②模具加工要注意工作帶的過渡，防止出現(xiàn)工作帶落差；
    ③保證模橋呈水滴形，消除棱角。 [page]     7．4  焊合條紋
    焊合條紋又稱焊縫，筆直通長(zhǎng)，在氧化白料中多呈現(xiàn)淺灰色，著色料中多顯淺色。
    7．4．1  主要原因
    ①模具分流孔設(shè)計(jì)過小；
    ②焊合室深度不夠，不能保證有足夠的壓力；
    ③擠壓時(shí)模具焊合室內(nèi)鋁料供應(yīng)不足；
    ④擠壓工藝不合理，潤(rùn)滑不當(dāng)。
    7．4．2  解決辦法
    ①合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)；
    ②注意擠壓溫度和擠壓速度的協(xié)調(diào)；
    ③盡量減少潤(rùn)滑或不潤(rùn)滑。

    8  裂紋
    擠壓時(shí)型材受到拉應(yīng)力作用而在表面形成程度不同的金屬橫向撕裂現(xiàn)象。
    8．1  主要原因     
    ①由于摩擦力的原因使金屬表層受到附加拉應(yīng)力的作用，當(dāng)附加拉應(yīng)力大于表層金屬抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋；   
    ②擠壓溫度過高，金屬表層抗拉強(qiáng)度下降，在摩擦力作用下產(chǎn)生裂紋；
    ③擠壓速度過快時(shí)，金屬表層所受的附加拉應(yīng)力增加使型材產(chǎn)生裂紋。
    8．2  解決辦法
    嚴(yán)格控制擠壓工藝參數(shù)以保證合理的出口速度和出口溫度。

    9  波浪、扭擰、彎曲
    波浪、扭擰、彎曲是由于金屬流動(dòng)不均勻造成的型材外形缺陷。
    9．1  主要原因
    ①模具工作帶設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致金屬流動(dòng)不均勻；
    ②擠壓速度過快或擠壓溫度過高導(dǎo)致金屬流動(dòng)不均勻；     
    ③模具型孔布局不合理造成金屬流動(dòng)不均勻；
    ④導(dǎo)路不合適或未安裝導(dǎo)路；
    ⑤潤(rùn)滑不合適。
    9．2  解決辦法
    ①修整模具工作帶使金屬流動(dòng)均勻；
    ②采用合理的擠壓工藝，在保證出口溫度的前提下盡量采用低溫?cái)D壓；
    ③合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)；
    ④配置合適的導(dǎo)路；
    ⑤合理潤(rùn)滑；
    ⑥采用牽引機(jī)牽引擠壓。

    10  氣泡
    型材表層金屬與基體金屬出現(xiàn)局部連續(xù)或斷續(xù)的分離，表現(xiàn)為圓形或局部連續(xù)凸起。
    10．1  主要原因
    ①由于擠壓筒經(jīng)長(zhǎng)期使用后尺寸超差，擠壓時(shí)筒內(nèi)氣體未排除，變形金屬表層沿前端彈性區(qū)流出而造成氣泡；
    ②鑄錠表面有溝槽或鑄錠組織中有氣孔，鑄錠在墩粗時(shí)包進(jìn)了氣體，擠壓時(shí)氣體進(jìn)入金屬表層；
    ③擠壓時(shí)，鑄錠或模具中帶有水分和油污，由于水和油污受熱揮發(fā)成氣體，在高溫高壓的金屬流動(dòng)中被卷入型材表面形成氣體；
    ④設(shè)備排氣裝置工作不正常；
    ⑤金屬填充過快，造成擠壓排氣不好。
    10．2解決辦法
    ①合理選擇和配備擠壓工具，及時(shí)檢查和更換；
    ②加強(qiáng)鑄錠的質(zhì)量管理，嚴(yán)格控制鑄錠的表面質(zhì)量和含氣量；
    ③保證設(shè)備的排氣系統(tǒng)正常工作；
    ④剪刀、擠壓筒和模具應(yīng)盡量少涂油或不涂油；
    ⑤合理控制擠壓速度，按要求進(jìn)行排氣。

    11 石墨壓入
       沿型材縱向淺表層呈條狀半露的孔隙，短的幾毫米，長(zhǎng)則幾厘米或更長(zhǎng)。孔隙中主要成分為石墨。
    11．1 主要原因
    ① 由于石墨潤(rùn)滑劑中石墨比例過高或石墨沒有完全攪拌均勻，有顆粒或塊狀石墨存在；
    ② 石墨潤(rùn)滑劑的涂抹過于接近分流或型孔，擠壓時(shí)這些石墨沒有進(jìn)入壓余，而是被高溫高壓的金屬流卷入制品的淺表層形成石墨壓入。
    11．2 解決辦法
    ① 使用優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑劑；
    ② 潤(rùn)滑劑涂抹時(shí)要離分流孔或型孔遠(yuǎn)一些，盡量少使用或不使用潤(rùn)滑劑。