1一、铝合金的挤压生产挤压生产工艺流程:1、挤压时金属的变形过程分为三个阶段:⑴填充挤压阶段;⑵平流压出阶段;⑶紊流压出阶段。2、挤压比(λ):挤压筒内铝棒的截面积与挤出型材的截面积之比,称为挤压比(λ)或挤压系数(λ)。挤压6063型材时,挤压比(λ)在什么范围内最合适?挤压系数是挤压工艺最重要内容,根据制品外形和截面面积选择挤压筒的直径。挤压系数一般>9。平模当λ=9~40时使用寿命较长,分流模的挤压系数应在20~70范围内。系数过小会产生焊接不良。所以挤压空心型材的挤压系数比实心型材的大。如挤压Φ101×25管材,当λ=15时焊合不好,选择λ=38时管材焊合良好。挤压系数太大,挤压困难,而且因铝棒较短造成产品的成品率太低,影响经济技术指标。3、生产过程中如何控制挤压温度?铝棒温度应保持在440~520℃之间(以6063为例),加热时间均大于6小时。挤压筒加热到400~440℃。模具温度为400~510℃,保温时间1~4小时。4、选择挤压温度应遵循哪些原则?6063合金铝棒挤压温度通常在470~510℃之间,有时也可在较低温度下挤压。选择铝棒温度的原则:⑴为获得较高的机械性能,应选择较高的挤压温度;2⑵当挤压机能力不足,可通过提高铝棒温度来提高挤压速度;⑶当模具悬臂过大时,可提高铝棒温度,以减小铝棒对模具的压力及摩擦力;⑷挤压温度过高会使产生气泡、撕裂及由于模具工作带粘铝造成表面划痕严重;⑸为了获得高表面质量的产品,宜在较低温度下挤压模具加热及保温控制:5、如何控制挤压速度?挤压速度是影响生产率的一个重要指标。挤压速度取决于合金种类、几何形状、尺寸和表面状态,同时也与铸锭质量息息相关。要提高挤压速度,必需合理控制铝棒温度、模具温度、挤压筒温度。6063铝合金挤压速度范围为:9~80M/min,其中实心型材为:20~80M/min,空心型材的挤压速度一般为实心型材挤压速度的0.5~0.8倍。6、均匀化:通常将6063铝棒在560℃保温6~8小时,使合金的Mg2si相以细小质点均匀分布在整个金属基体中,且消除铸造应力,铸锭出炉后以较高速度冷却(水冷或风冷),这种热处理工艺称作均匀化。37、在挤压生产中,均匀化有什么作用?⑴能提高型材的机械性能;⑵降低挤压力约10~15%;⑶大大提高挤压速度;⑷降低合金的挤压摩擦,提高模具寿命;⑸减少型材的挤压痕,改善型材的氧化着色质量。8、挤压机每小时产量按下面公式计算:As=3600×F×P[1Vi÷tf/(Ld-1)]其中:As-挤压机每小时产能(t/h);F-铸锭截面积(㎡)P-铸锭密度(m3);tf-辅助机构空程和工作行程时间(秒)Ld-铸锭长度(m)1-压余长度(m);Vi-平均挤压速度(m)9、如何实现6063合金的快速挤压?⑴严格控制铸锭的化学成分,如采用铝含量99.7%以上的铝锭作为基体,Mg+Si总量在1.0%左右,Mg:Si控制在1.5~1.7,Fe含量要在0.20%以下;⑵用Ti-B细化铸锭晶粒,对铸锭均匀化处理;⑶挤压出口处型材温度控制在515~525℃左右;⑷模具工作带应光洁,并生产一定量型材后就要氮化处理重新抛光。10.型材在挤压过程中,如何消除弯曲、扭拧、尺寸不合格等缺陷?除了正确设计模具和认真修理模具外,可采取以下措施消除上述缺陷:⑴设置导路:让温度高具有可塑性的型材沿着规定路线移动,从而消除缺陷;⑵使用牵引机:通过牵引型材,起到导路作用,从而克服各模孔流速不均匀而引起的各类缺陷。11.淬火处理:淬火是为了使模子出口处的型材快速冷却到室温,将在淬火温度下固溶于基体金属中的强化项Mg2Si保留在基体内。6063合金的淬火敏感性较低,可以实现风冷淬火;而6061合金则必需采用水冷淬火。412.张力矫直有什么作用?张力矫直是使型材在张力作用下产生塑性变形而实现矫直,从而消除型材的弯曲、扭拧、波浪等缺陷。6063-T5合金型材的拉伸量为0.5%~1.5%。13.人工时效处理:人工时效是合金过饱和固溶体在固溶温度以下析出Mg2Si强化相而使合金强化的过程,人工时效处理是铝合金最重要的热处理,是改善合金组织构造和性能的重要手段,经过人工时效处理后强度可提高50%以上,消除了挤压残余应力,合金元素在时效中变得更均匀,固溶化更好,为氧化着色提供了一个组织均匀的表面,可获得色差小色调均匀的优质型材。时效处理的温度和时间依合金种类、合金元素含量而变化,如果工艺参数选择不当,同样会造成组织结构和表面状态的差异。6063铝合金通常采用200℃,保温两小时,决不宜高于210℃。时效工艺表:二、铝合金挤压型材常见缺陷及解决办法(一)划、擦、碰伤:划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。主要原因51)铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析,在挤压过程中金属流经工作带时,这些杂物或偏析浮出物附着在工作带表面或对工作带造成损伤,,最终对型材表面造成划伤;2)模具型腔或工作带上有杂物,模具工作带硬度较低,使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材;3)出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物,当其与型材接触时对型材表面造成划伤;4)在叉料杆将型材从出料轨道上时,由于速度过快造成型材碰伤;5)在摆床上人为拖动型材造成擦伤;6)在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。解决方法1)加强对铸锭质量的控制;2)提高修模质量,模具定期氮化并严格执行氮化工艺;3)用软质毛毡将型材与辅具隔离,尽量减少型材与辅具的接触损伤;4)生产中要轻拿轻放,尽量避免随意拖动或翻动型材;5)在料框中合理摆放型材,尽量避免相互摩擦。(二)机械性机能不合格主要原因1)挤压时温度过低,挤压速度太慢,型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度,起不到固溶强化作用;2)型材出口处风机少,风量不够,导至冷却速度慢,不能使型材在最短的时间内降到200℃以下,使粗大的Mg2Si过早析出,从而使固溶相减少,影响了型材热处理后的机械性能;63)铸锭成分不合格,铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求;4)铸锭未均匀化处理,使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在较短时间内重新固溶,造成固溶不充分而影响了产品性能;5)时效工艺不当,热风循环不畅或热电偶安装位置不正确,导至时效不充分或过时效。解决办法1)合理控制挤压温度和挤压速度,使型材在挤压机出口温度保持在最低固溶温度以上;2)强化风冷条件,有条件的工厂可安装雾化冷却装置,以期达到6063合金冷却梯度的最低要求;3)加强铸锭的质量管理;4)对铸锭进行均匀化处理;5)合理确定时效工艺,正确安装热电偶,正确摆放型材保证热风循环通畅。(三)几何尺寸超差主要原因1)由于模具设计不合理或制造有误,挤压工艺不当,模具与挤压筒不对中、不合理润滑等,导致金属流动中各点流速相差过大,从而产生内应力致使型材变形;2)由于拉伸矫直量过大导致型材尺寸超差。解决办法1)合理设计模具,保证模具精度;2)正确执行挤压工艺,合理设定挤压温度和挤压速度;3)保证设备的对中性;74)采用适中的牵引力,严格控制型材的拉伸矫直量。(四)条纹挤压型材的条纹缺陷种类比较多,形成因素也较复杂,这里仅就一些常见条纹的产生原因及解决方法加以论述。A.摩擦纹模具每次抛光上机挤压后,纹路都不能一一对应,有轻有重。主要原因在挤压过程中,型材流出模孔的瞬间与工作带紧紧地靠在一起,构成一对热状态下的干摩擦副,且将工作带分成两个区—粘着区和滑动区。在粘着区内,金属质点受到至少来自两个方面的力的作用:摩擦力和剪切力。当粘着区内金属质点所受摩擦力大于剪切力时,金属质点就会粘附在粘着区工作带表面上,并将型材表面擦伤形成摩擦纹。解决办法1)调整模具工作带出口角,使其在-1~-3°范围内,这样可降低工作带粘着区高度,减小该区的摩擦力,增大滑动区;2)保证模具氮化处理质量,使模具表面硬度保持在HV900以上;工作带表面渗硫可降低粘着区摩擦力,减少摩擦纹。B组织条纹主要原因铸锭铸造组织不均匀,成分偏析,铸锭表皮下存在较严重的缺陷,铸锭的均匀化处理不充分等,在随后的挤压过程中导致型材表面成分不均匀,从而使型材氧化后的着色能力不相同,形成组织条纹。解决办法1)合理执行铸造工艺,消除或减轻组织条纹;2)铸锭表面车皮;83)严格按工艺对铸锭均匀化处理。C.金属亮线在氧化白料中表面发亮,大多数情况下为笔直条状且宽度不定,在氧化着色料和表面喷涂料中该条纹呈浅色条纹。主要原因由于金属流动出现摩擦或变形极其剧烈时,金属局部温度会上升很高,另外金属流动不均匀也会导至晶粒发生剧烈破碎,然后发生再结晶,致使该处组织发生变化,在随后的氧化处理中导致型材表面出现纵向的亮条纹,着色处理和表面喷涂中致使型材呈现浅色条纹。解决办法1)合理设计模具结构;2)模具加工注意工作带的过度,工作带要圆滑过渡,避免较大落差。焊合条纹焊合条纹又称焊合线,笔直通长,在氧化白料中多呈现浅色,着色料和表面喷凃料中多呈浅色。主要原因1)挤压比、分流比过小;2)焊合室深度不够,不能保证有足够的压力;3)挤压工艺不合理,润滑不当。解决办法1)采用大吨位挤压机,提高挤压比;2)焊合室深度不够,不能保证有足够的压力;3)设计模具时必需考虑有足够的分流比;保证模桥呈水滴形,消除棱9角;设计模具时尽量把焊合线避在角部;4)合理控制挤压工艺参数。(五)挤压波纹挤压波纹是指在挤压型材表面出现的类似于水波纹的情况,一般无手感,在光的作用下表现明显。主要原因1)牵引机发生周期性上下跳动使型材表面发生局部弯折;2)模具设计不合理,工作带在挤压力作用下发生颤动导致型材出现波纹。解决办法1)保证牵引机运行平稳;2)合理设计模具结构。(六)气泡型材表层金属与基体金属出现局部连续或断续的分离,表现为圆形或局部连续凸起。主要原因1)由于挤压筒经长期使用后尺寸超差,挤压时筒内气体未排除,变型金属表层沿前端弹性区流出而造成气泡;2)铸锭表面有沟槽或铸锭组织中有汽孔,铸锭在墩粗时包进了汽体,挤压时汽体进入金属表层;3)挤压时,铸锭或模具中带有水分和油污,由于水和油污受热挥发成汽体,在高温高压的金属流动中被卷入型材表面型成汽体;4)设备排汽装置工作不正常;5)金属填充过快造成挤压排气不好。解决办法1)合理选择和配备挤压工具,及时检查、修理或更换;102)加强铸锭的质量管理,严格控制铸锭的表面质量和含气量;3)尽量少涂油或不涂油;4)保证设备的排气系统正常;5)合理控制挤压速度,按要求进行排气。(七)麻面麻面是指在型材表面出现的密度不等、带有拖尾、非常细小的瘤状物,手感明显,有尖刺的感觉。主要原因由于铸锭中的夹杂物或模具工作带上粘有金属或杂物,在挤压时被高温高压的铝夹带着脱落,在型材表面形成麻面。解决办法1)适当降低挤压速度,采用合理的挤压温度和模具温度;2)严格控制铸锭质量,降低铸锭中的夹杂物含量,将铸锭进行均匀化处理;3)加强修模质量管理。(八)黑斑型材阳极氧化后局部出现近似圆形的黑色斑点,在型材纵向贴摆床的面上等距离分布或不均匀分布,大小不一。主要原因1)由于挤压机出口处风冷量不够,特别是夏季气温高时,导致铝材在较高温度下接触高温毡,接触部位的冷却速度于其它位置不同,有粗大的Mg2Si相析出,在阳极氧化处理后该部位变为黑灰色。2)采用水冷却时,因操作不当,冷却不均匀,造成局部部位的冷却速度于其它位置不同,有粗大的Mg2Si相析出,在阳极氧化处理后该部位变为近似圆形的黑灰色斑块。11解决办法1)加强风冷强度,避免摆床上型材的间隔过小,保证风冷的温度梯度;2)水冷却时,必需连续供水,保证型材得到充分冷却。三、铝型材的氧化着色1.铝合金材质与型材氧化着色的质量有什么关系?⑴铝合金中对阳极氧化膜光亮度影响较大的元素Cu、Si、Cr、Fe、Zn、Mn等,这些元素在合金中含量愈小,型材氧化后光亮度就好,Si含量偏高,氧化膜呈灰暗色;Fe含量偏高,氧化膜呈暗黑色;Cu含量偏高,氧化膜呈浅灰至金黄色;Mn含量偏高,氧化膜呈棕色至黑色;Zn含量偏高,氧化膜呈乳浊色等。⑵合金组份与氧化膜厚度呈近似于反比的关系,既如果合金中Cu