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、適中的熱處理強度、良好的焊接性能以及陽極氧化處理后表面華麗的色澤等諸多優點而被廣泛應用。但在生產過程中經常會出現一些缺陷而致使產品質量低下，成品率降低，生產成本增加，效益下降，最終導致企業的市場競爭能力下降。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提高自身競爭力的一個重要方面。筆者根據多年的鋁型材生產實踐，在此對6063鋁合金擠壓型材常見缺陷及其解決辦法作一總結，和眾多同行交流，以期相互促進。

    1  劃、擦、碰傷
    劃傷、擦傷、碰傷是當型材從模孔流出以及在隨后工序中與工具、設備等相接觸時導致的表面損傷。
    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行均勻化處理或均勻化處理效果不好時，鑄錠內存在一定數量的堅硬的金屬顆粒，在擠壓過程中金屬流經工作帶時，這些偏析浮出物或堅硬的金屬顆粒附著在工作帶表面或對工作帶造成損傷，最終對型材表面造成劃傷；
    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有較硬的夾雜物，當其與型材接觸時對型材表面造成劃傷；
    ④在叉料桿將型材從出料軌道上送到擺床上時，由于速度過快造成型材碰傷；

    ⑤在擺床上人為拖動型材造成擦傷；
    ⑥在運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加強對鑄錠質量的控制；
    ②提高修模質量，模具定期氮化并嚴格執行氮化工藝；
    ③用軟質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生產中要輕拿輕放，盡量避免隨意拖動或翻動型材；
    ⑤在料框中合理擺放型材，盡量避免相互摩擦。

    2、機械性能不合格
    2．1  主要原因
    ①擠壓時溫度過低，擠壓速度太慢，型材在擠壓機的出口溫度達不到固溶溫度，起不到固溶強化作用；
    ②型材出口處風機少，風量不夠，導致冷卻速度慢，不能使型材在最短的時間內降到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械性能；
    ③鑄錠成分不合格，鑄錠中的Mg、Si含量達不到標準要求；
    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間內重新固溶，造成固溶不充分而影響了產品性能；
    ⑤時效工藝不當、熱風循環不暢或熱電偶安裝位置不正確，導致時效不充分或過時效。

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

    3、幾何尺寸超差
    3．1  主要原因
    ①由于模具設計不合理或制造有誤、擠壓工藝不當、模具與擠壓筒不對中、不合理潤滑等，導致金屬流動中各點流速相差過大，從而產生內應力致使型材變形；
    ②由于牽引力過大或拉伸矯直量過大導致型材尺寸超差。
    3．2  解決辦法
    ①合理設計模具，保證模具精度；    
    ②正確執行擠壓工藝，合理設定擠壓溫度和擠壓速度；
    ③保證設備的對中性；
    ④采用適中的牽引力，嚴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的類似于水波紋的情況，一般無手感，在光的作用下表現明顯。
    4．1  主要原因
    ①牽引機發生周期性上下跳動使型材表面發生局部彎折；
    ②模具設計不合理，工作帶在擠壓力作用下發生顫動導致型材出現波紋。
    4．2解決辦法
    ①保證牽引機運行平穩；
    ②合理設計模具結構。

    5、麻面
    麻面是指在型材表面出現的密度不等、帶有拖尾、非常細小的瘤狀物，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適當降低擠壓速度，采用合理的擠壓溫度和模具溫度；
    ②嚴格控制鑄錠質量，降低鑄錠中的夾雜物含量，將鑄錠進行均勻化處理；
    ③加強修模質量管理。

    6  黑斑
    型材陽極氧化后局部出現近似圓形的黑灰色斑點，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
    由于擠壓機出口處風冷量不夠，導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，在陽極氧化處理后該部位變為黑灰色。
    6．2  解決辦法
    ①加強風冷強度，避免擺床上型材的間隔過小，保證風冷的溫度梯度；
    ②有條件的工廠應采用霧化水冷與風冷相結合的方法，可完全消除黑斑。

    7  條紋
    擠壓型材的條紋缺陷種類比較多，形成因素也較復雜，這里僅就一些常見條紋的產生原因及解決方法加以論述。
    7．1  摩擦紋
    模具每次光模上機擠壓后，紋路都不能一一對應，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，構成一對熱狀態下的干摩擦副，且將工作帶分成兩個區——粘著區和滑動區。在粘著區內，金屬質點受到至少來自兩個方面的力的作用：摩擦力和剪切力。當粘著區內金屬質點所受摩擦力大于剪切力時，金屬質點就會粘附在粘著區工作帶表面上，并將型材表面擦傷而形成摩擦紋。
    7．1．2  解決辦法
    ①調整模具工作帶出口角α，使其在-1°～-3°范圍內，這樣可降低工作帶粘著區高度，減小該區的摩擦力，增大滑動區；
    ②進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合理執行鑄造工藝，消除或減輕組織偏析；
    ②鑄錠表面車皮；
    ③認真進行鑄錠均勻化處理。
    7．3  金屬亮紋
    在氧化白料中表現發亮，大多數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
    由于金屬流動出現摩擦或變形極其劇烈時，金屬局部溫度會上升很高，另外金屬流動不均勻也會導致晶粒發生劇烈破碎，然后發生再結晶，致使該處組織發生變化，在隨后的氧化處理中導致型材表面出現縱向的亮條紋，著色處理中致使型材著不上色或呈現淺色條紋。
    7．3．2  解決辦法
    ①合理設計模具結構；
    ②模具加工要注意工作帶的過渡，防止出現工作帶落差；
    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，在氧化白料中多呈現淺灰色，著色料中多顯淺色。
    7．4．1  主要原因
    ①模具分流孔設計過小；
    ②焊合室深度不夠，不能保證有足夠的壓力；
    ③擠壓時模具焊合室內鋁料供應不足；
    ④擠壓工藝不合理，潤滑不當。
    7．4．2  解決辦法
    ①合理設計模具結構；
    ②注意擠壓溫度和擠壓速度的協調；
    ③盡量減少潤滑或不潤滑。

    8  裂紋
    擠壓時型材受到拉應力作用而在表面形成程度不同的金屬橫向撕裂現象。
    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力的作用，當附加拉應力大于表層金屬抗拉強度時就會產生裂紋；   
    ②擠壓溫度過高，金屬表層抗拉強度下降，在摩擦力作用下產生裂紋；
    ③擠壓速度過快時，金屬表層所受的附加拉應力增加使型材產生裂紋。
    8．2  解決辦法
    嚴格控制擠壓工藝參數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模具工作帶設計不合理導致金屬流動不均勻；
    ②擠壓速度過快或擠壓溫度過高導致金屬流動不均勻；     
    ③模具型孔布局不合理造成金屬流動不均勻；
    ④導路不合適或未安裝導路；
    ⑤潤滑不合適。
    9．2  解決辦法
    ①修整模具工作帶使金屬流動均勻；
    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擠壓；
    ③合理設計模具結構；
    ④配置合適的導路；
    ⑤合理潤滑；
    ⑥采用牽引機牽引擠壓。

    10  氣泡
    型材表層金屬與基體金屬出現局部連續或斷續的分離，表現為圓形或局部連續凸起。
    10．1  主要原因
    ①由于擠壓筒經長期使用后尺寸超差，擠壓時筒內氣體未排除，變形金屬表層沿前端彈性區流出而造成氣泡；
    ②鑄錠表面有溝槽或鑄錠組織中有氣孔，鑄錠在墩粗時包進了氣體，擠壓時氣體進入金屬表層；
    ③擠壓時，鑄錠或模具中帶有水分和油污，由于水和油污受熱揮發成氣體，在高溫高壓的金屬流動中被卷入型材表面形成氣體；
    ④設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，及時檢查和更換；
    ②加強鑄錠的質量管理，嚴格控制鑄錠的表面質量和含氣量；
    ③保證設備的排氣系統正常工作；
    ④剪刀、擠壓筒和模具應盡量少涂油或不涂油；
    ⑤合理控制擠壓速度，按要求進行排氣。

    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，長則幾厘米或更長。孔隙中主要成分為石墨。
    11．1 主要原因
    ① 由于石墨潤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 石墨潤滑劑的涂抹過于接近分流或型孔，擠壓時這些石墨沒有進入壓余，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 使用優質的潤滑劑；
    ② 潤滑劑涂抹時要離分流孔或型孔遠一些，盡量少使用或不使用潤滑劑。