鋁合金擠壓型材幾種常見缺陷解析

1、-作者xxxx-日期xxxx鋁合金擠壓型材幾種常見缺陷解析【精品文檔】擠壓鋁型材表面顆粒狀毛刺的形成原因與對(duì)策在鋁型材的擠壓生產(chǎn)中，型材表面不同程度的存在一些小顆粒吸附在型材表面上，這種的缺陷，僅有輕微手感，不仔細(xì)觀察或手摸較難發(fā)現(xiàn)。但它嚴(yán)重影響氧化、電泳涂漆及噴涂型材的表面美觀，降低了生產(chǎn)效率和成品率，更是高檔裝飾型材的致命缺陷。因此，對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行分析，同時(shí)在擠壓生產(chǎn)實(shí)踐中不斷地觀察分析，總結(jié)其成因，及時(shí)采取措施，是減少或杜絕這種缺陷的出現(xiàn)的有效手段。一、顆粒吸附成因分析 1、擠壓型材表面出現(xiàn)的顆粒狀毛刺分為四種： 1)空氣塵埃吸附，燃煤鋁棒加熱爐產(chǎn)生的灰塵、鋁屑、油污及水份凝結(jié)成顆粒附

2、著在熱的型材表面。 2)鋁棒中的雜質(zhì)，如：精煉不充分遺留的金屬夾雜物和非金屬夾雜物。 3)時(shí)效爐內(nèi)的灰塵附著。 4)鋁棒中的缺陷及成分中的相AlFeSi在高溫下析出，使金屬塑性降低，抗拉強(qiáng)度降低，產(chǎn)生顆粒狀毛刺。 “吸附顆?！钡男纬?2、原因 1)鋁棒質(zhì)量的影響 由于高溫鑄造，鑄造速度快，冷卻強(qiáng)度大，造成合金中的相AlFeSi不能及時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钕郃lFeSi，由于相AlFeSi在合金中呈現(xiàn)針狀組織，硬度高、塑性差，抗拉強(qiáng)度很低，在高溫?cái)D壓時(shí)不僅會(huì)誘發(fā)擠壓裂紋，而且會(huì)產(chǎn)生顆粒狀毛刺，這種毛刺不易清理，手感強(qiáng)烈，顆粒附近常伴隨有蝌蚪狀拖尾，在金相顯微鏡下觀察，呈現(xiàn)灰褐色，成分中富含鐵元素。 鋁棒中

3、的雜質(zhì)影響，鋁棒在熔鑄過程中，精煉不充分，泥土、精煉劑、覆蓋劑以及粉末涂料和氧化膜夾雜等混入棒中，這些物質(zhì)在擠壓過程中，使金屬的塑性和抗拉強(qiáng)度顯著降低，極易產(chǎn)生顆粒狀毛刺。 棒的組織缺陷常見的有疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等，所有這些鑄棒缺陷有一個(gè)共同點(diǎn)，就是與鑄棒基體焊合不好，造成了基體流動(dòng)的不連續(xù)性，在擠壓過程中，夾渣極易從基體中分離出來，通過模具的工作帶時(shí)，粘附在入口端，形成粘鋁，并不斷被流動(dòng)的金屬拉出，極易產(chǎn)生顆粒狀毛刺。 2)模具的影響 在擠壓生產(chǎn)中，模具是在高溫高壓的狀態(tài)下工作的，受壓力和溫度的影響，模具產(chǎn)生彈性變形。模具工作帶由開始平行于擠壓方向，受到壓力后，工作帶變形成為喇叭

4、狀，只有工作帶的刃口部分接觸型材形成的粘鋁，類似于車刀的刀屑瘤。在粘鋁的形成過程中，不斷有顆粒被型材帶出，粘附在型材表面上，造成了"吸附顆粒"。隨著粘鋁的不斷增大，模具產(chǎn)生瞬間回彈，就會(huì)形成咬痕缺陷。若粘鋁堆積較多，不能被型材拉出，模具瞬間回彈時(shí)粘鋁不脫落，就會(huì)形成型材的表面粗糙、亮條、型材撕裂、堵模等問題。模具的粘鋁現(xiàn)象見圖1。我們現(xiàn)在使用的擠壓模具基本是平面模，在鑄棒不剝皮的情況下，鑄棒表面及內(nèi)在的雜質(zhì)堆積在模具內(nèi)金屬流動(dòng)的死區(qū)，隨著擠壓鑄棒的推進(jìn)及擠壓根數(shù)的增多，死區(qū)的雜質(zhì)也在不斷的變化，有一部分被正常流動(dòng)的金屬帶出，堆積在工作帶變形后的空間內(nèi)。有的被型材拉脫，形成了

5、顆粒狀毛刺。因此，模具是造成顆粒狀毛刺的關(guān)鍵因素。另外工模具表面的粗糙度越高、工作帶表面的硬度越低，也是造成粘鋁，形成顆粒狀毛刺原因之一。 3)擠壓工藝的影響 擠壓中發(fā)現(xiàn)，擠壓工藝參數(shù)的選擇正確與否也是影響顆粒狀毛刺的重要因素。經(jīng)過現(xiàn)場觀察，擠壓溫度、擠壓速度過快顆粒毛刺就越多，原因溫度高、速度快，型材流動(dòng)速度增加模具變形的程度增加，金屬的流動(dòng)加快，金屬的變形抗力相對(duì)減弱，更易形成粘鋁現(xiàn)象；對(duì)大的擠壓系數(shù)來說，金屬的變形抗力相對(duì)增加了，死區(qū)相對(duì)增大，提高了形成粘鋁的條件，形成"吸附顆粒"的概率增加；鑄棒加熱溫度與模具溫度之差過大，也易造成顆粒狀毛刺問題。 4)空氣中的塵埃、

6、水、油污等強(qiáng)烈附著于鋁型材表面，原因是熱的鋁型材遇到灰塵后粘附，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生膠狀物質(zhì)，在時(shí)效過程中又與爐中的灰塵結(jié)合，生成較大的顆粒狀毛刺，在隨后的氧化、電泳、噴涂過程中不易清除。二、減少顆粒狀毛刺 的措施 1.提高鋁棒質(zhì)量，從源頭抓起，對(duì)于表面質(zhì)量要求高的型材，鑄棒過程中要清洗爐膛，優(yōu)選原料和輔料，如噴涂型材再制品禁止進(jìn)入，選用優(yōu)質(zhì)鋁錠等，加強(qiáng)鑄造工藝過程控制，防止鑄造缺陷等，提高金屬高溫塑性，減少發(fā)生顆粒狀毛刺的幾率。 2.狠抓模具質(zhì)量，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，較少死區(qū)金屬流入，提高模具強(qiáng)度和剛度，減少模具擠壓形變，采取合理的氮化工藝，提高工作帶硬度和提高拋光質(zhì)量，減少金屬粘附。 3.優(yōu)化

7、工藝參數(shù)，不同的鋁合金成分和型材斷面，根據(jù)鋁合金擠壓原理，采用合理的擠壓工藝溫度，對(duì)擠壓速度進(jìn)行分段控制，減少棒溫和模溫的溫度差，增大擠壓筒與棒溫差，可以進(jìn)一步減少死區(qū)金屬流入和鑄棒表面金屬氧化物和夾雜流入，從而減少夾渣和毛刺的出現(xiàn)?！?S”現(xiàn)場管理，提高環(huán)境質(zhì)量，對(duì)鑄棒表面清理，較少灰渣灰塵附著，杜絕"跑冒滴漏"，及時(shí)清理型材表面的灰塵，盡可能減少灰塵附著淺析鋁型、棒材的縮尾成因及消除方法 擠壓生產(chǎn)中，會(huì)出現(xiàn)型、棒材在切頭、尾后半成品部分經(jīng)堿蝕檢查會(huì)出現(xiàn)俗稱“縮尾”的缺陷，含有該組織的型棒材的力學(xué)性能達(dá)不到要求，存在安全隱患。同時(shí)，生產(chǎn)的型棒材要進(jìn)行表面處理或車削加工時(shí)，

8、由于該缺陷的存在破壞了材料內(nèi)部的連續(xù)性，會(huì)影響后續(xù)表面和精加工，嚴(yán)重的會(huì)造成暗紋報(bào)廢或損壞車刀等，這在生產(chǎn)中是常見的問題，在此，本文對(duì)縮尾形成的原因和消除的方法簡要做一下分析。縮尾的分類 “縮尾”分為中空縮尾和環(huán)狀縮尾兩種，1）中空縮尾：在擠壓型、棒材尾端中心部位形成中空，橫斷面呈現(xiàn)為邊緣不光滑的孔或邊緣充滿有其它雜質(zhì)的孔，縱向呈一漏斗狀（錐形），漏斗尖端朝向金屬流出的方向，主要出現(xiàn)在單孔平面模擠壓，尤其是擠壓系數(shù)小、制品直徑大、厚壁或者采用了有油污的擠壓墊片地?cái)D壓的型材的尾部更加明顯。二.環(huán)狀縮尾：在擠壓分流模制品的兩端（尤其是頭部）呈不連續(xù)的環(huán)形或弧形，在焊合線兩邊則呈月牙形最為明顯，各孔

9、制品的環(huán)狀縮尾對(duì)稱。縮尾的形成 縮尾形成的原因：縮尾形成的力學(xué)條件是；當(dāng)平流階段結(jié)束，擠壓墊片逐漸接近模時(shí)，擠壓時(shí)增加并產(chǎn)生一個(gè)對(duì)擠壓筒側(cè)表面壓力dN筒。該力與摩擦力dT筒一起，當(dāng)破壞了力的平衡條件（dN筒+dT筒）dT墊時(shí)，位于擠壓墊片區(qū)周圍的金屬，向后沿邊緣流入毛坯中心，便形成了縮尾?？s尾形成的擠壓條件是：1.擠壓殘料留得太短2.擠壓墊片有油或不干凈3.鑄錠或毛料表面不清潔4.制品切尾長度不合規(guī)定5.擠壓筒內(nèi)襯超差6.擠壓終了突然增加擠壓速度?？s尾的消除方法 減少和防止縮尾形成的措施：1.嚴(yán)格按工藝規(guī)定剪切壓余和鋸切頭、尾，保持?jǐn)D壓筒內(nèi)襯完好，禁止擠壓墊片抺油，降低鋁棒擠壓前溫度，采用特殊

10、的凸形墊片，采用合理的殘料的長度。2.擠壓工具、鋁棒表面應(yīng)清潔3.經(jīng)常檢查擠壓筒尺寸并更換不合格的工具4.平穩(wěn)擠壓.在擠壓后期應(yīng)該減慢擠壓速度，適當(dāng)留壓余的厚度，或采用增大殘料法擠壓。壓余留量應(yīng)符合以下規(guī)定： 擠壓機(jī)（T）壓余厚度（）800T158001000T181200T201600T252500T304000T45mm擠壓鋁型材氣泡、起皮的原因及消除方法氣泡或起皮：在制品表面出現(xiàn)凸形的泡，常見于頭、尾部，完整的叫氣泡，已破裂的叫起皮。一、擠壓產(chǎn)品氣泡、起皮產(chǎn)生的原因：1.擠壓筒、擠壓墊磨損超差，擠壓筒和擠壓墊尺寸配合不當(dāng)，同時(shí)使用的兩個(gè)墊片之直徑差超過允許值。2.擠壓筒和擠壓墊太臟，粘有

11、油污、水分、石墨等。3.潤滑油中含有水4.鑄錠表面鏟槽太多，過深，或鑄錠表面有氣孔、砂眼，組織疏松、有油污等。5.更換合金時(shí)，筒內(nèi)未清理干凈。6.擠壓筒溫度和擠壓鑄錠溫度過高7.鑄錠溫度、尺寸超過允許負(fù)偏差8.鑄錠過長，填充太快，鑄錠溫度不均，引起非鼓形填充，因而筒內(nèi)排氣不完全，或操作不當(dāng)，未執(zhí)行排氣工序。9.?？自O(shè)計(jì)不合理，或切殘料不當(dāng)，分流孔和導(dǎo)流孔中的殘料被部分帶出，擠壓時(shí)空隙中的氣體進(jìn)入表面。二、消除方法:1.合理設(shè)計(jì)擠壓筒和擠壓墊片的配合尺寸，經(jīng)常檢查工具尺寸，保證符合要求，擠壓筒出現(xiàn)大肚要及時(shí)修理，擠壓墊不能超差。2.工具、鑄錠表面保持清潔、光滑和干燥3.更換合金時(shí)，徹底清筒4.經(jīng)

12、常檢查設(shè)備和儀器，防止溫度過高、速度過快5.嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程和各項(xiàng)制度6.合理設(shè)計(jì)、制造工模具，導(dǎo)流孔和分流孔設(shè)計(jì)成1度過3度內(nèi)斜度7.嚴(yán)格操作，正確剪切殘料和完全排氣預(yù)防鋁材擠壓拖黑、夾渣的方法 為了解決成品缺陷的拖黑、夾渣問題，減少報(bào)廢量，提高成品率，工藝科進(jìn)行了大量的調(diào)查工作。通過長期的跟蹤，對(duì)預(yù)防拖黑、夾渣提出以下三個(gè)方面的方法來解決： 1、 生產(chǎn)工藝控制1）剪完棒要用風(fēng)管吹干凈鋁棒上的塵土，減少帶入的煤灰量，減少拖黑、夾渣的來源；2）壓余厚度要留夠，太薄的壓余會(huì)導(dǎo)鋁棒死區(qū)卷入型材尾端，造成拖黑、夾渣；3）擠壓速度要進(jìn)行有效的控制，特別是末端要進(jìn)行減速處理，防止紊流卷入表皮雜質(zhì)；4）每

13、生產(chǎn)一段時(shí)間（至少每次換模）要進(jìn)行清缸； 2、 設(shè)備、裝置的調(diào)整1）如擠壓桿沒有對(duì)中，擠壓桿運(yùn)動(dòng)中磨損料膽，會(huì)造成料膽大肚、變形等缺陷；模座中心位，上、下、左、右要對(duì)中，嚴(yán)禁移動(dòng)模座進(jìn)行生產(chǎn)，上下不對(duì)中的，要聯(lián)系機(jī)修進(jìn)行維修；2）壓餅大小要進(jìn)行定期檢測并換新，對(duì)于卷邊的擠壓餅，也會(huì)造成拖黑、夾渣等報(bào)廢；3）料膽長期使用，出現(xiàn)大肚等變形，也會(huì)造成批量報(bào)廢，此種報(bào)廢在生產(chǎn)中出現(xiàn)非常多，需要引起重視，新料膽一定將膽內(nèi)的臟物去除并對(duì)內(nèi)膽進(jìn)行拋光后才能上機(jī)安裝。 3、 模具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整1）對(duì)于平面模，如PM系列，需要加裝導(dǎo)流板進(jìn)行導(dǎo)流，這樣做縮小了進(jìn)料口，鉗制住死區(qū)；2）料膽口必須充分包圍模具分

14、流孔，班長要對(duì)每裝一套模具進(jìn)行對(duì)比，如有分流孔過大的現(xiàn)象，不能上機(jī)生產(chǎn)，要轉(zhuǎn)大機(jī)生產(chǎn)；3）生產(chǎn)下計(jì)劃時(shí)，要根據(jù)模具部開模的原始機(jī)臺(tái)(同棒徑的可以通用)下計(jì)劃，不要出現(xiàn)小棒生產(chǎn)大棒機(jī)臺(tái)的模具；材焊縫形成的機(jī)理空心型材是常見的鋁合金裝飾材料及工業(yè)型材，也是鋁加工廠經(jīng)常生產(chǎn)的品種，由于擠壓機(jī)能力的不同，可能在不同的機(jī)型上生產(chǎn)不同的空心型材，例如，在5MN機(jī)上生產(chǎn)25mm×38mm扁管，8MN機(jī)上生產(chǎn)100mm×25mm管材以及在18MN或更大的機(jī)上生產(chǎn)幕墻型材、紡織型材或其它工業(yè)型材等。但在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的問題是：由于焊縫嚴(yán)重，型材經(jīng)表面處理后出現(xiàn)黑帶或色差嚴(yán)重而使產(chǎn)品報(bào)廢，

15、造成不可挽回的損失。本文就有關(guān)因素進(jìn)行了分析和歸納，供同行參考。 1焊縫形成的機(jī)理金屬經(jīng)過分流孔分成幾股重新聚集在焊合室，由于分流橋的存在，橋底不可避免形成金屬流動(dòng)的剛性區(qū)，使該處金屬原子的擴(kuò)散結(jié)合速度較慢，金屬的組織致密度降低。所以用分流組合模擠壓型材將不可避免存在焊縫；但良好的焊縫可使型材在經(jīng)表面處理后避免出現(xiàn)諸如黑帶這樣的現(xiàn)象。要保證焊縫的質(zhì)量，必須使焊合室焊縫處金屬能充分?jǐn)U散結(jié)合，否則，將形成疏松、顆粒粗大與其它部位的組織不均一，因此，變形程度要大一些，特別是焊合室的金屬變形量要大，以形成較大的流體靜水壓力。2烽縫嚴(yán)重產(chǎn)生的原因21擠壓力過低，則焊合力較低。造成擠壓力低的因素是綜合的，

16、有模具上的因素也有工藝上的。有以下幾種情況：一、擠壓比較低。要提高焊合力可以采取下列方法：1.上模增厚2.分流孔適當(dāng)減小3.擠壓溫度適當(dāng)降低，正常的空心型材擠壓溫度為460-500，可降至420-440。這方法在現(xiàn)場很實(shí)用。4.選擇較大的擠壓筒，即將該型材安排在較大的機(jī)型上擠壓。5.焊合室選擇深些(可通過將分流橋“下沉”的方法)。但要注意沉橋也會(huì)降低擠壓力，因此使用此法時(shí)要根據(jù)具體的情況而定。對(duì)于采用“+宇”橋結(jié)構(gòu)的分流模較為有效。事實(shí)上，在生產(chǎn)過程中，隨著模具的磨損，型材的壁厚也隨著增大，擠壓比也降低，到一定的程度，焊縫的嚴(yán)重將會(huì)影響型材的表面質(zhì)量。二、分流孔設(shè)計(jì)過大(特別是對(duì)于擠壓比低的型

17、材)，使擠壓力降低，從而降低焊合力。建議分流孔邊緣距離擠壓筒壁有至少610mm距離。當(dāng)然分流孔的選擇與分流橋的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來考慮會(huì)更好。1.焊合室過淺或容積過小，形成不了足夠的靜水壓力。合理的是在保證模芯剛性、強(qiáng)度的前提下，加大焊合室的容積?？梢允羌哟蠛负鲜业臄嗝娣e，也可以是增加焊合室的高度。2.分流孔布局不合理、分流橋設(shè)計(jì)及加工不合理。應(yīng)盡量使焊縫往角部或非裝飾面靠，并采用滴水形分流橋及合理的焊合角，使焊點(diǎn)落在焊合室平面之上(即預(yù)成型區(qū)內(nèi))；若采用“+宇”橋結(jié)構(gòu)布置分流孔，類似這種情況，中間橋可窄些，并沉橋(加深局部焊合室深度)5-8mm。三、擠壓溫度過高。(見工藝方面的分析)四、工藝上1.鋁

18、棒的質(zhì)量及成分方面鑄棒的內(nèi)部缺陷易出現(xiàn)在空心型材的焊縫上(難變形區(qū))。Mg、Si總量過高以及Fe含量過高將加劇焊合不良，建議Mg、Si總量在07-09范圍內(nèi)，F(xiàn)e含量低于015可得到較好的焊縫質(zhì)量。2.擠壓溫度及擠壓速度鋁棒的溫度高是有利于金屬的擴(kuò)散結(jié)合，但又導(dǎo)致金屬粘結(jié)模具現(xiàn)象的加劇，同時(shí)，溫度高，又導(dǎo)致金屬的組織晶粒生長和成長速度加快，因而將使焊縫組織粗大。擠壓速度過高，金屬變形功增大，金屬溫度升高較大。另外，擠壓溫度過高，擠壓力將降低，因而又降低了焊合力。因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場，最實(shí)用的是將鋁棒溫度降低，然后進(jìn)行模具方面及其它的分析或維修。3.擠壓筒溫度的選擇不合理也會(huì)影響焊縫的質(zhì)量，對(duì)于厚壁型材建議擠壓筒溫度440-460，而對(duì)于薄壁型材及分流孔過大的情況下，建議選用400-420，另一方面，擠壓筒不干凈，余積氧化皮多，或者擠壓筒已變形如鼓形