6082合金擠壓工藝的選擇

6082合金擠壓工藝的選擇

模具加工用坯料6082是al-mg-si系的平均強(qiáng)度鋁，具有良好的耐腐蝕性和加工性能。廣泛應(yīng)用于大傾角結(jié)構(gòu)、海洋設(shè)備和螺母的加工中。然而，很少有關(guān)于壓縮產(chǎn)品的報(bào)道。我廠(chǎng)在車(chē)身型材的生產(chǎn)中應(yīng)用了6082鋁合金,下文就生產(chǎn)中各工序的工藝措施進(jìn)行一些闡述。1熔塑工藝1.1mn及mg、si合理控制化學(xué)成分是改善合金鑄造性能,為生產(chǎn)性能合格的型材提供良好基材的先決條件。6082合金成分主要特點(diǎn)就是含有適量的Mn和Mg,Si含量相對(duì)較高。6082合金添加Mn主要起到提高淬火人工時(shí)效、自然時(shí)效強(qiáng)度,提高再結(jié)晶溫度、細(xì)化晶粒,改善型材彎曲性能的作用。但添加過(guò)多的Mn則會(huì)產(chǎn)生T(Al12Mn3Si)相,損失部分Si,減弱Si的強(qiáng)化作用;在α相中產(chǎn)生嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析,造成擠壓制品粗晶組織;降低型材氧化著色效果。因此,我們重點(diǎn)對(duì)Mn的含量進(jìn)行試驗(yàn)確定:以Mn(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%,下同)為0.6～0.65及0.9～0.95進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)Mn含量偏上限時(shí),制品尾部粗晶組織較多,且力學(xué)性能偏低,所以我們將Mn含量確定為0.6～0.65。對(duì)于Mg、Si成分,由于6082鋁合金同時(shí)通過(guò)適量Si過(guò)剩來(lái)促進(jìn)強(qiáng)化,因此我們按Mg12Si含量為1.5～1.6,過(guò)剩Si為0.5～0.6來(lái)控制Mg、Si成分。另外添加Cr以減少時(shí)效前的“停放效應(yīng)”,但不應(yīng)過(guò)多,以防過(guò)多的Cr引起淬火敏感性提高。1.2鑄造成形工藝由于6082鋁合金合金化程度并不高,合金結(jié)晶溫度范圍適中,因此,鑄造成形并不困難。主要問(wèn)題是Mn的適量存在引起的晶內(nèi)偏析及固液區(qū)塑性降低引起的抗裂能力不足。主要采取以下措施:(1)請(qǐng)控制冷卻強(qiáng)度(2)選擇制造溫度(3)控制制造速度另外,合金中對(duì)Fe的控制并不嚴(yán),通過(guò)常規(guī)的精煉,過(guò)濾工藝可達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的純凈度。2壓延工藝2.1鑄造組織的轉(zhuǎn)化鑄錠均勻化的目的是使鑄造時(shí)形成的Mg2Si得到溶解,促進(jìn)合金成分分布均勻,并使鑄造組織中β向α相轉(zhuǎn)化、聚焦、球化,這一轉(zhuǎn)化過(guò)程在580℃時(shí)開(kāi)始。由于合金中Mn的存在可降低轉(zhuǎn)變溫度、縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間,且為保持合金擠壓性能和擠壓效應(yīng),采用中溫均化工藝,即在570℃保溫6h。2.2試驗(yàn)溫度對(duì)試驗(yàn)金融資源的影響鑄錠擠壓溫度是決定制品力學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一。由于6082合金中含有適量Mn及Cr,合金淬火敏感性較高,同時(shí)Mn的存在使合金具有擠壓效應(yīng)。因此,選用490～510℃偏上限的擠壓溫度將有降低合金淬火敏感性,發(fā)揮合金擠壓效應(yīng)的雙重作用。另外,鑄錠采用工頻加熱,加熱時(shí)間控制在2.5min以?xún)?nèi),使其快速穿過(guò)200～450℃范圍,避免形成較粗的β(Mg2Si)相沉淀。2.3水浸式水冷卻技術(shù)由于6082鋁合金淬火敏感性較高,最小淬火冷卻速度應(yīng)達(dá)到300℃/min。風(fēng)扇冷卻無(wú)法達(dá)到這一冷卻速度并使制品溫度快速通過(guò)粗大Mg2Si形成的溫度區(qū)間,因此只有采用水冷卻方式才能達(dá)到這一目的。我廠(chǎng)有一臺(tái)浸水式水淬裝置,經(jīng)試用水冷強(qiáng)度完全可以達(dá)到,制品力學(xué)性能超過(guò)用戶(hù)要求20%～25%,但由于制品形狀復(fù)雜系數(shù)較高,開(kāi)口部位多,水浸方式往往使制品產(chǎn)生局部收縮不均,使制品尺寸超差。為解決這一矛盾,建議采用霧淬方式,在布局上采用縱向分段、橫向分點(diǎn)形式。2.4對(duì)這一不足的不足,即具體問(wèn)題的表現(xiàn)在哪里一般6000系中強(qiáng)鋁合金的擠壓生產(chǎn)中,擠壓速度的選擇區(qū)間是不大的,6082合金同樣存在這一不足。當(dāng)擠壓速度超過(guò)15m/min時(shí),制品表面將有出現(xiàn)橫向微裂紋的傾向,即使溫度下降至450～480℃之間,制品表面也會(huì)出現(xiàn)非常多的金屬豆、表面比較粗糙,不利于后續(xù)表面處理,所以擠壓速度一般選擇8～12m/min。實(shí)心型材取上限,空心型材取下限。2.5工藝處理要求時(shí)效是型材達(dá)到規(guī)定力學(xué)性能的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。6000系中強(qiáng)鋁合金的時(shí)效溫度一般可為170℃×6～10h,6082可取為170℃×8h。由于車(chē)身型材的特殊性,部分制品長(zhǎng)度超過(guò)一般熱處理爐的有效長(zhǎng)度,須采用T1處理。從試驗(yàn)看,6082合金型材T1處理經(jīng)60天可達(dá)到技術(shù)協(xié)議(σb≥260MPa)要求,韋氏硬度達(dá)到HW11～14。圖1為6082合金型材T1處理進(jìn)程圖。3氧化涂層生產(chǎn)3.1金屬光澤整平和局部腐蝕堿洗是預(yù)處理中重要工序,是獲得均勻色調(diào)和表面光澤的基礎(chǔ)。適度的腐蝕可去除模具不光潔所產(chǎn)生的縱向細(xì)微線(xiàn)紋和表面不平整,起到調(diào)整金屬光澤和整平作用。但過(guò)度腐蝕往往使6082合金型材可能產(chǎn)生局部粗晶和偏析帶顯現(xiàn)出來(lái),從而產(chǎn)生廢品。過(guò)蝕試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)制品邊部有粗晶組織。因此,堿洗工藝參數(shù)為NaOH:50～60g/L,WF-102:2～2g/L,溫度:40～50℃,時(shí)間:6～10min。3.2控制膜厚的原則陽(yáng)極氧化采用常規(guī)硫酸電解液,分散能力好,型材各部分電流分布均勻,可以使膜厚基本達(dá)到均勻一致。作為車(chē)身型材,部分制品形狀復(fù)雜,易隨著車(chē)身的震動(dòng)而產(chǎn)生變形,因此應(yīng)控制膜厚不宜太厚。一般控制不大于15μm,對(duì)氧化料可控制10μm,對(duì)著色料則為促進(jìn)著色上色,可控制膜厚為13μm左右。在常規(guī)氧化工藝條件下,可通過(guò)控制氧化時(shí)間來(lái)控制膜厚。3.3工藝參數(shù)對(duì)織物的影響由于合金中Mg、Si較高,且含有適量Mn,常規(guī)6063合金型材著色工藝顯然不適用于6082合金,必須對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整。我們?cè)谛≡嚥壑羞M(jìn)行了正交試驗(yàn),表2、圖2為試驗(yàn)參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果。從圖2看出,采用以下工藝參數(shù)較為合理:SnSO415g/L;H2SO418g/L;溫度20℃;電壓17V。將此參數(shù)搭配擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn),又通過(guò)規(guī)模生產(chǎn)進(jìn)行局部調(diào)整,使黑色色澤基本上達(dá)到均勻一致,且重現(xiàn)性較好。調(diào)整后各參數(shù)為SnSO4:15±0.5g/L;H2SO4:19±0.5g/L;NiSO4:8±0.5g/L;溫度:20±1℃;電壓:17V。3.4其他工藝參數(shù)脫脂、水洗、封孔工序可按常規(guī)工藝執(zhí)行,只是對(duì)于出光工序,可根據(jù)各廠(chǎng)的工藝配置進(jìn)行選擇,對(duì)6082合金,用HNO3出光效果應(yīng)該更好。4鑄造速度對(duì)鑄造質(zhì)量的影響6082鋁合金作為Al-Mg-Si系的中強(qiáng)鋁合金,雖然應(yīng)用不如6063廣泛,但仍有其獨(dú)到的應(yīng)用領(lǐng)域,車(chē)身型材便是一例。由于其有良好的彎曲性能,即使在T5處理后仍可進(jìn)行適度冷彎。另外,6082合金型材同樣可獲得良好的表面處理效果。因此,6082鋁合金的應(yīng)用值得進(jìn)行廣泛發(fā)掘。冷卻強(qiáng)度大、冷卻速度快有利于消除晶內(nèi)偏析現(xiàn)象,控制一次冷卻強(qiáng)度,加大二次冷卻強(qiáng)度以減少鑄造時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中而導(dǎo)致鑄錠裂紋,將冷卻水壓控制在0.1～0.3MPa。另外,結(jié)晶器采用倒錐形矮結(jié)晶器。鑄造溫度選擇主要考慮兩點(diǎn):一是溫度不能過(guò)高,過(guò)高會(huì)使液穴加深,溫度梯度加大,導(dǎo)致鑄造應(yīng)力加大,產(chǎn)生裂紋;二是鑄造溫度過(guò)低,將降低金屬流動(dòng)性,易產(chǎn)生冷隔、夾渣、不易于氣體逸出。因此,結(jié)合6000系中近似合金的鑄造經(jīng)驗(yàn),選擇鑄造溫度為715～730℃。鑄造速度是決定鑄造質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。當(dāng)鑄造