铝合金挤压型材几种常见缺陷解析.docx

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铝合金挤压型材几种常见缺陷解析

挤压铝型材概况颗粒状毛刺的构成缘由与对策之杨若古兰创作

在铝型材的挤压生产中，型材概况分歧程度的存在一些小颗粒吸附在型材概况上，这类的缺陷，仅有轻微手感，不细心观察或手摸较难发现.但它严重影响氧化、电泳涂漆及喷涂型材的概况美观，降低了生产效力和成品率，更是高档装潢型材的致命缺陷.是以，对其构成机理进行分析，同时在挤压生产实践中不竭地观察分析，总结其成因，及时采纳措施，是减少或杜绝这类缺陷的出现的无效手段.

一、颗粒吸附成因分析

1、挤压型材概况出现的颗粒状毛刺分为四种：

1）空气尘埃吸附，燃煤铝棒加热炉发生的灰尘、铝屑、油污及水份凝结成颗粒附着在热的型材概况.

2）铝棒中的杂质，如：

精炼不充分遗留的金属夹杂物和非金属夹杂物.

3）时效炉内的灰尘附着.

4）铝棒中的缺陷及成分中的β相AlFeSi在高温下析出，使金属塑性降低，抗拉强度降低，发生颗粒状毛刺.

“吸附颗粒”的构成

2、缘由

1）铝棒质量的影响

因为高温锻造，锻造速度快，冷却强度大，形成合金中的β相AlFeSi不克不及及时改变成球状α相AlFeSi，因为β相AlFeSi在合金中呈现针状组织，硬度高、塑性差，抗拉强度很低，在高温挤压时不但会引发挤压裂纹，而且会发生颗粒状毛刺，这类毛刺不容易清理，手感强烈，颗粒附近常陪伴随蝌蚪状拖尾，在金相显微镜下观察，呈现灰褐色，成分中富含铁元素.

铝棒中的杂质影响，铝棒在熔铸过程中，精炼不充分，泥土、精炼剂、覆盖剂和粉末涂料和氧化膜夹杂等混入棒中，这些物资在挤压过程中，使金属的塑性和抗拉强度明显降低，极易发生颗粒状毛刺.

棒的组织缺陷罕见的有疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等，所有这些铸棒缺陷有一个共同点，就是与铸棒基体焊合欠好，形成了基体流动的不连续性，在挤压过程中，夹渣极易从基体平分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口端，构成粘铝，其实不竭被流动的金属拉出，极易发生颗粒状毛刺.

2）模具的影响

在挤压生产中，模具是在高温高压的形态下工作的，受压力和温度的影响，模具发生弹性变形.模具工作带由开始平行于挤压方向，受到压力后，工作带变构成为喇叭状，只要工作带的刃口部分接触型材构成的粘铝，类似于车刀的刀屑瘤.在粘铝的构成过程中，不竭有颗粒被型材带出，粘附在型材概况上，形成了"吸附颗粒".随着粘铝的不竭增大，模具发生瞬间回弹，就会构成咬痕缺陷.若粘铝堆积较多，不克不及被型材拉出，模具瞬间回弹时粘铝不零落，就会构成型材的概况粗糙、亮条、型材撕裂、堵模等成绩.模具的粘铝景象见图1.我们此刻使用的挤压模具基本是平面模，在铸棒不剥皮的情况下，铸棒概况及内在的杂质堆积在模具内金属流动的死区，随着挤压铸棒的推进及挤压根数的增多，死区的杂质也在不竭的变更，有一部分被正常流动的金属带出，堆积在工作带变形后的空间内.

有的被型材拉脱，构成了颗粒状毛刺.是以，模具是形成颗粒状毛刺的关键身分.另外工模具概况的粗糙度越高、工作带概况的硬度越低，也是形成粘铝，构成颗粒状毛刺缘由之一.

3）挤压工艺的影响

挤压中发现，挤压工艺参数的选择准确与否也是影响颗粒状毛刺的次要身分.经过现场观察，挤压温度、挤压速度过快颗粒毛刺就越多，缘由温度高、速度快，型材流动速度添加模具变形的程度添加，金属的流动加快，金属的变形抗力绝对减弱，更易构成粘铝景象；对大的挤压系数来说，金属的变形抗力绝对添加了，死区绝对增大，提高了构成粘铝的条件，构成"吸附颗粒"的概率添加；铸棒加热温度与模具温度之差过大，也易形成颗粒状毛刺成绩.

4）空气中的尘埃、水、油污等强烈附着于铝型材概况，缘由是热的铝型材碰到灰尘后粘附，发生化学反应并发生胶状物资，在时效过程中又与炉中的灰尘结合，生成较大的颗粒状毛刺，在随后的氧化、电泳、喷涂过程中不容易清除.

二、减少颗粒状毛刺

的措施

1.提高铝棒质量，从泉源抓起，对于概况质量请求高的型材，铸棒过程中要清洗炉膛，优选原料和辅料，如喷涂型材再成品禁止进入，选用优良铝锭等，加强锻造工艺过程控制，防止锻造缺陷等，提高金属高温塑性，减少发生颗粒状毛刺的几率.

2.狠抓模具质量，优化模具结构设计，较少死区金属流入，提高模具强度和刚度，减少模具挤压形变，采纳合理的氮化工艺，提高工作带硬度和提高抛光质量，减少金属粘附.

3.优化工艺参数，分歧的铝合金成分和型材断面，根据铝合金挤压道理，采取合理的挤压工艺温度，对挤压速度进行分段控制，减少棒暖和模温的温度差，增大挤压筒与棒温差，可以进一步减少死区金属流入和铸棒概况金属氧化物和夹杂流入，从而减少夹渣和毛刺的出现.

“6S”现场管理，提高环境质量，对铸棒概况清理，较少灰渣灰尘附着，杜绝"跑冒滴漏"，及时清理型材概况的灰尘，尽可能减少灰尘附着

浅析铝型、棒材的缩尾成因及清除方法

挤压生产中，会出现型、棒材在切头、尾后半成品部分经碱蚀检查会出现俗称“缩尾”的缺陷，含有该组织的型棒材的力学功能达不到请求，存在平安隐患.同时，生产的型棒材要进行概况处理或车削加工时，因为该缺陷的存在破坏了材料内部的连续性，会影响后续概况和精加工，严重的会形成暗纹报废或损坏车刀等，这在生产中是罕见的成绩，在此，本文对缩尾构成的缘由和清除的方法简要做一下分析.

缩尾的分类

“缩尾”分为中空缩尾和环状缩尾两种，1）中空缩尾：

在挤压型、棒材尾端中间部位构成中空，横断面呈现为边沿不但滑的孔或边沿充满有其它杂质的孔，纵向呈一漏斗状（锥形），漏斗尖端朝向金属流出的方向，次要出此刻单孔平面模挤压，特别是挤压系数小、成品直径大、厚壁或者采取了有油污的挤压垫片地挤压的型材的尾部更加明显.二.环状缩尾：

在挤压分流模成品的两端（特别是头部）呈不连续的环形或弧形，在焊合线两边则呈新月形最为明显，各孔成品的环状缩尾对称.

缩尾的构成

缩尾构成的缘由：

缩尾构成的力学条件是；当平流阶段结束，挤压垫片逐步接近模时，挤压时添加并发生一个对挤压筒侧概况压力dN筒.该力与摩擦力dT筒一路，当破坏了力的平衡条件（dN筒+dT筒）≥dT垫时，位于挤压垫片区四周的金属，向后沿边沿流入毛坯中间，便构成了缩尾.

缩尾构成的挤压条件是：

1.挤压残料留得太短2.挤压垫片有油或不干净3.铸锭或毛料概况不清洁4.成品切尾长度分歧规定5.挤压筒内衬超差6.挤压终了突然添加挤压速度.

缩尾的清除方法

减少和防止缩尾构成的措施：

1.严酷按工艺规定剪切压余和锯切头、尾，坚持挤压筒内衬残缺，禁止挤压垫片抺油，降低铝棒挤压前温度，采取特殊的凸形垫片，采取合理的残料的长度.2.挤压工具、铝棒概况应清洁3.经常检查挤压筒尺寸并更换分歧格的工具4.平稳挤压.在挤压后期应当减慢挤压速度，适当留压余的厚度，或采取增大残料法挤压.

压余留量应符合以下规定：

挤压机（T）压余厚度（㎜）

＜800T≥15㎜

800—1000T≥18㎜

1200T≥20㎜

1600T≥25㎜

2500T≥30㎜

4000T≥45mm

挤压铝型材气泡、起皮的缘由及清除方法

气泡或起皮：

在成品概况出现凸形的泡，罕见于头、尾部，完好的叫气泡，已破裂的叫起皮.

一、挤压产品气泡、起皮发生的缘由：

1.挤压筒、挤压垫磨损超差，挤压筒和挤压垫尺寸配合不当，同时使用的两个垫片之直径差超出答应值.

2.挤压筒和挤压垫太脏，粘有油污、水分、石墨等.

4.铸锭概况铲槽太多，过深，或铸锭概况有气孔、砂眼，组织疏松、有油污等.

5.更换合金时，筒内未清理干净.

7.铸锭温度、尺寸超出答应负偏差

8.铸锭过长，填充太快，铸锭温度不均，惹起非鼓形填充，因此筒内排气不完好，或操纵不当，未履行排气工序.

9.模孔设计分歧理，或切残料不当，分流孔和导流孔中的残料被部分带出，挤压时空隙中的气体进入概况.

二、清除方法:

1.合理设计挤压筒和挤压垫片的配合尺寸，经常检查工具尺寸，包管符合请求，挤压筒出现大肚要及时补缀，挤压垫不克不及超差.

2.工具、铸锭概况坚持清洁、光滑和干燥

3.更换合金时，完好清筒

4.经常检查设备和仪器，防止温度过高、速度过快

6.合理设计、制作工模具，导流孔和分流孔设计成1度过~3度内斜度

7.严酷操纵，准确剪切残料和完好排气

预防铝材挤压拖黑、夹渣的方法

为了解决成品缺陷的拖黑、夹渣成绩，减少报废量，提高成品率，工艺科进行了大量的调查工作.通过持久的跟踪，对预防拖黑、夹渣提出以下三个方面的方法来解决：

1、生产工艺控制

1）剪完棒要用风管吹干净铝棒上的灰尘，减少带入的煤灰量，减少拖黑、夹渣的来源；

2）压余厚度要留够，太薄的压余会导铝棒死区卷入型材尾端，形成拖黑、夹渣；

3）挤压速度要进行无效的控制，特别是末端要进行减速处理，防止紊流卷入表皮杂质；

4）每生产一段时间（至多每次换模）要进行清缸；

2、设备、安装的调整

1）如挤压杆没有对中，挤压杆活动中磨损料胆，会形成料胆大肚、变形等缺陷；

模座中间位，上、下、左、右要对中，严禁挪动模座进行生产，上下分歧错误中的，要联系机修进行维修；

2）压饼大小要进行定期检测并换新，对于卷边的挤压饼，也会形成拖黑、夹渣等报废；

3）料胆持久使用，出现大肚等变形，也会形成批量报废，此种报废在生产中出现非常多，须要惹起看重，新料胆必定将胆内的脏物去除并对内胆进行抛光后才干上机安装.

3、模具设计、生产计划的调整

1）对于平面模，如PM系列，须要加装导流板进行导流，如许做缩小了进料口，钳制住死区；

2）料胆口必须充分包抄模具分流孔，班长要对每装一套模具进行对比，如有分流孔过大的景象，不克不及上机生产，要转大机生产；

3）生产下计划时，要根据模具部开模的原始机台（同棒径的可以通用）下计划，不要出现小棒生产大棒机台的模具；

材焊缝构成的机理

空心型材是罕见的铝合金装潢材料及工业型材，也是铝加工厂经常生产的品种，因为挤压机能力的分歧，可能在分歧的机型上生产分歧的空心型材，例如，在5MN机上生产25mm×38mm扁管，8MN机上生产100mm×25mm管材和在18MN或更大的机上生产幕墙型材、纺织型材或其它工业型材等.但在生产过程中经常碰到的成绩是：

因为焊缝严重，型材经概况处理后出现黑带或色差严重而使产品报废，形成不成挽回的损失.本文就有关身分进行了分析和归纳，供同行参考.

　　1．焊缝构成的机理

　　金属经过分流孔分成几股从头聚集在焊合室，因为分流桥的存在，桥底不成防止构成金属流动的刚性区，使该处金属原子的扩散结合速度较慢，金属的组织致密度降低.所以用分流组合模挤压型材将不成防止存在焊缝；但良好的焊缝可使型材在经概况处理后防止出现诸如黑带如许的景象.要包管焊缝的质量，必须使焊合室焊缝处金属能充分扩散结合，否则，将构成疏松、颗粒粗大与其它部位的组织不均一，是以，变形程度要大一些，特别是焊合室的金属变形量要大，以构成较大的流体静水压力.

　　2．烽缝严重发生的缘由

　　2．1挤压力过低，则焊合力较低.形成挤压力低的身分是综合的，有模具上的身分也有工艺上的.有以下几种情况：

　　一、挤压比较低.要提高焊合力可以采纳以下方法：

3.挤压温度适当降低，正常的空心型材挤压温度为460-500℃，可降至420-440℃.这方法在现场很实用.

4.选择较大的挤压筒，即将该型材安插在较大的机型上挤压.

5.焊合室选择深些（可通过将分流桥“下沉”的方法）.但要留意沉桥也会降低挤压力，是以使用此法时要根据具体的情况而定.对于采取“+宇”桥结构的分流模较为无效.

　　事实上，在生产过程中，随着模具的磨损，型材的壁厚也随着增大，挤压比也降低，到必定的程度，焊缝的严重将会影响型材的概况质量.

　　二、分流孔设计过大（特别是对于挤压比低的型材），使挤压力降低，从而降低焊合力.建议分流孔边沿距离挤压筒壁有至多6—10mm距离.当然分流孔的选择与分流桥的结构结合起来考虑会更好.

1.

　　焊合室过浅或容积过小，构成不了足够的静水压力.合理的是在包管模芯刚性、强度的前提下，加大焊合室的容积.可所以加大焊合室的断面积，也能够是添加焊合室的高度.

　　2.

　　分流孔规划分歧理、分流桥设计及加工分歧理.应尽量使焊缝往角部或非装潢面靠，并采取滴水形分流桥及合理的焊合角，使焊点落在焊合室平面之上（即预成型区内）；若采取“+宇”桥结构安插分流孔，类似这类情况，两头桥可窄些，并沉桥（加深局部焊合室深度）5-8mm.

三、挤压温度过高.（见工艺方面的分析）

四、工艺上

　　铸棒的内部缺陷易出此刻空心型材的焊缝上（难变形区）.Mg、Si总量过高和Fe含量过高将加剧焊合不良，建议Mg、Si总量在0．7％-0．9％范围内，Fe含量低于0．15％可得到较好的焊缝质量.

　　铝棒的温度高是有益于金属的扩散结合，但又导致金属粘结模具景象的加剧，同时，温度高，又导致金属的组织晶粒生长和成长速度加快，因此将使焊缝组织粗大.挤压速度过高，金属变形功增大，金属温度升高较大.另外，挤压温度过高，挤压力将降低，因此又降低了焊合力.是以，在生产现场，最实用的是将铝棒温度降低，然后进行模具方面及其它的分析或维修.

3.挤压筒温度的选择分歧理也会影响焊缝的质量，对于厚壁型材建议挤压筒温度440-460℃，而对于薄壁型材及分流孔过大的情况下，建议选用400-420℃，另一方面，挤压筒不干净，余积氧化皮多，或者挤压筒已变形如鼓形，和挤压筒与挤压垫间隙过大，这些均影响焊缝质量.

4.冷却不均匀也将影响焊缝的质量.事实上，当采取石墨成品作为出料滑出台时，与石墨接触的一面，型材也易出现氧化后有黑带的景象，特别是在酷热的冬季.这是因为石墨其特性使型材局部的温度上升，从而加速了该面焊缝处晶粒的长大.但设备的冷却能力足够的话，则可防止此景象.

5.要减轻焊缝对概况质量的影响，也能够绝对减少氧化过程中的碱蚀时间.

五、结束语

　　解决空心型材的焊合质量成绩，先要“诊断”模具，然后选择并包管合理的工艺或者根据模具的情况调整挤压工艺.焊合不良或者焊缝严重的结果是型材在经概况处理后发生诸如黑带、色差等色带景象.