6063铝合金知识 - 学习用

14 三、生产过程
1、熔铸过程 1.1 配料 要依设定的Mg2Si，过剩Si量估算须多少镁（Mg）、硅（Si）控制铁（Fe）含量，然后炉前 化验铝锭，废料中含硅（Si）、镁（Mg），铁（Fe）量决定添加量。 1.2 熔解 防止硅（Si）沉底结渣，镁（Mg）浮面燃损与吸氢 1.3 精炼 加精炼剂冰晶石将Al2O3溶解以浮渣形式去除，释放氯气与氢气结合形成HCL挥发，防止氮气 不纯（含O2，H2O）造成二次污染，纯净的N2，精练剂是可以将渣打到基本没有的。 1.4 铸造 温度、速度、水压、水温有赖现场操作者找到最优条件，并以文件形式固定下来。 2、挤压过程 2.1 铝棒加温 采用的b）T-H曲线工艺，故铝棒加热三区之功效须搞清楚 入料区：加温，尽可能调整油枪功率至1-2小时内将棒温升到570℃左右。 中间区：均匀化保温区，应保证棒在570℃保温1-2小时。 出料区：降温区，将棒温降至挤压理想温度。
9 二、过程原理
2、Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 1）熔铸-熔解
过程
图
示
说
明
熔铸
熔解
Si或Al-12Si，Mg溶解 到铝液中
10 二、过程原理
2、Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 2）熔铸-铸造
过程
图
示
说
明
熔铸
铸造
Si、Mg2Si、AlFeSi等合 金或单体主要集中在铝 基体晶间、晶界，也有 少量在晶内，形成粗大 化合物
1
6063铝合金知识
一、铝合金介绍 1.组成 2.元素的作用 3.合金含量划分 4.合金含量计算方法 二、过程原理 1.温度与时间过程 2.Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 三、生产过程 1.熔铸过程 2.挤压过程 3.挤压模具 4.挤压设备使用要项 5.挤压材缺陷 6.挤压材的检查
11 二、过程原理
2、Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 3）均质
过程
图
示
说
明
均质
①针状的β-AlFeSi转化 为球状的α-AlFeSi， 使挤出品表面更好； ②晶界溶解，晶间化合物 溶解，均匀细小的β′、 β″Mg2Si大量成核，极 易在挤压时溶解； ③化学元素分布更均匀
Fra Baidu bibliotek
12 二、过程原理
3 一、铝合金介绍
1.组成 (3) 6063铝合金力学性能： 机械和物理性能 焊接性 很好 抗拉强度 屈服强度(25°C MPa) (25°C MPa) 185 145 切削性 一般 耐蚀性 很好 硬度 500kg力 10mm球 60 电导率 20℃(68℉) (%IACS) 55-63 延伸率 1.6mm(1/16in) 厚度 12 密度 (20℃)(g/cm3) 2.7 最大剪应力
15 三、生产过程
2、挤压过程 2.2 挤压 应保证挤压出模孔温度在500-530℃之间，突破压力小于220kgf/cm2（超过时应有 主管在场控制），速度以表面、焊合性、出口温度为标准调控，冷却速度应保证型材出模孔 后1分钟内冷却至最少350℃，最佳250℃以下。可依型材分别采用水冷、雾冷、风冷、自然 冷却。 2.3 时效 6063停放效应不十分严格，一般不必限制挤出到时效间歇时间，时效最主要的是 要保证通风良好，炉温均匀性在±5℃以内，炉温应准确，测温误差不超过3℃，主要原因是 不同温度下时效保温时间与硬度差别明显。 3、挤压模具 3.1 模具的使用 3.1.1 作为挤压工，首先要 认识模具，每个模对应一个 型号产品，不可搞混型号， 一般在模出厂时已在模侧面 打了钢印。
2 一、铝合金介绍
1.组成 (1)6063在铝合金系列中属于Al-Mg-Si系，基体为铝（Al），主要的元素为镁（Mg）和硅 （Si），当把镁（Mg）和硅（Si）加入到液态的铝中时，镁（Mg）和硅（Si）就会溶解 在铝中，当冷却为固态，镁（Mg）和硅（Si）仍然保留在铝基体中，不会析出，并且形 成金属间化合物Mg2Si，同时因为铝中还有杂质元素铁（Fe）、锰（Mn）等，还会形成 AlFeSi，当加入的Mg比 Si多时还可能形成Mg2Al3。6063的密度为2.69g/cm3. 铝在室温时的理论密度为2698.72/m3, 不同纯度的铝固态和熔融态的密度都有变化, 但 变化都不大明显. (2) 6063铝合金化学成分： 6063铝合金中的主要合金元素为镁与硅，据有关专家分析，其具有加工性能极佳、优良的 可焊接性、挤 出性及电镀性、 化学成分(Chemical Composition Limits wt%) 良好的抗腐蚀 性、韧性，易 于抛光、上色 Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Pb.Bi Al 膜，阳极氧化 效果优良，是 余 0.1 0.2-0.6 0.4 0.1 0.45-0.9 0.1 0.1 0.1 / 典型的挤压合 量 金。
1、温度与时间过程,表1
a、有独立均质化处理的T-H曲线 a曲线为典型的T-H曲线，b曲线为省略了单独的均匀化过程，而将铸态铝棒慢速升温， 在炉内达到均匀化条件再冷却到挤压温度的一种简便方法，实践证明该方法对6063是很 有效的。
8 二、过程原理
1、温度与时间过程，表2
b、铝棒炉慢速加温的T-H曲线 a曲线为典型的T-H曲线，b曲线为省略了单独的均匀化过程，而将铸态铝棒慢速升温， 在炉内达到均匀化条件再冷却到挤压温度的一种简便方法，实践证明该方法对6063是很 有效的。
17 三、生产过程
3、挤压模具 3.3 模具的保养 3.3.1 模具使用有条件时应清空入料孔内残铝，以缩短泡模时间及减少铝耗； 3.3.2 泡模前模温应降至100℃以下，防止热模入碱槽损伤模具； 3.3.3 泡模后开模要均匀打止口，以防损伤止口及损坏芯头，对装有固定螺丝的模具应先将 螺丝拆除再开模，模腔余铝太多时不可强行开模； 3.3.4 模具抛光应用细砂纸（最好选用1200号以上），防止损伤工作带； 3.3.5 模具不用时应抛光后封存模腔，不合格的模具不要入库； 3.4 模具的氮化 3.4.1 氮化前模具应抛光至工作带镜面，并清除干净其他位置异物； 3.4.2 氮化前应预热至300～400℃； 3.4.3 氮化时间应以模入后到温开始计，保持560℃左右3～5小时，其间应通氧，以保持 CNO-的再生； 3.4.4 氮化盐浓度CNO-应维持在37～39%之间，一星期化验2次； 3.4.5 氮化效验证，应用试块做，一个月两次，HV≥900为合格。 4、挤压设备使用要项 4.1 挤压机使用大功率电机，为星形—三角形启动，主机手启动马达后一定要确认是否已完 成星三角转换，在打开电源开关，启动马达前应先按下紧急制动开关确认是否有效并断开可 能带电的电磁阀； 4.2 检查液压油是否够，油温在45℃以下，冷却水是否畅通； 4.3 检查挤压中心线，盛锭筒、挤压杆、模具三心合一，偏移小于1mm；检查盛锭筒端面有 无缺损与变形或粘附物；
MPa 115
6063铝合金广泛应用于： 建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。
4 一、铝合金介绍
2、元素的作用 2.1Mg和Si 金属中的Si首先生成AlFeSi、AlFe（Mn）Si，余下的生成Mg2Si，还有多余时生成游离的硅 （Si），但若硅（Si）不足即镁（Mg）有多余时则生成Mg2Al3。Mg2Si的Mg和Si的重量比为Mg： Si=（2×24.3）/28.1=1.73；其中24.3为镁的原子量；28.1为硅的原子量。AlFe（Mn）Si中 的（Fe+Mn）和Si重量比为（Fe+Mn）：Si=55.8+55/28.1=3.94≈4；其中55.8为铁的原子量， 55为锰的原子量。 所以实际生成Mg2Si的硅（Si）量为Si总-0.25（Fe+Mn），这就是配料时要控制铁（Fe）和锰 （Mn）含量的原因。 2.2硅（Si）的作用 生成Mg2Si可起强化作用，过量的硅（Si）可溶解于基体中（550℃时硅在铝中的溶解度可达 1.65%）。在室温下析出细小质点有强化作用，但使挤压性能下降，常控制过量硅（Si）不 多于0.2%；当硅（Si）不足时，过剩镁（Mg）生成Mg2Al3，使加工性能降低。 2.3铜（Cu）作用 很少的铜溶解在基体中，促进时效时的析出物更细小，防止时效前因等待而造成的不利作用； 量多时会形成CuAl2 相；很多时则变为Al-Cu-Mg-Si系合金（硬铝）。 2.4铬（Cr）作用 有利于抗拉强度提高和成形性，可细化晶粒。 2.5铁（Fe）作用 不可多于0.15%，否则氧化后表面发灰。
18 三、生产过程
4、挤压设备使用要项 4.4 检查挤压工具（压饼、压盖、吊模环、牵料钳 、石墨、剪刀等）是否齐全与正常； 4.5 挤压时应先开手动，动作正常后再转自动； 4.6 下列动作过程中，主机手须手触紧急制动，眼观动作： 送料架上升、挤杆快进、脱气、剪刀下降、模座进出、挤压突破前后、进行中的料中断； 4.7 换模挤压时前1～3个棒应使用温度较高的棒挤压； 4.8 挤压力达到最高持续3～5秒不出料视为闷车，应停车退模； 4.9 挤压打滑时应停止挤压，查清原因，确认故障排除后再挤，必要时退模； 4.10 挤压突破前不要把头伸到出料口附近张望。 5、挤压材缺陷 挤压材缺陷大致分为如下3类：外观不良（外观就能看得见的不良）、表面处理后出现的不 良、与内部品质有关的不良。 5.1 外观不良（外观就能看到的不良） 缺陷 图 例 定义及产生原因 缺陷 图 例 定义及产生原 因 制品接触了挤 压机诱导产品 用的石墨而产 生的伤。
说明: fsi表示形成AlFe(Mn)Si相消耗的Si，fsi=0.25(Fe%+Mn%)；rsi可形成Mg2Si的Si，rsi=Si%fsi，生成Mg2Si需消耗的Si，csi=0.578Mg%；Mg2Si含量，Mg2Si=Mg%+Si%；esi表示过 量Si，esi= rsi- csi
7 二、过程原理
16 三、生产过程
3、挤压模具 3.1.2 要知道模具的装配，应对每台挤压机弄清楚如下数据： a、b、c、j分别为模套的外形尺寸：厚度（a），止口（b）×Φc，外径Φj；d、e、f、g分 别为模具的外形尺寸：厚度（d），止口（e）×Φf，外径Φg；关系为d>a+2，（j-壁厚）g=0.5～1；h为模支承垫厚度，对模具强度起辅助作用，其内孔应比模出料孔大，单边约5～ 10；i为模装配厚度调节垫，应调整到保证k值符合总装要求。一般会做i-1、i-0.5、i、 i+0.5、i+1共5个厚度以便现场灵活运用；l为模凸出模套端面的部分，一般约2mm。 此外，模装配还应注意：模具方位的固定，定位销一定要有，模装配完后应从出料口方向观 察，模孔有无阻碍，否则要重装；装配完成后送至挤压位，将剪刀开下，检查剪刀面与模端 面间隙要在0.5～1mm。 3.1.3 模具挤压时应限量，防止因过渡使用，导致疲劳损伤，一般模具挤压途中出现偏心变 大即是已发生疲劳变形引起的。 3.2 模具的加热 3.2.1 冷模入炉应写明入炉时间，模加温速度约25mm/H，到温后，保温在1～4小时内较佳， 保温太少可能模受热不均，挤压受力时易断裂桥，保温太久则模具会缓慢退火，失去强度， 同时表面氧化可能性会加大。 3.2.2 冷模应置于炉口附近至少约半小时，再转入炉内，不可将冷模置于热模上面。
6 一、铝合金介绍
4、合金含量计算方法：
含量度 Wt% 合金类型 fsi A易挤型 B普通型 C高强型 0.0375 0.05 0.0625 rsi 0.3125 0.35 0.4375 csi 0.2601 0.295 0.329 Mg2Si 0.7101 0.805 0.899 esi 0.05 0.055 0.06
2、Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 4）挤压
过程
图
示
说
明
挤压
β′、β″Mg2Si大量溶解 成游离质点均匀分布在铝 基体中，α-AlFeSi均匀分 布在铝基体中（称为固溶 过程）
13 二、过程原理
2、Mg、Si、Mg2Si、AlFeSi在过程中的变化 5）时效
过程
图
示
说
明
时效
β′针状的Mg2Si在铝原子 间形成网状结构，能有效 阻止铝原子互错，使铝变 形困难，从而产生强度
5 一、铝合金介绍
3、合金含量划分 6063合金各项含量范围：Mg2Si为0.6~1.2%，镁（Mg）为0.45~0.9%，硅0.2~0.6%，一般分为 如下三个区间 ： 含量（%） 合金类型 Mg A易挤型 B普通型 C高强型 0.45 0.51 0.57 Si 0.35 0.4 0.45 Fe 0.15 0.2 0.25 Mg2Si 0.7 0.8 0.9 过量Si 0.05 0.06 0.07 б0.2 >180 >230 >250 δ% 12 11 11 HW 7~9 10~12 12~14 性能