铝合金挤压生产知识

一、铝合金的挤压生产1．挤压时金属的变形过程分为几个阶段？分为：⑴填充挤压阶段；⑵平流压出阶段；⑶紊流压出阶段。

2、什么是挤压比（λ）？挤压6063型材时，挤压比（λ）在什么范围内最合适？挤压筒内铝棒的截面积与挤出型材的截面积之比，称为挤压比（λ）或挤压系数（λ）。

挤压系数是挤压工艺最重要的内容，根据制品外形和截面面积选择挤压筒的直径。

挤压系数一般＞9。

平模当λ＝9～40时使用寿命较长，分流模的挤压系数应在20～70范围内。

系数过小会产生焊接不良。

所以挤压空心型材的挤压系数比实心型材的大。

如挤压Φ101×25管材，当λ=15时焊合不好，选择λ=38时管材焊合良好。

挤压系数太大，挤压困难，而且因铝棒较短造成产品的成品率太低，影响经济技术指标。

3．生产过程中如何控制挤压温度？铝棒温度应保持在440～520℃之间（以6063为例），加热时间均在6小时以上。

挤压筒加热到400～440℃。

模具温度为400～510℃，保温时间1～4小时。

4、选择挤压温度应遵循哪些原则？6063合金铝棒的挤压温度通常在470～510之间，有时也可在较低温度下挤压。

选择铝棒温度的原则：⑴为获得较高的机械性能，应选择较高的挤压温度；⑵当挤压机能力不足，可通过提高铝棒温度来提高挤压速度；⑶当模具悬臂过大时，可提高铝棒温度，以减小铝棒对模具的压力及摩擦力；⑷挤压温度过高会使产生气泡、撕裂及由于模具工作带粘铝造成表面划痕严重；⑸为了获得高表面质量的产品，宜在较低温度下挤压5、如何控制挤压速度？挤压速度是影响生产率的一个重要指标。

挤压速度取决于合金种类、几何形状、尺寸和表面状态，同时也与铸锭质量息息相关。

要提高挤压速度，必需合理控制铝棒温度、模具温度、挤压筒温度。

6063铝合金挤压速度范围为：9～80M/min，其中实心型材为：20～80M/min，空心型材的挤压速度一般为实心型材挤压速度的0．5～0．8倍。

6、什么是均匀化？通常将6063铝棒在560℃保温6～8小时，使合金的Mg2si相以细小质点均匀分布在整个金属基体中，且消除铸造应力，铸锭出炉后以较高速度冷却（水冷或风冷），这种热处理工艺称作均匀化。

7、在挤压生产中，均匀化有什么作用？⑴能提高型材的机械性能；⑵降低挤压力约10～15％；⑶大大提高挤压速度；⑷降低合金的挤压摩擦，提高模具寿命；⑸减少型材的挤压痕，改善型材的氧化着色质量。

8、怎样计算挤压机每小时产量？挤压机每小时产量按下面公式计算：As=3600×F×P［1Vi÷tf/（Ld-1）］其中：As-挤压机每小时产能（t/h）F-铸锭截面积（㎡）P-铸锭密度（m3）tf-辅助机构空程和工作行程时间（秒）Ld-铸锭长度（m）1-压余长度（m）Vi-平均挤压速度（m）9、如何实现6063合金的快速挤压？⑴严格控制铸锭的化学成分，如采用铝含量99．7％以上的铝锭作为基体，Mg+Si总量在1．0 ％左右，Mg：Si控制在1．5～1．7，Fe含量要在0．20％以下；⑵用Ti-B细化铸锭晶粒，对铸锭均匀化处理；⑶挤压出口处型材温度控制在515～525℃左右；⑷模具工作带应光洁，并生产一定量型材后就要氮化处理重新抛光。

10．型材在挤压过程中，如何消除弯曲、扭拧、尺寸不合格等缺陷？除了正确设计模具和认真修理模具外，可采取以下措施消除上述缺陷：⑴设置导路：让温度高具有可塑性的型材沿着规定路线移动，从而消除缺陷；⑵使用牵引机：通过牵引型材，起到导路作用，从而克服各模孔流速不均匀而引起的各类缺陷。

11．什么是淬火处理？淬火是为了使模子出口处的型材快速冷却到室温，将在淬火温度下固溶于基体金属中的强化项Mg2Si保留在基体内。

6063合金的淬火敏感性较低，可以实现风冷淬火；而6061合金则必需采用水冷淬火。

12．张力矫直有什么作用？张力矫直是使型材在张力作用下产生塑性变形而实现矫直，从而消除型材的弯曲、扭拧、波浪等缺陷。

6063-T5合金型材的拉伸量为0．5％～1．5％。

13．什么是人工时效处理？人工时效是合金过饱和固溶体在固溶温度以下析出Mg2Si强化相而使合金强化的过程，人工时效处理是铝合金最重要的热处理，是改善合金组织构造和性能的重要手段，经过人工时效处理后强度可提高50％以上，消除了挤压残余应力，合金元素在时效中变得更均匀，固溶化更好，为氧化着色提供了一个组织均匀的表面，可获得色差小色调均匀的优质型材。

时效处理的温度和时间依合金种类、合金元素含量而变化，如果工艺参数选择不当，同样会造成组织结构和表面状态的差异。

6063铝合金通常采用200℃，保温两小时，决不宜高于210℃。

二、铝合金挤压型材常见缺陷及解决办法⑴划、擦、碰伤：划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。

主要原因1)铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析，在挤压过程中金属流经工作带时，这些杂物或偏析浮出物附着在工作带表面或对工作带造成损伤，，最终对型材表面造成划伤；2)模具型腔或工作带上有杂物，模具工作带硬度较低，使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材；3)出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物，当其与型材接触时对型材表面造成划伤；4)在叉料杆将型材从出料轨道上时，由于速度过快造成型材碰伤；5)在摆床上人为拖动型材造成擦伤；6)在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。

解决方法1）加强对铸锭质量的控制；2）提高修模质量，模具定期氮化并严格执行氮化工艺；3）用软质毛毡将型材与辅具隔离，尽量减少型材与辅具的接触损伤；4）生产中要轻拿轻放，尽量避免随意拖动或翻动型材；5）在料框中合理摆放型材，尽量避免相互摩擦。

（二）机械性机能不合格主要原因1）挤压时温度过低，挤压速度太慢，型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度，起不到固溶强化作用；2）型材出口处风机少，风量不够，导至冷却速度慢，不能使型材在最短的时间内降到200℃以下，使粗大的Mg2Si过早析出，从而使固溶相减少，影响了型材热处理后的机械性能；3）铸锭成分不合格，铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求；4）铸锭未均匀化处理，使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在较短时间内重新固溶，造成固溶不充分而影响了产品性能；5）时效工艺不当，热风循环不畅或热电偶安装位置不正确，导至时效不充分或过时效。

解决办法1）合理控制挤压温度和挤压速度，使型材在挤压机出口温度保持在最低固溶温度以上；2）强化风冷条件，有条件的工厂可安装雾化冷却装置，以期达到6063合金冷却梯度的最低要求；3）加强铸锭的质量管理；4）对铸锭进行均匀化处理；5）合理确定时效工艺，正确安装热电偶，正确摆放型材以保证热风循环通畅。

（三）几何尺寸超差主要原因1）由于模具设计不合理或制造有误，挤压工艺不当，模具与挤压筒不对中、不合理润滑等，导致金属流动中各点流速相差过大，从而产生内应力致使型材变形；2）由于拉伸矫直量过大导致型材尺寸超差。

解决办法1）合理设计模具，保证模具精度；2）正确执行挤压工艺，合理设定挤压温度和挤压速度；3）保证设备的对中性；4）采用适中的牵引力，严格控制型材的拉伸矫直量。

（四）条纹挤压型材的条纹缺陷种类比较多，形成因素也较复杂，这里仅就一些常见条纹的产生原因及解决方法加以论述。

A．摩擦纹模具每次抛光上机挤压后，纹路都不能一一对应，有轻有重。

主要原因在挤压过程中，型材流出模孔的瞬间与工作带紧紧地靠在一起，构成一对热状态下的干摩擦副，且将工作带分成两个区—粘着区和滑动区。

在粘着区内，金属质点受到至少来自两个方面的力的作用：摩擦力和剪切力。

当粘着区内金属质点所受摩擦力大于剪切力时，金属质点就会粘附在粘着区工作带表面上，并将型材表面擦伤形成摩擦纹。

解决办法1）调整模具工作带出口角 ，使其在-1～-3°范围内，这样可降低工作带粘着区高度，减小该区的摩擦力，增大滑动区；2）保证模具氮化处理质量，使模具表面硬度保持在HV900以上；工作带表面渗硫可降低粘着区摩擦力，减少摩擦纹。

B组织条纹主要原因铸锭铸造组织不均匀，成分偏析，铸锭表皮下存在较严重的缺陷，铸锭的均匀化处理不充分等，在随后的挤压过程中导致型材表面成分不均匀，从而使型材氧化后的着色能力不相同，形成组织条纹。

解决办法1）合理执行铸造工艺，消除或减轻组织条纹；2）铸锭表面车皮；3）严格按工艺对铸锭均匀化处理。

C．金属亮线在氧化白料中表面发亮，大多数情况下为笔直条状且宽度不定，在氧化着色料和表面喷涂料中该条纹呈浅色条纹。

主要原因由于金属流动出现摩擦或变形极其剧烈时，金属局部温度会上升很高，另外金属流动不均匀也会导至晶粒发生剧烈破碎，然后发生再结晶，致使该处组织发生变化，在随后的氧化处理中导致型材表面出现纵向的亮条纹，着色处理和表面喷涂中致使型材呈现浅色条纹。

解决办法1）合理设计模具结构；2）模具加工要注意工作带的过度，工作带要圆滑过渡，防止出现较大落差。

焊合条纹焊合条纹又称焊合线，笔直通长，在氧化白料中多呈现浅色，着色料和表面喷凃料中多呈浅色。

主要原因1）挤压比、分流比过小；2）焊合室深度不够，不能保证有足够的压力；3）挤压工艺不合理，润滑不当。

解决办法1）采用大吨位挤压机，提高挤压比；2）焊合室深度不够，不能保证有足够的压力；3）设计模具时必需考虑有足够的分流比；保证模桥呈水滴形，消除棱角；设计模具时尽量把焊合线避在角部；4）合理控制挤压工艺参数。

（五）挤压波纹挤压波纹是指在挤压型材表面出现的类似于水波纹的情况，一般无手感，在光的作用下表现明显。

主要原因1）牵引机发生周期性上下跳动使型材表面发生局部弯折；2）模具设计不合理，工作带在挤压力作用下发生颤动导致型材出现波纹。

解决办法1）保证牵引机运行平稳；2）合理设计模具结构。

（六）气泡型材表层金属与基体金属出现局部连续或断续的分离，表现为圆形或局部连续凸起。

主要原因1）由于挤压筒经长期使用后尺寸超差，挤压时筒内气体未排除，变型金属表层沿前端弹性区流出而造成气泡；2）铸锭表面有沟槽或铸锭组织中有汽孔，铸锭在墩粗时包进了汽体，挤压时汽体进入金属表层；3）挤压时，铸锭或模具中带有水分和油污，由于水和油污受热挥发成汽体，在高温高压的金属流动中被卷入型材表面型成汽体；4）设备排汽装置工作不正常；5）金属填充过快造成挤压排气不好。

解决办法1）合理选择和配备挤压工具，及时检查、修理或更换；2）加强铸锭的质量管理，严格控制铸锭的表面质量和含气量；3）尽量少涂油或不涂油；4）保证设备的排气系统正常；5）合理控制挤压速度，按要求进行排气。

（七）麻面麻面是指在型材表面出现的密度不等、带有拖尾、非常细小的瘤状物，手感明显，有尖刺的感觉。

主要原因由于铸锭中的夹杂物或模具工作带上粘有金属或杂物，在挤压时被高温高压的铝夹带着脱落，在型材表面形成麻面。