铝合金挤压生产知识及注意要点
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一、铝合金的挤压生产
挤压生产工艺流程:
1、挤压时金属的变形过程分为三个阶段:
⑴填充挤压阶段;⑵平流压出阶段;⑶紊流压出阶段。
2、挤压比(λ):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6063型材时,挤压比(λ)在什么范围内最合适?
挤压系数是挤压工艺最重要内容,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),加热时间均大于6小时。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
模具加热及保温控制:
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、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、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.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.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℃。
时效工艺表:
二、铝合金挤压型材常见缺陷及解决办法
(一)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;