铝合金挤压型材几种常见缺陷解析

挤压铝型材表面颗粒状毛刺的形成原因与对策

在铝型材的挤压生产中，型材表面不同程度的存在一些小颗粒吸附在型材表面上，这种的缺陷，仅有轻微手感，不仔细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表面美观，降低了生产效率和成品率，更是高档装饰型材的致命缺陷。因此，对其形成机理进行分析，同时在挤压生产实践中不断地观察分析，总结其成因，及时采取措施，是减少或杜绝这种缺陷的出现的有效手段。

一、颗粒吸附成因分析

1、挤压型材表面出现的颗粒状毛刺分为四种：

1)空气尘埃吸附，燃煤铝棒加热炉产生的灰尘、铝屑、油污及水份凝结成颗粒附着在热的型材表面。

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，产生颗粒状毛刺。

“吸附颗粒”的形成

2、原因

1)铝棒质量的影响

由于高温铸造，铸造速度快，冷却强度大，造成合金中的β相AlFeSi不能及时转变为球状α相AlFeSi，由于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，在高温挤压时不仅会诱发挤压裂纹，而且会产生颗粒状毛刺，这种毛刺不易清理，手感强烈，颗粒附近常伴随有蝌蚪状拖尾，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、覆盖剂以及粉末涂料和氧化膜夹杂等混入棒中，这些物质在挤压过程中，使金属的塑性和抗拉强度显著降低，极易产生颗粒状毛刺。

棒的组织缺陷常见的有疏松、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不好，造成了基体流动的不连续性，在挤压过程中，夹渣极易从基体中分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口端，形成粘铝，并不断被流动的金属拉出，极易产生颗粒状毛刺。

2)模具的影响

在挤压生产中，模具是在高温高压的状态下工作的，受压力和温度的影响，模具产生弹性变形。模具工作带由开始平行于挤压方向，受到压力后，工作带变形成为喇叭状，只有工作带的刃口部分接触型材形成的粘铝，类似于车刀的刀屑瘤。在粘铝的形成过程中，不断有颗粒被型材带出，粘附在型材表面上，造成了"吸附颗粒"。随着粘铝的不断增大，模具产生瞬间回弹，就会形成咬痕缺陷。若粘铝堆积较多，不能被型材拉出，模具瞬间回弹时粘铝不脱落，就会形成型材的表面粗糙、亮条、型材撕裂、堵模等问题。模具的粘铝现象见图1。我们现在使用的挤压模具基本是平面模，在铸棒不剥皮的情况下，铸棒表面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，死区的杂质也在不断的变化，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，形成了颗粒状毛刺。因此，模具是造成颗粒状毛刺的关键因素。

另外工模具表面的粗糙度越高、工作带表面的硬度越低，也是造成粘铝，形成颗粒状毛刺原因之一。

3)挤压工艺的影响

挤压中发现，挤压工艺参数的选择正确与否也是影响颗粒状毛刺的重要因素。经过现场观察，挤压温度、挤压速度过快颗粒毛刺就越多，原因温度高、速度快，型材流动速度增加模具变形的程度增加，金属的流动加快，金属的变形抗力相对减弱，更易形成粘铝现象；对大的挤压系数来说，金属的变形抗力相对增加了，死区相对增大，提高了形成粘铝的条件，形成"吸附颗粒"的概率增加；铸棒加热温度与模具温度之差过大，也易造成颗粒状毛刺问题。

4)空气中的尘埃、水、油污等强烈附着于铝型材表面，原因是热的铝型材遇到灰尘后粘附，发生化学反应并产生胶状物质，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、喷涂过程中不易清除。二、减少颗粒状毛刺

的措施

1.提高铝棒质量，从源头抓起，对于表面质量要求高的型材，铸棒过程中要清洗炉膛，优选原料和辅料，如喷涂型材再制品禁止进入，选用优质铝锭等，加强铸造工艺过程控制，防止铸造缺陷等，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，采取合理的氮化工艺，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，不同的铝合金成分和型材断面，根据铝合金挤压原理，采用合理的挤压工艺温度，对挤压速度进行分段控制，减少棒温和模温的温度差，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表面金属氧化物和夹杂流入，从而减少夹渣和毛刺的出现。

4.对所有工作现场采取“6S”现场管理，提高环境质量，对铸棒表面清理，较少灰渣灰尘附着，杜绝"跑冒滴漏"，及时清理型材表面的灰尘，尽可能减少灰尘附着

浅析铝型、棒材的缩尾成因及消除方法

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性能达不到要求，存在安全隐患。同时，生产的型棒材要进行表面处理或车削加工时，由于该缺陷的存在破坏了材料内部的连续性，会影响后续表面和精加工，严重的会造成暗纹报废或损坏车刀等，这在生产中是常见的问题，在此，本文对缩尾形成的原因和消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、棒材尾端中心部位形成中空，横断面呈现为边缘不光滑的孔或边缘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，主要出现在单孔平面模挤压，尤其是挤压系数小、制品直径大、厚壁或者采用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：在挤压分流模制品的两端（尤其是头部）呈不连续的环形或弧形，在焊合线两边则呈月牙形最为明显，各孔制品的环状缩尾对称。

缩尾的形成

缩尾形成的原因：缩尾形成的力学条件是；当平流阶段结束，挤压垫片逐渐接近模时，挤压时增加并产生一个对挤压筒侧表面压力dN筒。该力与摩擦力dT筒一起，当破坏了力的平衡条件（dN筒+dT筒）≥dT垫时，位于挤压垫片区周围的金属，向后沿边缘流入毛坯中心，便形成了缩尾。

缩尾形成的挤压条件是：1.挤压残料留得太短2.挤压垫片有油或不干净3.铸锭或毛料表面不清洁4.制品切尾长度不合规定5.挤压筒内衬超差6.挤压终了突然增加挤压速度。

缩尾的消除方法

减少和防止缩尾形成的措施：1.严格按工艺规定剪切压余和锯切头、尾，保持挤压筒内衬完好，禁止挤压垫片抺油，降低铝棒挤压前温度，采用特殊的凸形垫片，采用合理的残料的长度。2.挤压工具、铝棒表面应清洁3.经常检查挤压筒尺寸并更换不合格的工具 4.平稳挤压.在挤压后期应该减慢挤压速度，适当留压余的厚度，或采用增大残料法挤压。

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、起皮的原因及消除方法

气泡或起皮：在制品表面出现凸形的泡，常见于头、尾部，完整的叫气泡，已破裂的叫起皮。

一、挤压产品气泡、起皮产生的原因：

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过允许值。

2.挤压筒和挤压垫太脏，粘有油污、水分、石墨等。

3.润滑油中含有水

4.铸锭表面铲槽太多，过深，或铸锭表面有气孔、砂眼，组织疏松、有油污等。

5.更换合金时，筒内未清理干净。

6.挤压筒温度和挤压铸锭温度过高

7.铸锭温度、尺寸超过允许负偏差

8.铸锭过长，填充太快，铸锭温度不均，引起非鼓形填充，因而筒内排气不完全，或操作不当，未执行排气工序。

9.模孔设计不合理，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表面。

二、消除方法:

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，保证符合要求，挤压筒出现大肚要及时修理，挤压垫不能超差。

2.工具、铸锭表面保持清洁、光滑和干燥