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如何優化鋁材擠壓和熱處理工藝

2019-01-03 1692

  對擠壓生產來說,擠壓溫度是基本的且關鍵的工藝因素。擠壓溫度對產品質量、生產率、模具壽命、能量消耗等都產生很大影響。
  擠壓重要的問題是金屬溫度的控制,從鑄錠開始加熱到擠壓型材的淬火都要保證可溶解的相組織不從固溶中析出或呈現小顆粒的彌散析出。
  6063合金鑄錠加熱溫度般都設定在Mg2Si析出的溫度范圍內,加熱的時間對Mg2Si的析出有重要的影響,采用快速加熱可以大大減少可能析出的時間。般來說,對6063合金鑄錠的加熱溫度可設定為:未均勻化鑄錠:460-520℃;均勻化鑄錠:430-480℃。
  其擠壓溫度在操作時視不同制品及單位壓力大小來調整。在擠壓過程中鑄錠在變形區的溫度是變化的,隨著擠壓過程的完成,變形區的溫度逐漸升高,而且隨著擠壓速度的提高而提高。因此為了防止出現擠壓裂紋,隨著擠壓過程的進行和變形區溫度的升高,擠壓速度應逐漸降低。
  2.控制鋁材擠壓速度
  擠壓過程中必須認真控制擠壓速度。擠壓速度對變形熱應、變形均勻性、再結晶和固溶過程、制品力學性能及制品表面質量均有重要影響。
  擠壓速度過快,制品表面會出現麻點、裂紋等傾向。同時擠壓速度過快增加了金屬變形的不均勻性。擠壓時的流出速度取決于合金種類和型材的幾何形狀、尺寸和表面狀況。
  6063合金型材擠壓速度(金屬的流出速度)可選為20-100米/分。
  近代技術的進步,擠壓速度可以實現程序控制或模擬程序控制,同時也發展了等溫擠壓工藝和CADEX等新技術。通過自動調節擠壓速度來使變形區的溫度保持在某恒定范圍內,可達到快速擠壓而不產生裂紋的目的。

  為了提高生產率,在工藝上可以采取很多措施。當采用感應加熱時,沿鑄錠長度方向上存在著溫度梯度40-60℃(梯度加熱),擠壓時高溫朝擠壓模,低溫朝擠壓墊,以平衡部分變形熱;也有采用水冷模擠壓的,即在模子后通水強制冷卻,試驗證明可以提高擠壓速度30%-50%。

  近年來在外用氮氣或液氮冷卻模具(擠壓模)以增加擠壓速度,提高模具壽命和改善型材表面質量。在擠壓過程中將氮氣引到擠壓模出口處放出,可以使被冷卻的制品急速收縮,冷卻擠壓模和變形區金屬,使變形熱被帶走,同時模子出口處被氮的氣氛所控制,減少了鋁的氧化,減少了氧化鋁粘接和堆積,所以氮氣的冷卻提高了制品的表面質量,可大大的提高擠壓速度。CADEX是近發展的種擠壓新工藝,它擠壓過程中的擠壓溫度、擠壓速度和擠壓力形成個閉環系統,以限度地提高擠壓速度和生產率,同時保證良的性能。
  3.機上淬火
  6063-T5淬火是為了將在高溫下固溶于基體金屬中的Mg2Si出模孔后經快速冷卻到室溫而被保留下來。冷卻速度常和強化相含量成正比。6063合金可強化的小的冷卻速度為38℃/分,因此適合于風冷淬火。改變風機和風扇轉數可以改變冷卻強度,使制品在張力矯直前的溫度降至60℃以下。
  4.張力矯直
  型材出模孔后,般皆用牽引機牽引。牽引機工作時在給擠壓制品以定的牽引張力,同時與制品流出速度同步移動。使用牽引機的目的在于減輕多線擠壓時長短不齊和抹傷,同時也可防止型材出模孔后扭擰、彎曲,給張力矯直帶來麻煩。張力矯直除了可以使制品消除縱向形狀不整外,還可以減少其殘余應力,提高強度性并能保持其良好的表面。
  5.鋁材人工時
  時處理要求溫度均勻,溫差不超過±3-5℃。6063合金人工時溫度般為200℃。時保溫時間為1-2小時。為了提高力學性能,也有采用180-190℃時3-4小時,但此時生產率會有所降低。

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