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如何优化工业铝型材挤压和热处理工艺?

2022-08-04 14:37:09

对挤压生产来说,挤压温度是基本且关键的工艺因素。挤压温度对产品质量、生产效率、模具寿命、能量消耗等都产生很大影响。


挤压主要的问题是金属温度的控制,从铸锭开始加热到挤压型材的淬火都要确保可溶解的相组织不从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出。

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6063铝合金铸锭加热温度一般都设定在Mg2Si析出的温度范围内,加热的时间对Mg2Si的析出有重要的影响,采用快速加热可以大大减少可能析出的时间。一般来说,对6063铝合金铸锭的加热温度可设定为:未均匀化铸锭:460-520℃;均匀化铸锭:430-480℃。其挤压温度在操作时视不同制品及单位压力大小来调整。在挤压过程中铸锭在变形区的温度是变化的,随着挤压过程的完成,变形区的温度逐渐升高,而且随着挤压速度的提高而提高。因此为了防止出现挤压裂纹,随着挤压过程的进行和变形区温度的升高,挤压速度应逐渐降低。


控制工业铝型材挤压速度:


挤压过程中必须认真控制挤压速度。挤压速度对变形热效应、变形均匀性、再结晶和固溶过程、制品力学性能及制品表面质量均有重要影响。挤压速度过快,制品表面会出现麻点、裂纹等倾向。同时挤压速度过快增加了金属变形的不均匀性。挤压时的流出速度取决于铝合金型材种类和型材的几何形状、尺寸和表面状况。6063铝合金型材型材挤压速度(金属的流出速度)可选为20-100米/分。近代技术的进步,挤压速度可以实现程序控制或模拟程序控制,同时也发展了等温挤压工艺和CADEX等新技术。通过自动调节挤压速度来使变形区的温度保持在某一恒定范围内,可达到快速挤压而不产生裂纹的目的。为了提高生产效率,在工艺上可以采取很多措施。当采用感应加热时,沿铸锭长度方向上存在着温度梯度40-60℃(梯度加热),挤压时高温端朝挤压模,低温端朝挤压垫,以平衡一部分变形热;也有采用水冷模挤压的,即在模子后端通水强制冷却,试验证明可以提高挤压速度30%-50%。


近年来在国外用氮气或液氮冷却模具(挤压模)以增加挤压速度,提高模具寿命和改善型材表面质量。在挤压过程中将氮气引到挤压模出口处放出,可以使被冷却的制品急速收缩,冷却挤压模和变形区金属,使变形热被带走,同时模子出口处被氮的气氛所控制,减少了铝的氧化,减少了氧化铝粘接和堆积,所以氮气的冷却提高了制品的表面质量,可大大的提高挤压速度。


机上淬火:


6063-T5淬火是为了将在高温下固溶于基体金属中的Mg2Si出模孔后经快速冷却到室温而被保留下来。冷却速度常和强化相含量成正比。6063铝合金型材可强化的小的冷却速度为38℃/分,因此适合于风冷淬火。改变风机和风扇转数可以改变冷却强度,使制品在张力矫直前的温度降至60℃以下。


张力矫直:


型材出模孔后,一般皆用牵引机牵引。牵引机工作时在给挤压制品以一定的牵引张力,同时与制品流出速度同步移动。使用牵引机的目的在于减轻多线挤压时长短不齐和抹伤,同时也可防止型材出模孔后扭拧、弯曲,给张力矫直带来麻烦。张力矫直除了可以使制品消除纵向形状不整外,还可以减少其残余应力,提高强度特性并能保持其良好的表面。


人工时效:


时效处理要求温度均匀,温差不超过±3-5℃。6063铝合金型材人工时效温度一般为200℃。时效保温时间为1-2小时。为了提高力学性能,也有采用180-190℃时效3-4小时,但此时生产效率会有所降低。

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