1 鋁型材擠壓工藝化學(xué)成分的優(yōu)化控制

　　6063-T5建筑鋁型材必須具備一定的力學(xué)性能。在其他條件相同時(shí)，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度隨含量增加而升高。6063臺(tái)金的強(qiáng)化相主要是Mg2Si相，到底Mg、Si和Mg2Si的量應(yīng)取多少為好？Mg2Si相是由2個(gè)鎂原子同1個(gè)硅原子組成，鎂的相對(duì)原子質(zhì)量為24．3l，硅的相對(duì)原子質(zhì)量為28．09，因此Mg2Si化合物中，鎂硅的質(zhì)量比為1．73：1。

　　因此，可根據(jù)以上分析結(jié)果，如果鎂硅含量比值大于1．73，則合金中鎂除形成Mg2Si相外，還有過剩鎂，反之比值小于1．73，則表明硅除形成Mg2Si相外，還有剩余硅。

　　鎂過剩對(duì)合金力學(xué)性能是有害的。鎂一般控制在0．5％左右，Mg2Si總量控制在0．79％。當(dāng)硅過剩0．01％時(shí)合金的力學(xué)性能σb約為218Mpa，已大大超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)性能，并過剩硅從0．01％提高到0．13％，σb可提高到250Mpa，即提高14．6％。要形成一定量的Mg2Si，必須首先考慮到Fe與Mn等雜質(zhì)含量造成的硅損失，即要保證有一定量的過剩硅。為了使6063合金中的鎂充分與硅匹配，實(shí)際配料時(shí)，必須有意識(shí)地使Mg：Si＜1．73。鎂的過剩不僅削弱強(qiáng)化效果，而且又增加了產(chǎn)品成本。

　　因此，6063合金的成分一般控制為：Mg：0．45％-0．65％；Si：0．35％-0．50％；Mg：Si=1．25-1．30；雜質(zhì)Fe控制在＜0．10％-0．25％；Mn＜0．10％。

　　2 優(yōu)化鑄錠均勻化退火工藝

　　在民用擠壓型材生產(chǎn)時(shí)，6063合金的高溫均勻化退火規(guī)范為：560±20℃，保溫4-6h，冷卻方式為出爐強(qiáng)迫風(fēng)冷或噴水急冷。

　　合金的均勻化處理能提高擠壓速度，同未均勻化處理的鑄錠相比，大約可使擠壓力降低6％-10％。均勻化處理后冷卻速度對(duì)組織的析出行為有重要的影響。對(duì)均熱后快冷的鑄錠，Mg2Si幾乎能全部固溶于基體，過剩的Si也將固溶或以彌散析出的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)存在。這樣的鑄錠可以在較低溫度下快速擠壓，并獲得優(yōu)良的力學(xué)性能和表面光亮度。

　　在鋁型材擠壓生產(chǎn)中，以燃油或燃?xì)饧訜釥t替代電阻加熱爐可收到明顯的節(jié)能降耗效果。合理地選擇爐型、燃燒器及空氣循環(huán)方式可使?fàn)t子獲得均勻穩(wěn)定的加熱性能，達(dá)到穩(wěn)定工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

　　燃燒式鑄錠加熱爐經(jīng)幾年來運(yùn)行和不斷改善，目前市場(chǎng)上已推出燃燒效率高于40％的爐型。鑄錠裝爐后迅速升溫到570℃以上，并經(jīng)一段保溫時(shí)間后，在出料區(qū)冷卻到接近擠壓溫度時(shí)出爐擠壓，鑄錠在加熱爐經(jīng)歷了半均勻化過程，這一過程稱半均質(zhì)處理，基本上符合6063合金熱擠壓工藝要求，從而可省單獨(dú)的均勻化工序，可大大節(jié)省設(shè)備投資和能耗，是一種值得推廣的工藝。

　　3 優(yōu)化擠壓和熱處理工藝

　　3．1 鑄錠加熱

　　對(duì)擠壓生產(chǎn)來說，擠壓溫度是最基本的且最關(guān)鍵的工藝因素。擠壓溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、能量消耗等都產(chǎn)生很大影響。

　　擠壓最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(xiàn)小顆粒的彌散析出。

　　6063合金鑄錠加熱溫度一般都設(shè)定在Mg2Si析出的溫度范圍內(nèi)，加熱的時(shí)間對(duì)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(shí)間。一般來說，對(duì)6063合金鑄錠的加熱溫度可設(shè)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(shí)視不同制品及單位壓力大小來調(diào)整。在擠壓過程中鑄錠在變形區(qū)的溫度是變化的，隨著擠壓過程的完成，變形區(qū)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(xiàn)擠壓裂紋，隨著擠壓過程的進(jìn)行和變形區(qū)溫度的升高，擠壓速度應(yīng)逐漸降低。

　　3．2 擠壓速度

　　擠壓過程中必須認(rèn)真控制擠壓速度。擠壓速度對(duì)變形熱效應(yīng)、變形均勻性、再結(jié)晶和固溶過程、制品力學(xué)性能及制品表面質(zhì)量均有重要影響。

　　擠壓速度過快，制品表面會(huì)出現(xiàn)麻點(diǎn)、裂紋等傾向。同時(shí)擠壓速度過快增加了金屬變形的不均勻性。擠壓時(shí)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(shù)的進(jìn)步，擠壓速度可以實(shí)現(xiàn)程序控制或模擬程序控制，同時(shí)也發(fā)展了等溫?cái)D壓工藝和CADEX等新技術(shù)。通過自動(dòng)調(diào)節(jié)擠壓速度來使變形區(qū)的溫度保持在某一恒定范圍內(nèi)，可達(dá)到快速擠壓而不產(chǎn)生裂紋的目的。

　　為了提高生產(chǎn)效率，在工藝上可以采取很多措施。當(dāng)采用感應(yīng)加熱時(shí)，沿鑄錠長(zhǎng)度方向上存在著溫度梯度40-60℃(梯度加熱)，擠壓時(shí)高溫端朝擠壓模，低溫端朝擠壓墊，以平衡一部分變形熱；也有采用水冷模擠壓的，即在模子后端通水強(qiáng)制冷卻，試驗(yàn)證明可以提高擠壓速度30％-50％。

　　近年來在國(guó)外用氮?dú)饣蛞旱鋮s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(zhì)量。在擠壓過程中將氮?dú)庖綌D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(qū)金屬，使變形熱被帶走，同時(shí)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?dú)獾睦鋮s提高了制品的表面質(zhì)量，可大大的提高擠壓速度。CADEX是最近發(fā)展的一種擠壓新工藝，它擠壓過程中的擠壓溫度、擠壓速度和擠壓力形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，以最大限度地提高擠壓速度和生產(chǎn)效率，同時(shí)保證最優(yōu)良的性能。

　　3．3 機(jī)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(jīng)快速冷卻到室溫而被保留下來。冷卻速度常和強(qiáng)化相含量成正比。6063合金可強(qiáng)化的最小的冷卻速度為38℃/分，因此適合于風(fēng)冷淬火。改變風(fēng)機(jī)和風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)可以改變冷卻強(qiáng)度，使制品在張力矯直前的溫度降至60℃以下。

　　3．4 張力矯直

　　型材出?？缀螅话憬杂脿恳龣C(jī)牽引。牽引機(jī)工作時(shí)在給擠壓制品以一定的牽引張力，同時(shí)與制品流出速度同步移動(dòng)。使用牽引機(jī)的目的在于減輕多線擠壓時(shí)長(zhǎng)短不齊和抹傷，同時(shí)也可防止型材出?？缀笈Q、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(yīng)力，提高強(qiáng)度特性并能保持其良好的表面。

　　3．5 人工時(shí)效

　　時(shí)效處理要求溫度均勻，溫差不超過±3-5℃。6063合金人工時(shí)效溫度一般為200℃。時(shí)效保溫時(shí)間為1-2小時(shí)。為了提高力學(xué)性能，也有采用180-190℃時(shí)效3-4小時(shí)，但此時(shí)生產(chǎn)效率會(huì)有所降低。

　　3．6 鑄錠長(zhǎng)度的優(yōu)化與計(jì)算

　　鑄錠長(zhǎng)度的計(jì)算方法有體積法和質(zhì)量法。通過建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，就很容易地選取出最佳的鑄錠規(guī)格，大大提高型材的幾何成品率。

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