铝型材的质量控制措施

申黎潞，温立成，何成全

山东兖矿轻合金有限公司，山东 邹城 273515

1 铸锭的质量控制

铝型材的挤压铸锭是保证铝型材质量的根源，本文主要从两方面分析确保铸锭质量的有效方法。1）铸造质量控制。铸锭质量的主要工艺控制参数为：浇筑速度、冷却温度、浇注温度。在实际生产工作中，一般熔炼温度是740℃～760℃，浇筑温度则是710℃～730℃之间，冷却水的温度在低于25℃范围内，高冷却强度可有效改善铸锭组织，并提高机械技能，利于提高铸锭质量。在允许条件下，应尽量提高冷却强度，并注意避免铸锭缺陷。以提高生产效率为出发点，最好采取较快的浇注速度进行铸造，但是这样容易造成铸锭结晶区的温度增加，最终产生中心裂纹或者粗晶组织；但是如果浇注速度过低，既影响生产效率，又会形成光亮晶粒，同样对铸锭质量不利。可见，一方面，在确保不存在缺陷的情况下，应尽量选择较高的浇注速度，可提高生产效率；另一方面，具体浇注速度根据浇注温度与冷却强度来确定；2）铸造的均匀化处理。经过均匀化处理，可有效改善铝型材的铸锭内应力，弱化并消除铸锭过程中的晶内偏析问题，有效改善化学成分及组织的不均匀问题，减弱变形抗力、提高合金塑形。对铝型材铸锭通过高温均匀化处理后，可快速冷却，促进铸锭中Mg2Si的充分固溶，提高其挤压性能，确保在挤压型材过程中析出的Mg2Si强化较细小或者均匀分布，提高型材氧化膜与表面的均匀性，提高氧化膜的耐蚀性，提高表面均匀性。因此，在铸锭前进行均匀化处理，一般处理工艺应控制在550℃～570℃条件下保持4h～6h，出炉后冷却处理，冷却速度控制在100℃/min～200℃/min。

2 挤压模具的质量控制

挤压模具是挤压工艺的基础环节，模具的质量决定了型材的几何形状、表面质量等多方面，同时对挤压力和产品的性能产生影响。目前，我国大多铝型材厂的挤压模具多为外购，所以一般铝型材厂家通过合同限制加强控制外购模具。在试验挤压模具的过程中，确定合理的挤压速度与温度，对分流模挤压的空芯型材检验是否存在焊合线，以及焊合线的严重程度等，经试验合格，且合理使用与维护的模具，对提高铝型材质量至关重要。由于模具的工作条件恶劣，为了确保其使用质量与寿命，既要合理设计、正确选材，也要尽量优化使用条件，这样可有效提高并稳定产品质量，提高工作效率、降低成本。因此，在铝型材生产中，应加强对模具管理的重视。在使用与维护挤压模具过程中，应满足以下几方面要求：模具和挤压中心线保持同心；创造优良工艺条件，避免堵磨及闷车；模具在挤压之前需加热处理，且不得粘金属；每次挤压的数量不能过多，如果达到一定数量，需更换保养；及时并反复氮化模具，可有效提高使用寿命；确保模具表面没有任何缺陷，尤其是两段应平整光滑，避免由于接触不良的应力过度集中；定期检测模具的尺寸与硬度，及时检修，确保其始终处于良好工作状态，提高工作效率。

3 挤压工艺的质量控制

对于我国常用的6063合金型材，挤压温度一般为450℃～480℃，实心型材挤压速度是20m/min～60m/min、空心型材的挤压速度是9 m/min～20m/min，一般挤压比是30～70。通过挤压机出料口的风冷淬火，可确保在一定温度下固溶的Mg2Si保持在基体中，并发挥强化作用。铝型材挤压的最佳出模淬火温度在515℃～525℃范围内，否则温度过高会造成粗晶组织，温度过低则不能促进Mg2Si的充分固溶，影响铝型材质量。

4 阳极氧化表面处理的控制

为了有效控制铝型材的表面性能缺点，提高使用效率与寿命，表面处理是在铝型材使用过程中必不可少的环节。从根本上说，通过表面处理技术可提高铝型材的防护性、功能性、装饰性，其中两种最常见手段为阳极氧化与聚合物涂层两种方法。在铝型材表面处理技术中，阳极氧化是当前应用较为成功的技术，可满足各种需求，因此被誉为铝型材的表面保护膜。在铝型材阳极氧化过程中，前处理可有效保障其外观质量，也可决定产品的档次。铝型材表面前处理方法主要有机械法与化学法两大类，其中机械法主要包括刷光、喷砂、抛光处理及扫纹；化学法又称为电化学法，包括碱洗、脱脂以及亚光处理等。目前，很多厂家采用酸蚀亚光及喷砂处理方式去除划伤、挤压纹等表面缺陷。铝型材的阳极氧化是当前工业生产中应用较广泛的处理方法，主要由于这种方法的耐磨蚀性能高、硬度好，并具有较好的透明度，所以在阳极氧化处理后，铝型材的表面仍可保持良好的金属质感，并且在表面获得较好的装饰性与保护性。在阳极氧化技术中，除了控制好AI+含量、槽液成分、温度以及电流密度等参数，槽液温度也是一个关键的工艺参数，如果槽液的温度过高，就会造成氧化膜的外层模孔孔锥度及孔径增大，难以封孔，引起封孔“粉霜”现象；如果槽液的温度过低，获得的氧化膜硬度高、耐磨性较好，但是电压比较高。因此，一般应将槽液温度控制在18℃～23℃范围内，而工业用装饰性铝型材则将温度尽量控制在下限、建筑铝型材控制在上限。阳极氧化膜的封孔可有效保障铝型材的耐候性、耐腐蚀性及耐磨性，进而保证使用功能。一般常用封孔处理方法为冷封孔、热封孔、中温封孔、有机物封孔等。当前，我国工厂多选择冷封孔、中温封孔及电泳涂等方法，完成封孔的铝型材，为了确保质量，应对其封孔度进行测量，如采取磷铬酸失重法，封孔度的合格率应小于30mg/dm2。

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