浅谈工业铝型材常见质量缺陷及解决办法

李乾丰

摘  要：挤压铝型材产品因其加工方便、质量可靠、美观多样等优点广泛使用在人们的生活中。生产过程中经常出现各类产品缺陷，及时有效地解决质量问题可以大大提高成品率和节约生产成本。本文主要研究铝型材的加工特点，对加工过程影响铝型材质量的原因进行分析，并提出了相应合理的工艺改进措施，以达到提升工业铝型材挤压加工过程中质量控制水平的目的。

关键词：工业铝型材 质量缺陷 解决方法

1 概述

伴随着工艺技术及加工设备的发展，铝挤压型材的应用越来越广泛，对挤压铝合金型材的质量提出了更高的要求。在铝型材进行加工的过程当中，做好质量控制措施能够有效提升铝型材的最终质量。同时降低其在实际生产过程中的缺陷出现概率。工艺技术人员需要分析铝型材挤压加工过程中相关影响因素，才能够进行工艺改进，提升产品质量。

2 铝型材常见缺陷与处理措施

2.1缩尾成因及处理措施

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。此外，缩尾的存在破坏了材料内部的连续性，当型棒材要进行表面处理或车削加工时，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。

2.1.1 缩尾的分类及形成原因和条件

“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，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。（2）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為明显，各孔制品的环状缩尾对称。

缩尾形成的原因：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。

2.1.2 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，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）在挤压后期应该减慢挤压速度，适当留压余的厚度。

2.2 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。

2.2.1 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的直径差超过允许值;（2）挤压筒和挤压垫粘有油污、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。

2.2.2气泡、起皮消除方法：

（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（3）更换合金时，彻底清筒;（4）经常检查设备和仪器，防止温度过高、速度过快;（5）严格执行工艺规程和各项制度;（6）合理设计、制造工模具，导流孔和分流孔设计成1-3度内斜度;（7）严格操作，正确剪切残料和完全排气。

2.3 粗晶环形成原因和解决方法

有些铝合金的挤压制品在固溶处理后的低倍试片上，沿制品周边形成粗大再结晶晶粒组织区，称为粗晶环。由于制品外形和加工方式不同，可形成环状、弧状及其他形式的粗晶环。粗晶环的深度同尾端向前端逐渐减小以至完全消失。形成机理是由热挤压后在制品表层形成的亚晶粒区，加热固溶处理后形成粗大的再结晶晶粒区。

2.3.1粗晶环主要的产生原因

（1）挤压变形不均匀;（2）热处理温度过高，保温时间过长，使晶粒长大;（3）合金化学成分不合理;（4）一般的可热处理强化合金经热处理后都有粗晶环产生，尤其6A02，2A50等合金的型、棒材最为严重，不能消除，只能控制在一定范围内;（5）挤压变形小或变形不充分，或处于临界变形范围，易产生粗晶环。

2.3.2减少粗晶环产生的措施

（1）挤压筒内壁光洁，形成完整的铝套，减小挤压时的摩擦力;（2）变形尽可能充分和均匀，合理控制温度、速度等工艺参数;（3）避免固溶处理温度过高或保温时间过长;（4）用多孔模挤压;（5）用反挤压法和静挤压法挤压;（6）用固溶处理-拉拔-时效法生产;（7）调整全金成分，增加再结晶抑制元素;（8）采用较高的温度挤压;（9）某些合金铸锭不均匀化处理，在挤压时粗晶环较浅。

2.4 成层的形成原因和解决方法

成层是指在金属流动较均匀时，铸锭表面沿模具和前端弹性区界面流入制品而形成的一种表皮分层缺陷。

2.4.1成层主要的产生原因

（1）铸锭表面有尘垢，铸锭有较大的偏析聚集物而不车皮，金属瘤等易产生成层;（2）毛坯表面有毛刺或粘有油污、锯屑等脏物，挤压前未清理干净;（3）模孔位置不合理，靠近挤压筒边缘;（4）挤压工具磨损严重或挤压筒衬套内有脏物，未清理干净;（5）挤压垫直径差过大;（6）挤压筒温度比铸锭温度高得太多。

2.4.2预防成层的措施

（1）合理设计模具，及时检查和更换不合格的工具;（2）不合格的铸锭不装炉;（3）剪切残料后，应清理干净，不得粘润滑油;（4）保持挤压筒内衬完好，或用垫片及时清理内衬。

3 结论

总之，铝型材在生产制造过程中存在着各种质量控制要求，在生产制造过程中一定要严格按照作业指导书和工艺技术条件操作，加强防范措施，只有合理处理好这些问题，才能提升铝型材质量，提高铝制品的合理率，更好的降低产品生产成本，促进企业的发展。

参考文献

[1] 谢建新、刘静安，金属挤压理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[2] 王杰刚，程广邓，铝挤压模具加工的质量控制措施分析[J].科技与企业，2015（14）：165

3765500338274