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涨知识丨关于挤压铝型材表面“吸附颗粒”的形成原因分析

2016-06-17 13:47:05

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西安交通大学韩卫忠团队的最新研究中，制造了具有交替FeAl/FeAl2层且每层厚度范围从2.5μm至259nm的轻质共析Fe-Al合金。

1 “吸附颗粒”的表现及对产品质量的影响

“吸附颗粒”对氧化型材影响不大，但对其他的表面处理形式影响较大，在挤压生产中，挤出型材“吸附颗粒”经过仔细观察或用手在型材表面上滑动，都会发现。经时效处理后，这些颗粒更加紧密粘附在型材表面，在型材表面预处理工序，由于槽液浓度的影响，有的可以去除掉，但在型材表面形成小麻坑，有的去除不掉，则形成凸起，在电泳和喷涂型材的生产中出现，有碍型材表面美观，严重影响了产品质量。

2 “吸附颗粒”的形成原因分析

2.1 模具的影响

在挤压生产中，模具在高温高压的状态下工作的，受压力和温度的影响，模具产生弹性变形。模具工作带由开始平行于挤压方向，受到压力后，工作带变形成为喇叭状，只有工作带的刃口部分接触型材形成的粘铝。在粘铝的形成过程中，不断有颗粒被型材带出，粘附在型材表面上，造成了“吸附颗粒”。

随着粘铝的不断增大，模具产生瞬间回弹，就会形成咬痕缺陷。若粘铝堆积较多，不能被型材拉出，模具瞬间回弹时粘铝不脱落，就会形成型材的表面粗糙、亮条、型材撕裂、堵模等问题。

铸棒表面及内在的杂质堆积在模具内金属流动的死区，随着挤压铸棒的推进及挤压根数的增多，死区的杂质也在不断的变化，有一部分被正常流动的金属带出，堆积在工作带变形后的空间内。有的被型材拉脱，形成了“吸附颗粒”。

2.2 挤压工艺的影响

挤压工艺参数也是影响“吸附颗粒”的重要因素。经过现场观察，挤压温度、挤压速度过高，“吸附颗粒”就越多，原因是由于温度高、速度快，型材流动速度增加，模具变形的程度增加，金属的流动加快，金属的变形抗力相对减弱，更易形成粘铝现象。

2.3 铸棒质量的影响

经过多次分析和对比，铸棒质量是形成“吸附颗粒”的主要原因之一，后经过现场分析研究，有些公司所采用的铝硅中间合金由小地炉生产，由于小地炉采用坩埚生产，坩埚的温度在780℃以下（温度过高坩埚会溶化），许多硅并没有完全熔化，以游离态的形工存在了铝硅合金中间，使生产的铝棒中也存在了大量的游离态的单晶硅，挤压后就造成了黑色毛刺。

3 减少“吸附颗粒”采取的措施

3.1 模具设计、使用

（1）与模具供应商联系，模具的设计必须满足刚度、强度的计算要求，以达到减少模具在受压时的弹性变形量。在确定工作带时，工作带的长短、空刀形式、模颈及焊合室形式等，都要考虑参数选择最佳值。模具的导流孔、分流孔等系数的选择，在允许范围内尽量选较大值，达到减小压力的目的，但分流孔不能过大，以免挤压时将杂质带入。

（2）加强模具的检验，对模具的硬度要求必须按照公司标准执行。

（3）模具在使用时，一定要加装和选用合适的模垫、支撑垫。

（4）模具都要经过氮化处理后，方可上机，以减少粘铝的问题。

（5）修模、抛光时，要注意工作带的平行、表面粗糙度以及组合模装配的配合尺寸，把紧螺栓。

3.2 调整挤压工艺参数

按照工艺要求，根据挤压系数、型材断面情况、模具情况、设备情况等，选择最佳的挤压温度、铸棒加热温度、模具温度以及挤压速度，并在生产过程中，不断调整这些参数，消除或减少“吸附颗粒”。

调整铝棒加温方式，采用铝棒加温方式为先加温到520-560℃，然后再降到450-480℃，进行保温，实现了半均匀化的状态，使铝棒中的不平衡共晶体组织在基体中分布趋于均匀，过饱和固溶元素从固溶体中析出，以达到消除铸造应力，提高铝棒的塑性，减小变形抗力，改善产品的组织和性能，减少“吸附颗粒”的产生。

3.3 提高铸棒的质量

采用大炉生产的铝硅中间合金，廷长生产铝硅中间合金的保温时间，充分溶解金属硅，降低铝硅中间合金中硅的含量，从以前的15-20%降低到10-12%。经过改进，提高了铝棒的产品质量。另外，加强对铸棒的低倍组织分析，进行质量监控，减少有缺陷铸棒的投入使用。

4 总结

“吸附颗粒”的影响因素主要是模具、铸棒、挤压工艺三个方面。在生产实践的基础上，要不断地分析问题，总结经验，减少或避免“吸附颗粒”、粘铝、表面粗糙、划伤、型材撕裂等缺陷，提高公司的产品质量，提高型材的成品率及生产效率。

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