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挤压铝型材表面“吸附颗粒”的形成原因及对策
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http://www.lgmi.com 发表日期：2009-11-5 10:04:23
兰格钢铁 |
摘要：在铝型材的挤压生产中，型材表面不同程度的存在一些小颗粒吸附在型材表面上，手摸有触感，影响了氧化、电泳涂漆及喷涂型材的表面美观，降低了生产效率和成品率。因此，对其形成机制进行分析，以便采取措施，减少或杜绝此类型材表而缺陷的出现。
关键词：铝型材；工模具；粘铝；吸附颗粒
在铝型材的挤压生产中，常见的缺陷是比较直观的，如弯曲、扭拧、变形、夹渣等。而“吸附颗粒”的缺陷，不仔细观察或手摸较难发现。其危害是：在电泳、喷涂型材的生产流程中，很难去除掉，影响型材的表面美观，造成废品。因此，要在挤压生产实践中不断地观察分析，总结其成因，及时采取措施，以减少或杜绝这种缺陷的出现。
1“吸附颗粒”的表现及对产品质量的影响
铝型材表面处理的方式越来越多，除一般的氧化型材外，电泳型材、喷涂型材、氟碳喷涂型材、木纹烤漆型材等相继出现，花样繁多。“吸附颗粒”的缺陷，对一般氧化材影响不大，但对其他的处理形式影响较大，主要是有碍这些型材表面美观。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。在锯切装筐工序，用风吹或擦拭，大部分的小颗粒可以去掉。但还是有一部分由于静电原因仍吸附在型材表面上。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。此问题在电泳和喷涂型材的生产中经常出现。
2“吸附颗粒”的形成原因
2.1模具的影响
在挤压生产中，模具是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，类似于车刀的刀屑瘤。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，模具的粘铝现象见图1。我们现在使用的挤压模具基本是平面模，在铸棒不剥皮的情况下，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”。因此，模具是造成“吸附颗粒“的关键因素。
图1粘铝区示意图
2.2挤压工艺的影响
挤压工艺参数的选择正确与否也是影响“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；对大的挤压系数来说，金属的变形抗力相对增加了，死区相对增大，提高了形成粘铝的条件，形成“吸附颗粒”的概率增加；铸棒加热温度与模具温度之差过大，也易造成粘铝问题，甚至堵模；工模具表面的粗糙度、工作带表面的硬度等，也是造成粘铝，形成“吸附颗粒”的原因之一。
2.3铸棒质量的影响
铸棒质量是影响铝型材表面及挤压成型的重要因素。“吸附颗粒”的成因与铸棒质量有很大关系。铸棒的组织缺陷常见的有夹渣、疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等。夹渣是混入铸棒的熔渣、氧化皮或其他杂质，也叫夹杂。低倍试片上一般呈现形状不规则的黑洞，凹陷于基体，是一些不同颜色的、无定形的松软组织，破坏了铸棒的连续性。在挤压过程中，夹渣极易从基体中分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口端，形成粘铝，并不断被流动的金属拉出，形成“吸附颗粒”；疏松是在晶界及枝晶网络出现的宏观和微观的分散性缩孔，低倍试片上呈不规则的黑色针孔状小点，在枝晶间呈三角形孔洞，断口组织不致密，严重的疏松往往伴有气孔、夹渣等，在挤压生产中很难与金属焊合，从而以形成粘铝现象；晶粒粗大是当熔体金属过热或铸造温度过高时。在铸棒中易出现的粗大晶粒组织，并伴有晶间裂纹，使金属不连续，在挤压生产中，也易产生粘铝问题；偏析是在铸棒表面凝结的易熔析出物，也称偏析瘤，是易熔组成物渗出后凝结在铸棒表面而成的，在挤压生产中，聚集在模具金属流动的死区，随着挤压铸棒根数的增多，被挤出或被流动的型材拉出，形成“吸附颗粒”。所有这些铸棒缺陷有一个共同点，就是与铸棒基体焊合不好，造成了基体流动的不连续性，这是形成“吸附颗粒”的重要因素。
3减少“吸附颗粒”的措施
31模具设计、制造、使用应注意的问题
(1)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。
(2)模具在制造过程中，要减少制造误差，避免尖角存在。对金属流动的摩擦表面，要光滑过渡，尽量减少凸凹不平的过渡区域。确保模孔尺寸偏差的一致性。
(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、光模时，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。
32选择合适的挤压参数
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。这些都是消除或减少“吸附颗粒”的主要措施。
33提高铸棒的质量
在铸棒的铸造过程中，采用细化晶粒工艺，采取有效的技术措施减少铸棒的夹渣、疏松、晶粒粗大等缺陷，对铸棒进行均匀化处理，都是减少和消除“吸附颗粒”的有效措施。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，也是减少和消除“吸附颗粒”有效手段。
4结束语
“吸附颗粒”的影响因素主要是模具、铸棒、挤压工艺三个方面。操作人员的操作水平也反映在这三个要素中，在生产实践的基础上，要不断地分析问题，总结经验，就可以减少或避免“吸附颗粒”、粘铝、表面粗糙、划伤、型材撕裂等缺陷，大大提高型材的成品率及生产效率。 |
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