鋁合金型材的品種規(guī)格繁多，生產(chǎn)工序多、技術(shù)復(fù)雜、要求高，在熔鑄、擠壓、熱處理精整、表面處理以及儲(chǔ)運(yùn)包裝等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種缺陷；下面僅就實(shí)際鋁型材擠壓生產(chǎn)中常遇到主要缺陷的產(chǎn)生原因和消除方法進(jìn)行分析和討論；

鋁型材表面缺陷產(chǎn)生的原因及消除方法

1成層

產(chǎn)生原因：

成層是一種無(wú)固定分布規(guī)律的擠壓缺陷，多數(shù)是不連續(xù)的圓形或弧形的薄層分布在擠壓鋁型材的邊緣，可見(jiàn)到明顯的殼狀分層；產(chǎn)生成層的主要原因是鑄錠表面沾有油污、塵土，或擠壓筒前端工作部分磨損較大，造成前端彈性區(qū)周圍臟污金屬的堆集；擠壓時(shí)沿著彈性區(qū)滑動(dòng)面被卷入鋁型材的周邊而形成；一般多出現(xiàn)在鋁型材的尾端，嚴(yán)重時(shí)也可能出現(xiàn)在鋁型材的中段，甚至前端；還有模孔排列不合理，距擠壓筒內(nèi)壁太近以及擠壓筒、擠壓墊磨損過(guò)大或變形等也可能產(chǎn)生成層；

消除方法：

（1）提高鑄錠表面的清潔度；

（2）降低擠壓筒和模具表面粗糙度，及時(shí)更換嚴(yán)重磨損超差的擠壓筒和擠壓墊；

（3）改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，模孔位置盡可能離擠壓筒邊緣遠(yuǎn)一點(diǎn)；

（4）減小擠壓墊直徑與擠壓筒內(nèi)徑差，減少擠壓筒內(nèi)襯中殘留的臟污金屬；

（5）保持?jǐn)D壓筒內(nèi)襯完好，或用墊片及時(shí)清理內(nèi)襯；

（6）剪切殘料后，應(yīng)清理干凈，不得沾潤(rùn)滑油；

2氣泡或起皮

產(chǎn)生原因：

局部表皮金屬與基體金屬呈連續(xù)或非連續(xù)分離或局部脫落的現(xiàn)象，表現(xiàn)為圓形單個(gè)或條狀空腔凸起的泡，常見(jiàn)于頭、尾部，完整的稱為氣泡，已破裂的稱為起皮；在擠壓方向多呈線狀方式排列，肉眼可以判定；多出現(xiàn)在軟合金鋁型材的頭尾端；產(chǎn)生原因是鑄錠內(nèi)部組織有疏松、氣孔、內(nèi)裂等缺陷，或填充階段擠壓速度太快，排氣不好，將空氣卷入鋁型材中所造成；當(dāng)鑄錠長(zhǎng)度與直徑之比大于4~5時(shí)，填充時(shí)會(huì)產(chǎn)生雙鼓變形，在擠壓筒的中部產(chǎn)生一個(gè)封閉空間，隨著填充的進(jìn)行，此空間體積減小，氣體壓力增大，而進(jìn)入鑄錠表面的微裂紋中，這些裂紋通過(guò)模子時(shí)被焊合，則在鋁型材表面形成氣泡，或者未能焊合出模孔后形成起皮；

（1）擠壓筒、擠壓墊磨損超差，擠壓筒和擠壓墊尺寸配合不當(dāng)，同時(shí)使用的兩個(gè)墊片的直徑差超過(guò)允許值；

（2）擠壓筒和擠壓墊太臟，沾有油污、水分、石墨等；

（3）鑄錠表面鏟槽太多、過(guò)深；或鑄錠表面有氣孔、砂眼，組織疏松、油污，鑄錠的氫含量較高等；

（4）更換鋁型材時(shí)筒內(nèi)未清理干凈；

（5）擠壓筒溫度和擠壓鑄錠溫度過(guò)高；

（6）鑄錠尺寸超過(guò)允許負(fù)偏差；

（7）鑄錠過(guò)長(zhǎng)，填充太快，鑄錠溫度不均，引起非鼓形填充，因而筒內(nèi)排氣不完全，或操作不當(dāng)，未執(zhí)行排氣工序；

（8）模孔設(shè)計(jì)不合理，或切殘料不當(dāng)，分流孔和導(dǎo)流孔中的殘料部分帶出，擠壓時(shí)空隙中的氣體進(jìn)入表面；

消除方法：

（1）提高精煉除氣、鑄造的水平，防止鑄錠產(chǎn)生氣孔、疏松、裂紋等缺陷；

（2）合理設(shè)計(jì)擠壓筒和擠壓墊片的配合尺寸；經(jīng)常檢查工具尺寸，保證符合要求，擠壓筒出現(xiàn)大肚要及時(shí)修理或更換磨損超差的擠壓筒內(nèi)襯；

（3）擠壓墊不能超差；

（4）更換鋁型材時(shí)應(yīng)徹底清理擠壓筒；

（5）減慢擠壓填充階段的速度；

（6）工具、鑄錠表面保持清潔、光滑和干燥，減少對(duì)擠壓墊和模具的潤(rùn)滑；

（7）嚴(yán)格操作，正確剪切殘料和完全排氣；

（8）采用鑄錠梯度加熱法，使鑄錠頭部溫度高，尾部溫度低，填充時(shí)頭部先變形，而筒內(nèi)的氣體通過(guò)墊片與擠壓筒壁之間的間隙逐漸排出；

（9）經(jīng)常檢查設(shè)備和儀器，防止溫度過(guò)高、速度過(guò)快；

（10）合理設(shè)計(jì)、制造工模具，導(dǎo)流孔和分流孔設(shè)計(jì)為1°~3°內(nèi)斜度；

3擠壓裂紋

產(chǎn)生原因:

擠壓鋁型材時(shí)，常在鋁型材棱角或厚度差較大的臺(tái)階附近產(chǎn)生間斷性裂口，嚴(yán)重的呈鋸齒狀開(kāi)裂或撕裂，并深入金屬內(nèi)部，嚴(yán)重破壞金屬連續(xù)性，一般硬鋁合金較易出現(xiàn)；

裂紋的產(chǎn)生與金屬在擠壓過(guò)程中的受力與流動(dòng)情況有關(guān)，以表面周期性裂紋為例，模子形狀的約束和接觸摩擦的作用使坯料表面的流動(dòng)受到了阻礙，鋁型材中心部位的流動(dòng)速度大于外層金屬流速，從而使外層金屬受到了附加拉應(yīng)力作用，中心受到了附加壓應(yīng)力作用，附加應(yīng)力的產(chǎn)生改變了變形區(qū)內(nèi)的基本應(yīng)力狀態(tài)，使表現(xiàn)層軸向工作應(yīng)力有可能成為拉應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力達(dá)到金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度極限時(shí)，在表面就會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)擴(kuò)展的裂紋，其形狀與金屬通過(guò)變形區(qū)域的速度有關(guān)；裂紋的產(chǎn)生使局部附加拉應(yīng)力降低，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定位置時(shí)，裂紋尖端處的工作應(yīng)力降低到斷裂強(qiáng)度極限以下，第一個(gè)裂紋不再向內(nèi)部擴(kuò)展，隨著金屬變形不斷進(jìn)行，鋁型材又會(huì)由于附加拉應(yīng)力的增大，其表面層工作應(yīng)力超過(guò)金屬的斷裂強(qiáng)度極限，從而出現(xiàn)第二個(gè)裂紋，如此循環(huán)往復(fù)，在鋁型材表面就會(huì)形成周期性裂紋；

由于越接近模子出口處內(nèi)、外金屬的流速差越大，附加拉應(yīng)力也越大，因此表面周期性裂紋通常在模子出口處形成，硬鋁合金在生產(chǎn)中最易出現(xiàn)表面周期性裂紋；

與表面周期裂紋的形成原因相反，中心周期性裂紋的產(chǎn)生是由于擠壓時(shí)中心流動(dòng)慢，表面流動(dòng)快，而在中心形成了附加拉應(yīng)力；當(dāng)附加拉應(yīng)力使中心工作應(yīng)力成為拉應(yīng)力且達(dá)到了金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度時(shí)，便形成了裂紋，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，由于加熱不透形成內(nèi)生外熟，或因擠壓比太小，變形不深入，都可能使金屬的中心流速小于表面流速而產(chǎn)生中心周期裂紋；一般鑄錠加熱溫度太高，在熱脆溫度范圍內(nèi)，塑性明顯下降，斷裂強(qiáng)度降低或擠壓速度太快，內(nèi)、外層流速差增大，都易產(chǎn)生裂紋；有的在擠壓后期速度失控，突然加快，使鋁型材尾端產(chǎn)生裂紋；另外由于鋁合金鑄錠雜質(zhì)含量超標(biāo)，熱塑性下降，即使正常的擠壓速度也會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象；

消除方法：

（1）確保合金成分符合規(guī)定要求，提高鑄錠品質(zhì)，盡可能減少鑄錠中會(huì)引起塑性下降的雜質(zhì)含量，在高鎂合金中盡量減少鈉含量；

（2）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)加熱和擠壓規(guī)范，根據(jù)鋁型材的合金和特點(diǎn)，合理的控制擠壓溫度和速度；

（3）改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，適當(dāng)增大模子定徑帶長(zhǎng)度和斷面棱角部分適當(dāng)增加圓角半徑，特別是模橋、焊合室和棱角半徑等處的設(shè)計(jì)要合理；

（4）提高鑄錠的均勻化效果，改善合金的塑性和均勻性；

（5）在條件允許時(shí)采用潤(rùn)滑擠壓、錐模擠壓或反擠壓等方法來(lái)減少不均勻變形；

（6）經(jīng)常巡回檢測(cè)儀表和設(shè)備，以保證正常運(yùn)行；

4其他表面缺陷

產(chǎn)生原因：

（1）熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的原因；化學(xué)成分不均，有金屬夾雜、氣孔、非金屬夾雜、氧化膜、金屬內(nèi)部組織不均勻；

（2）擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的原因；溫度、變形不均勻，擠壓速度太快，冷卻不均勻，與石墨、油污接觸處產(chǎn)生組織不均勻；

（3）工模具方面的原因；模具設(shè)計(jì)不合理，模子尖角過(guò)渡不平滑，空刀過(guò)小擦傷金屬，工模加工不良，有毛刺不光潔，氮化處理不好，表面硬度不均勻，工作帶不平滑；

（4）表面處理方面的原因；槽液濃度、溫度、電流密度不合理，酸腐蝕或堿腐蝕處理工藝不當(dāng)；

消除方法：

（1）控制化學(xué)成分，優(yōu)化熔鑄工藝，加強(qiáng)凈化，細(xì)化處理和均勻化處理；

（2）鑄錠均勻化處理要快速冷卻；

（3）合理控制擠壓溫度、速度，使變形均勻并采用合理鑄錠長(zhǎng)度；

（4）改善模具的設(shè)計(jì)和制造方法，提高模具工作帶硬度，降低表面粗糙度；

（5）優(yōu)化氮化處理工藝；

（6）嚴(yán)格控制表面處理工藝，防止酸腐蝕或堿腐蝕過(guò)程中對(duì)表面的二次傷害或污染；