铝合金挤压生产知识及注意要点Word下载.docx
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7、在挤压生产中,均匀化有什么作用?
⑴能提高型材的机械性能;
⑵降低挤压力约10~15%;
⑶大大提高挤压速度;
⑷降低合金的挤压摩擦,提高模具寿命;
⑸减少型材的挤压痕,改善型材的氧化着色质量。
8、挤压机每小时产量按下面公式计算:
As=3600×
F×
P[1Vi÷
tf/(Ld-1)]
其中:
As-挤压机每小时产能(t/h);
F-铸锭截面积(㎡)
P-铸锭密度(m3);
tf-辅助机构空程和工作行程时间(秒)
Ld-铸锭长度(m)1-压余长度(m);
Vi-平均挤压速度(m)
9、如何实现6063合金的快速挤压?
⑴严格控制铸锭的化学成分,如采用铝含量99.7%以上的铝锭作为基体,Mg+Si总量在1.0%左右,Mg:
Si控制在1.5~1.7,Fe含量要在0.20%以下;
⑵用Ti-B细化铸锭晶粒,对铸锭均匀化处理;
⑶挤压出口处型材温度控制在515~525℃左右;
⑷模具工作带应光洁,并生产一定量型材后就要氮化处理重新抛光。
10.型材在挤压过程中,如何消除弯曲、扭拧、尺寸不合格等缺陷?
除了正确设计模具和认真修理模具外,可采取以下措施消除上述缺陷:
⑴设置导路:
让温度高具有可塑性的型材沿着规定路线移动,从而消除缺陷;
⑵使用牵引机:
通过牵引型材,起到导路作用,从而克服各模孔流速不均匀而引起的各类缺陷。
11.淬火处理:
淬火是为了使模子出口处的型材快速冷却到室温,将在淬火温度下固溶于基体金属中的强化项Mg2Si保留在基体内。
6063合金的淬火敏感性较低,可以实现风冷淬火;
而6061合金则必需采用水冷淬火。
12.张力矫直有什么作用?
张力矫直是使型材在张力作用下产生塑性变形而实现矫直,从而消除型材的弯曲、扭拧、波浪等缺陷。
6063-T5合金型材的拉伸量为0.5%~1.5%。
13.人工时效处理:
人工时效是合金过饱和固溶体在固溶温度以下析出Mg2Si强化相而使合金强化的过程,人工时效处理是铝合金最重要的热处理,是改善合金组织构造和性能的重要手段,经过人工时效处理后强度可提高50%以上,消除了挤压残余应力,合金元素在时效中变得更均匀,固溶化更好,为氧化着色提供了一个组织均匀的表面,可获得色差小色调均匀的优质型材。
时效处理的温度和时间依合金种类、合金元素含量而变化,如果工艺参数选择不当,同样会造成组织结构和表面状态的差异。
6063铝合金通常采用200℃,保温两小时,决不宜高于210℃。
时效工艺表:
二、铝合金挤压型材常见缺陷及解决办法
(一)划、擦、碰伤:
划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。
主要原因
1)铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析,在挤压过程中金属流经工作带时,这些杂物或偏析浮出物附着在工作带表面或对工作带造成损伤,,最终对型材表面造成划伤;
2)模具型腔或工作带上有杂物,模具工作带硬度较低,使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材;
3)出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物,当其与型材接触时对型材表面造成划伤;
4)在叉料杆将型材从出料轨道上时,由于速度过快造成型材碰伤;
5)在摆床上人为拖动型材造成擦伤;
6)在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。
解决方法
1)加强对铸锭质量的控制;
2)提高修模质量,模具定期氮化并严格执行氮化工艺;
3)用软质毛毡将型材与辅具隔离,尽量减少型材与辅具的接触损伤;
4)生产中要轻拿轻放,尽量避免随意拖动或翻动型材;
5)在料框中合理摆放型材,尽量避免相互摩擦。
(二)机械性机能不合格
1)挤压时温度过低,挤压速度太慢,型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度,起不到固溶强化作用;
2)型材出口处风机少,风量不够,导至冷却速度慢,不能使型材在最短的时间内降到200℃以下,使粗大的Mg2Si过早析出,从而使固溶相减少,影响了型材热处理后的机械性能;
3)铸锭成分不合格,铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求;
4)铸锭未均匀化处理,使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在较短时间内重新固溶,造成固溶不充分而影响了产品性能;
5)时效工艺不当,热风循环不畅或热电偶安装位置不正确,导至时效不充分或过时效。
解决办法
1)合理控制挤压温度和挤压速度,使型材在挤压机出口温度保持在最低固溶温度以上;
2)强化风冷条件,有条件的工厂可安装雾化冷却装置,以期达到6063合金冷却梯度的最低要求;
3)加强铸锭的质量管理;
4)对铸锭进行均匀化处理;
5)合理确定时效工艺,正确安装热电偶,正确摆放型材保证热风循环通畅。
(三)几何尺寸超差
1)由于模具设计不合理或制造有误,挤压工艺不当,模具与挤压筒不对中、不合理润滑等,导致金属流动中各点流速相差过大,从而产生内应力致使型材变形;
2)由于拉伸矫直量过大导致型材尺寸超差。
1)合理设计模具,保证模具精度;
2)正确执行挤压工艺,合理设定挤压温度和挤压速度;
3)保证设备的对中性;
4)采用适中的牵引力,严格控制型材的拉伸矫直量。
(四)条纹挤压型材的条纹缺陷种类比较多,形成因素也较复杂,这里仅就一些常见条纹的产生原因及解决方法加以论述。
A.摩擦纹模具每次抛光上机挤压后,纹路都不能一一对应,有轻有重。
在挤压过程中,型材流出模孔的瞬间与工作带紧紧地靠在一起,构成一对热状态下的干摩擦副,且将工作带分成两个区—粘着区和滑动区。
在粘着区内,金属质点受到至少来自两个方面的力的作用:
摩擦力和剪切力。
当粘着区内金属质点所受摩擦力大于剪切力时,金属质点就会粘附在粘着区工作带表面上,并将型材表面擦伤形成摩擦纹。
1)调整模具工作带出口角,使其在-1~-3°
范围内,这样可降低工作带粘着区高度,减小该区的摩擦力,增大滑动区;
2)保证模具氮化处理质量,使模具表面硬度保持在HV900以上;
工作带表面渗硫可降低粘着区摩擦力,减少摩擦纹。
B组织条纹
铸锭铸造组织不均匀,成分偏析,铸锭表皮下存在较严重的缺陷,铸锭的均匀化处理不充分等,在随后的挤压过程中导致型材表面成分不均匀,从而使型材氧化后的着色能力不相同,形成组织条纹。
1)合理执行铸造工艺,消除或减轻组织条纹;
2)铸锭表面车皮;
3)严格按工艺对铸锭均匀化处理。
C.金属亮线
在氧化白料中表面发亮,大多数情况下为笔直条状且宽度不定,在氧化着色料和表面喷涂料中该条纹呈浅色条纹。
由于金属流动出现摩擦或变形极其剧烈时,金属局部温度会上升很高,另外金属流动不均匀也会导至晶粒发生剧烈破碎,然后发生再结晶,致使该处组织发生变化,在随后的氧化处理中导致型材表面出现纵向的亮条纹,着色处理和表面喷涂中致使型材呈现浅色条纹。
1)合理设计模具结构;
2)模具加工注意工作带的过度,工作带要圆滑过渡,避免较大落差。
焊合条纹
焊合条纹又称焊合线,笔直通长,在氧化白料中多呈现浅色,着色料和表面喷凃料中多呈浅色。
1)挤压比、分流比过小;
2)焊合室深度不够,不能保证有足够的压力;
3)挤压工艺不合理,润滑不当。
1)采用大吨位挤压机,提高挤压比;
3)设计模具时必需考虑有足够的分流比;
保证模桥呈水滴形,消除棱角;
设计模具时尽量把焊合线避在角部;
4)合理控制挤压工艺参数。
(五)挤压波纹挤压波纹是指在挤压型材表面出现的类似于水波纹的情况,一般无手感,在光的作用下表现明显。
1)牵引机发生周期性上下跳动使型材表面发生局部弯折;
2)模具设计不合理,工作带在挤压力作用下发生颤动导致型材出现波纹。
解决办法
1)保证牵引机运行平稳;
2)合理设计模具结构。
(六)气泡型材表层金属与基体金属出现局部连续或断续的分离,表现为圆形或局部连续凸起。
主要原因
1)由于挤压筒经长期使用后尺寸超差,挤压时筒内气体未排除,变型金属表层沿前端弹性区流出而造成气泡;
2)铸锭表面有沟槽或铸锭组织中有汽孔,铸锭在墩粗时包进了汽体,挤压时汽体进入金属表层;
3)挤压时,铸锭或模具中带有水分和油污,由于水和油污受热挥发成汽体,在高温高压的金属流动中被卷入型材表面型成汽体;
4)设备排汽装置工作不正常;
5)金属填充过快造成挤压排气不好。
1)合理选择和配备挤压工具,及时检查、修理或更换;
2)加强铸锭的质量管理,严格控制铸锭的表面质量和含气量;
3)尽量少涂油或不涂油;
4)保证设备的排气系统正常;
5)合理控制挤压速度,按要求进行排气。
(七)麻面麻面是指在型材表面出现的密度不等、带有拖尾、非常细小的瘤状物,手感明显,有尖刺的感觉。
由于铸锭中的夹杂物或模具工作带上粘有金属或杂物,在挤压时被高温高压的铝夹带着脱落,在型材表面形成麻面。
1)适当降低挤压速度,采用合理的挤压温度和模具温度;
2)严格控制铸锭质量,降低铸锭中的夹杂物含量,将铸锭进行均匀化处理;
3)加强修模质量管理。
(八)黑斑
型材阳极氧化后局部出现近似圆形的黑色斑点,在型材纵向贴摆床的面上等距离分布或不均匀分布,大小不一。
1)由于挤压机出口处风冷量不够,特别是夏季气温高时,导致铝材在较高温度下接触高温毡,接触部位的冷却速度于其它位置不同,有粗大的Mg2Si相析出,在阳极氧化处理后该部位变为黑灰色。
2)采用水冷却时,因操作不当,冷却不均匀,造成局部部位的冷却速度于其它位置不同,有粗大的Mg2Si相析出,在阳极氧化处理后该部位变为近似圆形的黑灰色斑块。
1)加强风冷强度,避免摆床上型材的间隔过小,保证风冷的温度梯度;
2)水冷却时,必需连续供水,保证型材得到充分冷却。
三、铝型材的氧化着色
1.铝合金材质与型材氧化着色的质量有什么关系?
⑴铝合金中对阳极氧化膜光亮度影响较大的元素Cu、Si、Cr、Fe、Zn、Mn等,这些元素在合金中含量愈小,型材氧化后光亮度就好,Si含量偏高,氧化膜呈灰暗色;
Fe含量偏高,氧化膜呈暗黑色;
Cu含量偏高,氧化膜呈浅灰至金黄色;
Mn含量偏高,氧化膜呈棕色至黑色;
Zn含量偏高,氧化膜呈乳浊色等。
⑵合金组份与氧化膜厚度呈近似于反比的关系,既如果合金中Cu、Si、Mn含量过高,氧化膜厚度很难达到要求;
(3)合金着色处理时,如果合金中的Si、Fe、Cn、Mg、Zn含量偏高,会造成色调灰暗或颜色不均匀。
2.铝型材的竖吊式装架比横吊式装架具有哪些特点?
(1)沾在型材上液体容易流下,节约槽液;
(2)沿型材长度方向上的阳极氧化膜厚度均匀,成品率较高;
(3)装架效率高;
(4)但槽子要深,厂房建造特殊。
3.碱蚀的作用:
碱蚀是预处理中一道重要的工序,主要作用是除掉型材表面的天然氧化膜,同时调整金属光泽,整平金属表面和进一步除去表面污物。
4.阳极氧化:
在阳极氧化过程中,在合适的电解液里把铝型材作为阳极,以另一电极作为阴极,施加外电压,当通过一定电流时,在阳极中释放氧,在阴极中释放氢,使铝型材表面生成一层致密多孔质的人工氧化膜。
5.如何控制氧化槽电解液质量?
⑴如液面出现油污或泡沫,应及时过滤或换掉;
(2)对槽液定期分析,槽液中各种杂质含量不应大于Al﹢20g/l,Fe﹢32g/l,Cl﹣0.2g/l,Cu﹢20.02g/l;
(3)电解液中的含量通过经常刷洗阴极板来消除,必要时将电解液换掉。
6.影响型材氧化着色的主要因素是:
铝合金材料、电解液组以及型材装架方式,导电梁效果等。
7.如何推导确定电解生成的氧化膜厚度?
电解生成的氧化膜厚度可按法拉弟定律却定:
F=K.I.T
F—氧化膜厚度(um);
K—系数(通常取0.25)
I—电流密度(A/d㎡);
T—电解时间(min)
8.在型材的氧化着色过程中,为什么要严格控制槽液的温度?
在型材的氧化着色过程中,氧化槽和着色槽的槽液的温度都要严格控制在20±
2℃,这是由于:
⑴氧化槽液如果温度升高,氧化膜溶解速度会加快,造成氧化膜厚度减小和耐蚀性、耐磨性下降。
⑵着色槽液如果温度升高,锡盐由二价锡氧化为四价锡,导致槽液混浊和沉淀,使型材着色效果变差。
9.阳极着色:
铝型材经过阳极氧化后,得到了新鲜的氧化膜层,由于膜层呈现多孔状且具有强烈的吸附性能,故将型材置于金属盐溶液中进行交流或直流电解,金属离子被电化学还原,并以胶粒子状态沉积在氧化膜孔隙的底部,通过金属粒对光的散射作用而呈现不同颜色。
10.封孔处理有什么作用
铝型材经氧极氧化后形成的氧化膜,由于具有多孔性,表面活性大,故易受腐蚀介质的侵蚀,易吸附污压物,着色的色素体也容易流出,因此型材氧化着色后必需立即进行封孔处理,其作用是:
⑴防止腐蚀介质侵蚀,提高型材耐蚀;
⑵提高氧化膜的抗污染能力;
⑶提高着色膜的稳定性,耐光性和耐气候性。
11.对配制氧化着色槽溶液使用的去离子水应符合什么要求?
为了严格控制氧化着色槽溶液的杂质含量,保证型材的氧化着色质量,对配制的去离子水应符合下列条件:
Cl-﹤16PPmFe+3﹤lPPmSO-2﹤30PPm
电阻率为5×
105-106欧姆。
厘米。
12.常见的阳极氧化膜检测项目有多少种?
⑴阳极氧化膜厚度;
⑵阳极氧化膜封孔质量;
⑶着色阳极氧化膜颜色和色差;
⑷阳极氧化膜的耐蚀性;
⑸阳极氧化膜的耐磨性;
⑹阳极氧化膜的耐候性。
13.阳极氧化的常见缺陷成因及处理方法?
阳极氧化的好坏直接影响下一步的着色和封孔,所以这一工序特别重要,一定要按规定的工艺条件认真执行,丝毫不可马虎。
下面列出常见缺陷成因及解决办法:
⑴氧化膜太薄:
原因是电流密度低,氧化时间不够,料与导电杆接触面积太小。
解决方法是提高电流密度,増加氧化时间,不要用巳腐蚀很薄的导电杆。
⑵一挂料中个别膜薄:
绑料不够紧,使料与导电杆接触不良。
解决办法是碱蚀后应用钳子进一步把料拧紧,使每条料通过的电流基本一置。
⑶耐磨性不好:
硫酸浓度过高,铝离子含量超过规定标准。
解决办法是使硫酸含量经常保持在150~200g/l。
铝离子在5~10g/l。
⑷型材底部无局部氧化膜:
原因是产生的气体不能顺利排除,在料上形成气室。
解决办法是,上料要有一定斜度,加强空气搅拌。
⑸氧化膜烧伤发黑:
料与导电杆接触不良或接触面不够,导电杆膜未脱净引起电压过高。
解决办法是:
保持材料与导电杆接触良好,注意导电杆接触面脱尽膜。
⑹氧化膜发白、粉化:
原因是温度太高,电流密度过大。
解决方法是:
严格控制氧化温度在20±
1℃,如难以控制这一温度,可加入5~10g/l草酸,电流密度应该在1~1.5A/dm2这一范围。
⑺氧化膜发红:
原因是电接触不良,先导电,后来又不导电,膜厚在1微米以下。
解决办法是改善电接触。
⑻氧化膜有黑斑:
原因是电解液含氧离子过多。
出现这种情况可放掉部分氧化液。
此外,挤压过程中局部冷却不充分也会出现黑斑,应立即通知前工序解决。
⑼氧化膜出现类似正弦曲线暗条纹:
原因是铜离子含量接近或超过0.02%,解决办法同上。
⑽氧化膜出现不规则花纹:
氧化前或氧化后不能立即进入下一工序,在空气或清水中停留时间过长。
解决方法是使工序连续化。
⑾碱洗、出光后铝材发灰:
原因是材料含铜、锌等杂质过多。
解决办法是熔铸工序严格控制合金成分。
⑿氧化膜有大面积过腐蚀:
原因是苛性钠浓度过高,温度太高,材料含氧化物夹杂.解决方法是降低温度,减少腐蚀时间,加入些缓蚀剂,如柠檬酸、葡萄糖酸钠或长效碱添加剂.
⒀氧化槽刚开动时阳极产生猛烈的气泡:
原因是极性接反.
14.铝型材在电解着色中的常见缺陷及处理方法?
⑴膜层碎片:
原因是电压升高速率太快。
解决方法是降低电压速率。
⑵膜层剥落:
原因是着色电压太高。
解决办法是着色电压不能超过20V。
⑶着色不均匀:
原因是氧化膜厚度不均。
解决方法是改善阳极氧化槽搅动状况和电流分布。
⑷型材表面出现斑点:
原因是电解着色前清洗不彻底、电极表面积与制品表面积的比率太低、电解液中槽液成分含量过低、通电前制品在电解液中浸泡时间太短。
解决方法是电解着色前对制品彻底清洗、增加电极表面极、化验分析槽液成分、通电前使制品在电解液中浸1~2分钟。
⑸颜色深浅不一:
原因是槽液电解着色力底、制品相互遮盖、电流分布不均。
解决办法是检查槽液各成分含量、减少上排量、保证电流在型材和电极上均匀分布。
⑹表面有无色斑:
原因是型材表面附着气泡。
解决办法是将型材倾斜,使气体逸出。
⑺表面灰粉:
原因是着色时间过长。
解决方法是缩短着色时间。
15.封孔引起的阳极氧化膜缺陷
16.电泳涂层常见缺陷或防治措施
⑴针孔成因:
电泳电压过高,电解反应过剧,产生汽泡过多;
混入电泳漆中的杂质(油、润滑脂等)黏附在漆膜上;
槽液温度过高;
涂料的pH质过剩使漆膜极化能力变底的条件下,抵抗杂质的能力变弱。
防治措施:
适当降低电压;
除去电泳漆中的油、润滑脂等杂质;
控制好槽液温度;
提高涂料的pH值并将漆厚度抑制在必要范围。
⑵麻点成因:
电解液中存在较大的机械杂质;
车间空气中含有尘埃等飘浮物飘落到放在滴干区的工件上;
烘炉内存在灰尘等杂物。
检查电泳槽过滤装置;
搞好车间卫生,防止灰尘飘浮;
清洁烤炉。
⑶橘皮成因:
助溶剂含量低;
补给原漆时没充分乳化;
电泳电压过高;
涂层过厚;
槽液pH值低;
槽液中杂质离子含量高。
补充助溶剂;
原漆补给时进行充分搅拌;
降低电泳电压;
降低涂层厚度;
提高槽液pH值;
用离子交换法去除杂质离子。
⑷雾斑成因:
酸雾或碱雾飞入电泳涂装车间内,附着在烘烤前的漆膜表面引起局部凝固、交联反映;
漆液的中和度偏离控制范围;
热水洗槽的温度和pH值控制不好;
电泳后水洗槽的pH值太低。
注意生产线风向,加强对产生酸雾、碱雾的工序或设备进行排气;
控制好漆液的中和度;
控制好热水洗槽温度和pH值;
控制好电泳后水洗槽的pH值。
⑸涂料滴痕成因:
涂料浓度不适当;
涂料的脱液不好,电泳后水洗不干净。
降低漆液浓度;
提高溶剂浓度;
提高pH值;
延长脱掖时间;
电泳后进行充分的水洗;
并适当降低水洗槽的固体分含量,提高水洗槽的pH值。
⑹漆膜乳白成因:
热纯水洗和纯水洗不充分,使阳极氧化膜膜孔中有残留的硫酸根,在电咏涂漆时与漆膜成分发生反应,局部地异常促进漆膜的交联反应而产生。
调整热水洗槽温度,对电泳涂装前的水洗工序进行检查,使其水质及清洗时间合乎要求。
⑺接触痕成因:
细长工件挂点少(卧式生产线),工件间吊挂间距小,烘烤炉内风压太强而使未固化的工件相互接触产生的痕迹。
增加挂点;
调整吊挂间距离;
降低烘烤炉内的风压。
⑻水斑成因:
从阳极梁、夹具等上面掉落下来的水滴附着在半干燥的漆膜表面,在烘烤时,由于附着水滴部分的光泽发生变化或者黏附了水滴中的杂质成分而使光泽发生变化而产生。
延长脱水时间,抹拭阳极梁上的水滴;
改进夹具结构。
⑼凝胶涂料黏附成因:
电泳槽或电泳后水洗槽中混入酸;
发生涂料树脂的部分凝固而黏附在工件上。
防止电泳槽或电泳后水洗槽中混入酸;
检查过滤系统,必要时更换过滤器;
除去涂料中的凝聚物,查清产生凝聚的原因。
⑽泛黄成因:
涂层太厚;
烘烤温度太高或烘烤时间过长。
改进涂漆条件,降低涂层厚度;
改进烘烤条件,选择适当的烘烤温度和时间。
⑾气泡附着成因:
工件侵入电泳涂料中时,卷入漆液表面的气泡或空气;
卷入循环系统的空气或阴极掩蔽不良等原因使漆液中含有微小气泡;
工件电极产生气泡过多而漆液流动性差而无法带出。
改进工作的入槽条件,入槽后停留一段时间再通电电咏,使附着在工件上的气体尽量排尽;
检查循环系统和阴极掩蔽情况,对不合要求的地方进行调整;
;
加大循环量,使槽内流速均匀,防止气泡在槽内滞留;
适当调整电咏电压及槽液参数,使之符合工艺要求。
⑿光泽不均成因:
在水洗工序前黏附的涂料变干,导致生成漆膜厚度不均,这种现象在干燥的冬季容易发生;
涂料中的硫酸根离子的积聚;
电咏涂膜在电咏液中或水洗水中长时间放置,产生漆膜的再溶解
缩短电咏后进入水洗槽的时间;
用精制设备去除硫酸根离子;
缩短电泳后出槽时间以及在水洗水中侵洗的时间。
⒀氧化膜破裂成因:
氧化膜厚度太厚;
热纯水洗槽温度过高或时间过长;
烘烤炉温度过高。
控制好热纯水洗槽参数;
控制烘烤炉温度。
17.粉末涂层的特点
⑴坚固耐用;
⑵耐化学介质性能好;
⑶厚度容易控制。
18.影响静电粉末喷涂的主要因素
⑴粉末电导率;
⑵粉末粒度;
⑶喷涂电压;
⑷喷涂距离;
⑸供气压力。
19.粉末涂层常见缺陷的成因及防治措施
⑴缩孔成因:
粉末存放时吸潮:
工件预处理干燥不好;
预处理好的工件搬运过程中有油、水污染;
喷涂用压缩空气有水分或油分。
粉末保管在干燥的地方;
工件预处理后要干燥好;
预处理好的工件搬运过程中防止油、水污染;
压缩空气彻底除油、除水。
⑵橘皮、橘纹成因:
粉末配方不合理;
粉末颗粒大小不均匀;
涂层不均匀;
固化预热升温太慢。
选用配方合理的粉末;
使用粉末粒径分布合理的粉末;
喷涂时务必使涂层均匀;
调整固化工艺参数。
⑶涂层附着力不好成因:
被涂工件表面除油、铬化等预
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