鋁合金型材“閃爍花紋”的成因及對(duì)策 - 鑄造技術(shù)（二）
2016/6/17 15:00:09
粗晶環(huán)的分布規(guī)律是：靠近擠壓筒壁的部分出現(xiàn)較厚粗晶環(huán)；模具工作帶磨擦阻力較大的部分具有較厚粗晶環(huán)；較厚粗晶環(huán)處的晶粒比較粗大。沿?cái)D壓方向上的粗晶環(huán)厚度的分布規(guī)律是：頭部薄、尾部厚；嚴(yán)重時(shí)會(huì)在全斷面上出現(xiàn)粗晶組織。粗晶環(huán)的最大深度為：2.0－2.5mm。
粗晶環(huán)的形成機(jī)理是[6]：粗晶環(huán)產(chǎn)生的部位常常是金屬材料承受劇烈附加剪切變形的部位。在軟鋁合金(如6063合金)空心、半空心型材的擠壓過程中，其外層晶粒承受較內(nèi)部更加劇烈的附加剪切變形，且沿?cái)D壓方向上尾部較頭部的要?jiǎng)×业牡枚?，承受外摩擦?qiáng)烈且摩擦?xí)r間長的部位的金屬附加剪切變形較大。其晶粒的破碎和晶格畸變的程度也比較劇烈。因此，該部位金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，界面能高，從而降低了該部位的再結(jié)晶溫度(這個(gè)溫差約為35℃)，使晶粒形核長大的驅(qū)動(dòng)力提高。同時(shí)由于劇烈摩擦部位金屬的溫度急劇升高，在風(fēng)冷卻不及時(shí)或冷卻強(qiáng)度不足時(shí)，擠壓時(shí)析出的部分彌散質(zhì)點(diǎn)(如MnAl6 CrAl7等)重新溶于固溶體α－Al內(nèi)，阻礙再結(jié)晶的條件消失，也使再結(jié)晶溫度下降，再結(jié)晶形核、長大的驅(qū)動(dòng)力提高。
由此可見：當(dāng)6063鋁合金擠壓溫度偏高，擠壓速度過快，模具局部工作帶過長，使合金型材流出模孔溫度偏高而又未及時(shí)風(fēng)冷至250℃以下時(shí)，就易發(fā)生局部的靜態(tài)再結(jié)晶及再結(jié)晶晶粒的聚集長大，這就產(chǎn)生了粗晶環(huán)。
粗晶環(huán)的存在，為“閃爍花紋”的形成創(chuàng)造了組織上的客觀條件。
3 預(yù)防措施
由于“閃爍花紋”缺陷的存在，造成大量工藝廢品，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營帶來重大損失。因此，必須針對(duì)具體成因而采取具體的預(yù)防措施，防止這種表面缺陷的產(chǎn)生。
①根據(jù)擠壓材表面有無粗晶環(huán)及粗晶的大小，在生產(chǎn)工藝規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，調(diào)整生產(chǎn)工藝控制參數(shù)，盡量減小粗晶環(huán)對(duì)氧化材表面質(zhì)量的影響。
?、谶x擇性能優(yōu)良的堿蝕添加劑。當(dāng)堿蝕液中[Zn2＋]偏高時(shí)，應(yīng)及時(shí)向槽液中補(bǔ)加過量NaS或多硫化鈉。
?、鄹鶕?jù)下列處于工作溫度下的電離平衡方程式：Zn2＋＋2OH－Zn(OH)22H＋＋Zn，為了抑制Zn2＋的不良影響，可以增大游離NaOH的濃度，從而降低Zn2＋的濃度，從而使wZn2＋<3×10－6。或者采用先排放一部分舊槽液，再補(bǔ)充相當(dāng)量的新槽液，亦可使得wZn2＋<3×10－6。
?、芤罁?jù)國際GB3190－82之規(guī)定，從企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際出發(fā)，制定一個(gè)適合本企業(yè)情況的6063鋁合金成分的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格控制Si、Fe、Mg、Zn的含量，要求Si的含量相對(duì)于wMg∶wSi=1.73∶1所要求的含Si量過剩，但過剩量不大于0.20%；wZn2＋≤0.050%；要進(jìn)行鑄錠的均化退火處理，消除偏析現(xiàn)象。
⑤調(diào)整模具結(jié)構(gòu)，減小局部的劇烈摩擦縮短相應(yīng)部位工作帶的長度，加大空刀斜度或保證工作帶平面與空刀斜面結(jié)合處的高度差不小于0.5mm，調(diào)整分流孔的布置或第一分流比K1的大小及模橋斷面下端的形狀尺寸，減小兩股金屬在焊和室上部相遇時(shí)的相對(duì)摩擦力。
?、拚{(diào)整鑄，錠擠壓筒等的加熱溫度，擠壓溫度和擠壓速度的控制參數(shù)，嚴(yán)格控制淬火冷卻工藝，避免靜態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。
4 結(jié)束語
綜上所述，“閃爍花紋”的形成是有規(guī)律的，其影響因素也不是單一的。在生產(chǎn)中，不同企業(yè)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，具體問題具體分析，采取恰當(dāng)措施解決具體問題，提高經(jīng)濟(jì)效益。
蘇州標(biāo)新模型有限公司創(chuàng)立于2005年,是一家專注于中高端手板制作的大型模型公司。于2013年成立了分公司蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司，主要專注于非標(biāo)機(jī)械設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造、機(jī)加工、機(jī)械加工、模具加工、非標(biāo)零件加工以及各類治具加工。鋁合金產(chǎn)品加工 工裝治具 硅膠模具 手板模型 蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司 蘇州標(biāo)新精密機(jī)械 蘇州標(biāo)新非標(biāo)機(jī)械設(shè)備
粗晶環(huán)的形成機(jī)理是[6]：粗晶環(huán)產(chǎn)生的部位常常是金屬材料承受劇烈附加剪切變形的部位。在軟鋁合金(如6063合金)空心、半空心型材的擠壓過程中，其外層晶粒承受較內(nèi)部更加劇烈的附加剪切變形，且沿?cái)D壓方向上尾部較頭部的要?jiǎng)×业牡枚?，承受外摩擦?qiáng)烈且摩擦?xí)r間長的部位的金屬附加剪切變形較大。其晶粒的破碎和晶格畸變的程度也比較劇烈。因此，該部位金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，界面能高，從而降低了該部位的再結(jié)晶溫度(這個(gè)溫差約為35℃)，使晶粒形核長大的驅(qū)動(dòng)力提高。同時(shí)由于劇烈摩擦部位金屬的溫度急劇升高，在風(fēng)冷卻不及時(shí)或冷卻強(qiáng)度不足時(shí)，擠壓時(shí)析出的部分彌散質(zhì)點(diǎn)(如MnAl6 CrAl7等)重新溶于固溶體α－Al內(nèi)，阻礙再結(jié)晶的條件消失，也使再結(jié)晶溫度下降，再結(jié)晶形核、長大的驅(qū)動(dòng)力提高。
由此可見：當(dāng)6063鋁合金擠壓溫度偏高，擠壓速度過快，模具局部工作帶過長，使合金型材流出模孔溫度偏高而又未及時(shí)風(fēng)冷至250℃以下時(shí)，就易發(fā)生局部的靜態(tài)再結(jié)晶及再結(jié)晶晶粒的聚集長大，這就產(chǎn)生了粗晶環(huán)。
粗晶環(huán)的存在，為“閃爍花紋”的形成創(chuàng)造了組織上的客觀條件。
3 預(yù)防措施
由于“閃爍花紋”缺陷的存在，造成大量工藝廢品，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營帶來重大損失。因此，必須針對(duì)具體成因而采取具體的預(yù)防措施，防止這種表面缺陷的產(chǎn)生。
①根據(jù)擠壓材表面有無粗晶環(huán)及粗晶的大小，在生產(chǎn)工藝規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，調(diào)整生產(chǎn)工藝控制參數(shù)，盡量減小粗晶環(huán)對(duì)氧化材表面質(zhì)量的影響。
?、谶x擇性能優(yōu)良的堿蝕添加劑。當(dāng)堿蝕液中[Zn2＋]偏高時(shí)，應(yīng)及時(shí)向槽液中補(bǔ)加過量NaS或多硫化鈉。
?、鄹鶕?jù)下列處于工作溫度下的電離平衡方程式：Zn2＋＋2OH－Zn(OH)22H＋＋Zn，為了抑制Zn2＋的不良影響，可以增大游離NaOH的濃度，從而降低Zn2＋的濃度，從而使wZn2＋<3×10－6。或者采用先排放一部分舊槽液，再補(bǔ)充相當(dāng)量的新槽液，亦可使得wZn2＋<3×10－6。
?、芤罁?jù)國際GB3190－82之規(guī)定，從企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際出發(fā)，制定一個(gè)適合本企業(yè)情況的6063鋁合金成分的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格控制Si、Fe、Mg、Zn的含量，要求Si的含量相對(duì)于wMg∶wSi=1.73∶1所要求的含Si量過剩，但過剩量不大于0.20%；wZn2＋≤0.050%；要進(jìn)行鑄錠的均化退火處理，消除偏析現(xiàn)象。
⑤調(diào)整模具結(jié)構(gòu)，減小局部的劇烈摩擦縮短相應(yīng)部位工作帶的長度，加大空刀斜度或保證工作帶平面與空刀斜面結(jié)合處的高度差不小于0.5mm，調(diào)整分流孔的布置或第一分流比K1的大小及模橋斷面下端的形狀尺寸，減小兩股金屬在焊和室上部相遇時(shí)的相對(duì)摩擦力。
?、拚{(diào)整鑄，錠擠壓筒等的加熱溫度，擠壓溫度和擠壓速度的控制參數(shù)，嚴(yán)格控制淬火冷卻工藝，避免靜態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。
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綜上所述，“閃爍花紋”的形成是有規(guī)律的，其影響因素也不是單一的。在生產(chǎn)中，不同企業(yè)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，具體問題具體分析，采取恰當(dāng)措施解決具體問題，提高經(jīng)濟(jì)效益。
蘇州標(biāo)新模型有限公司創(chuàng)立于2005年,是一家專注于中高端手板制作的大型模型公司。于2013年成立了分公司蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司，主要專注于非標(biāo)機(jī)械設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造、機(jī)加工、機(jī)械加工、模具加工、非標(biāo)零件加工以及各類治具加工。鋁合金產(chǎn)品加工 工裝治具 硅膠模具 手板模型 蘇州標(biāo)新精密機(jī)械有限公司 蘇州標(biāo)新精密機(jī)械 蘇州標(biāo)新非標(biāo)機(jī)械設(shè)備