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工业铝合金型材表面颗粒形成原因及解决方案

时间:2011-11-10 12:18来源:http://www.365aps.com 作者:铝型材模具设计培训 点击:
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。 在铝型材的挤
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  在工业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。

  在工业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。

  产生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。下面详细讲解一下具体原因和针对性的解决方案。

    1“吸附颗粒”的表现及对产品质量的影响

    工业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。

    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

    铸棒质量是影响工业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

    3.1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。

    3.2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。

    3.3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。

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