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挤压铝型材表面毛刺形成原因及预防方法


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、磕碰、夹渣等。而表面吸附毛刺缺陷,不仔细观察或手摸较难发现,但它严重影响后续氧化、电泳等型材的表面质量,很难去除掉,严重影响装饰型材的表面。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。 


一、表面毛刺的表现 


在挤压生产中,型材吸附毛刺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,大部分的毛刺可以去掉。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,这些毛刺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。 


  挤压型材表面出现的颗粒状毛刺分为四种:(1)铝棒中的杂质,如:精炼不充分遗留的金属夹杂物和非金属夹杂物。(2)时效炉内的灰尘附着。(3)铝棒中的缺陷及成分中的β相AlFeSi在高温下析出,使金属塑性降低,抗拉强度降低,产生颗粒状毛刺。 


二、毛刺的形成原因 


(1)挤压工艺的影响


挤压工艺参数的选择正确与否也是影响颗粒状冒充的重要因素。挤压温度越高、挤压速度过快,毛刺就越多,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,也易造成颗粒状毛刺问题。 


(2)铸棒质量的影响


由于高温铸造,铸造速度快,冷却强度大,造成合金中的β相AlFeSi不能及时转变为球状α相AlFeSi,由于β相AlFeSi在合金中呈现针状组织,硬度高、塑性差,抗拉强度很低,在高温挤压时不仅会诱发挤压裂纹,而且会产生颗粒状毛刺,这种毛刺不易清理,手感强烈,颗粒附近常伴随有蝌蚪状拖尾,在金相显微镜下观察,呈现灰褐色,成分中富含铁元素。 


  铝棒中的杂质影响,铝棒在熔铸过程中,精炼不充分,泥土、精炼剂、覆盖剂以及粉末涂料和氧化膜夹杂等混入棒中,这些物质在挤压过程中,使金属的塑性和抗拉强度显着降低,极易产生颗粒状毛刺。棒的组织缺陷常见的有疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等,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,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,极易产生颗粒状毛刺。 


(3)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,只有工作带的刃口部分接触型材形成的粘铝。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,形成了毛刺。


我们现在使用的挤压模具以平面模居多,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,形成了毛刺。因此,模具是造成毛刺的关键因素。另外工模具表面的粗糙度越高、工作带表面的硬度越低,也是造成粘铝,形成颗粒状毛刺原因之一。 


  还有空气中的尘埃、水、油污等强烈附着于铝型材表面,原因是热的铝型材遇到灰尘后粘附,发生化学反应并产生胶状物质,在时效过程中又与炉中的灰尘结合,生成较大的颗粒状毛刺,在随后的氧化、电泳、喷涂过程中不易清除。 


三、减少毛刺的措施 



(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。工作带的长短、空刀形式、焊合室形式等,都要考虑参数选择最佳值。


②模具在制造过程中,要减少制造误差,避免尖角存在。


③模具在使用时,一定要加装和选用合适的模垫、剪切垫。


④模具都要经过氮化处理后,方可上机。


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。 


(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)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。同时加强质量监控。 


(4)对所有工作现场采取“6S”现场管理,提高环境质量,对铸棒表面清理,减少灰渣灰尘附着,杜绝“跑冒滴漏",及时清理型材表面的灰尘,尽可能减少灰尘附着。 


四、结束语 



颗粒状毛刺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,就可以减少或避免毛刺、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,提升公司的品牌形象。 


新绍铝材

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