6063鋁合金加工基本知識

1、6063合金加工的基本知識、合金介紹1、組成6063在鋁合金系列中屬于Al-Mg-Si系，基體為鋁（Al）,主要的元素為鎂（Mg）和硅（Si）,當(dāng)把鎂（Mg）和硅（Si）加入到液態(tài)的鋁中時(shí)，鎂（Mg）和硅（Si）就會(huì)溶解在鋁中，當(dāng)冷卻為固態(tài)，鎂（Mg）和硅（Si）仍然保留在鋁基體中，不會(huì)析出，并且形成金屬間化合物Mg2Si,同時(shí)因?yàn)殇X中還有雜質(zhì)元素鐵（Fe）、鎰（Mn）等，還會(huì)形成AlFeSi,當(dāng)加入的Mg比Si多時(shí)還可能形成Mg2A13。2、元素的作用2.1 Mg和Si金屬中的Si先生成AlFeSi、AlFe（Mn）Si,余下的生成MgzSi,還有多余時(shí)生成游離的硅（Si）,但若硅（Si）不

2、足即鎂（Mg）有多余時(shí)則生成Mg2A%。Mg2Si的Mg和Si的重量比為Mg：Si=（2x24.3）/28.1=1.73;其中24.3為鎂的原子量；28.1為硅的原子量。AlFe（Mn）Si中的（Fe+Mn）和Si重量比為（Fe+Mn）:Si=55.8+55/28.1=3.94=4;其中55.8為鐵的原子量，55為鎰的原子量。所以實(shí)際生成Mg2Si的硅（Si）量為Si總-0.25（Fe+Mn）,這就是配料時(shí)要控制鐵（Fe）和鎰（Mn）含量的原因。2.2 硅（Si）的作用生成Mg2Si可起強(qiáng)化作用，過量的硅（Si）可溶解于基體中（550c時(shí)硅在鋁中的溶解度可達(dá)1.65%）。在室溫下析出細(xì)小質(zhì)點(diǎn)有

3、強(qiáng)化作用，但使擠壓性能下降，?？刂七^量硅（Si）不多于0.2%;當(dāng)硅（Si）不足時(shí)，過剩鎂（Mg）生成Mg2A13,使加工性能降低。2.3 銅（Cu）作用很少的銅溶解在基體中，促進(jìn)時(shí)效時(shí)的析出物更細(xì)小，防止時(shí)效前因等待而造成的不利作用；量多時(shí)會(huì)形成CuAl2相；很多時(shí)則變?yōu)锳l-Cu-Mg-Si系合金（硬鋁）。2.4 銘（Cr）作用有利于抗拉強(qiáng)度提高和成形性，可細(xì)化晶粒。2.5 鐵（Fe）作用不可多于0.15%,否則氧化后表面發(fā)灰。3、合金含量劃分6063合金各項(xiàng)含量范圍：Mg2Si為0.61.2%,鎂（Mg）為0.450.9%,硅0.20.6%,一般分為如下三個(gè)區(qū)間合金類型含量（%）性能Mg

4、SiFeMg2Si過量Si60.2S%HWA易擠型0.450.350.150.70.05>180127-9B普通型0.510.40.20.80.06>2301110-12C高強(qiáng)型0.570.450.250.90.07>2501112-144、合金含量計(jì)算方法:合金類型含量度Wt%fsirsiCsiMg2SiesiA易擠型0.03750.31250.26010.71010.05B普通型0.050.350.2950.8050.055C高強(qiáng)型0.06250.43750.3290.8990.06說明：fsi表示形成AlFe(Mn)Si相消耗的Si,fsi=0.25(Fe%+Mn%);

5、小口形成Mg2Si的Si,rsi=Si%-fsi,生成Mg2Si需消耗的Si,Csi=0.578Mg%;MgzSi含量,Mg2Si=Mg%+Si%;esi表示過量Si,e$i=旨csi、過程原理1、溫度與時(shí)間過程t三oTTof二b、鋁棒爐慢速加溫的T-H曲線a曲線為典型的T-H曲線，b曲線為省略了單獨(dú)的均勻化過程，而將鑄態(tài)鋁棒慢速升溫，在爐內(nèi)達(dá)到均6063是很有效的。勻化條件再冷卻到擠壓溫度的一種簡便方法，實(shí)踐證明該方法對2、Mg、Si、MgzSi、AlFeSi在過程中的變化時(shí)效3'針狀的MgSi在鋁原子間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能有效阻止鋁原子互錯(cuò)，使鋁變形困難，從而產(chǎn)生強(qiáng)度三、生產(chǎn)過程1、熔

6、鑄過程1.1 配料要依設(shè)定的MgSi,過剩Si量估算須多少鎂（Mg）、硅（Si）控制鐵（Fe）含量，然后爐前化驗(yàn)鋁錠，廢料中含硅（Si）、鎂（Mg）,鐵（Fe）量決定添加量。1.2 熔解防止硅（Si）沉底結(jié)渣，鎂（Mg）浮面燃損與吸氫1.3 精煉加精煉劑冰晶石將Al2O3溶解以浮渣形式去除，釋放氯氣與氫氣結(jié)合形成HCL揮發(fā)，防止氮?dú)獠患儯ê?,H2O）造成二次污染，純凈的N2,精練劑是可以將渣打到基本沒有的。1.4 鑄造溫度、速度、水壓、水溫有賴現(xiàn)場操作者找到最優(yōu)條件，并以文件形式固定下來。2、擠壓過程2.1 鋁棒加溫本廠采用的b）T-H曲線工藝，故鋁棒加熱三區(qū)之功效須搞清楚入料區(qū)：加溫，盡

7、可能調(diào)整油槍功率至1-2小時(shí)內(nèi)將棒溫升到570c左右。中間區(qū)：均勻化保溫區(qū)，應(yīng)保證棒在570c保溫1-2小時(shí)。出料區(qū)：降溫區(qū)，將棒溫降至擠壓理想溫度。2.2 擠壓應(yīng)保證擠壓出模孔溫度在500-530C之間，突破壓力小于220kgf/cm2（超過時(shí)應(yīng)有主管在場控制），速度以表面、焊合性、出口溫度為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)控，冷卻速度應(yīng)保證型材出?？缀?分鐘內(nèi)冷卻至最少350C,最佳250c以下?？梢佬筒姆謩e采用水冷、霧冷、風(fēng)冷、自然冷卻。2.3 時(shí)效6063停放效應(yīng)不十分嚴(yán)格，一般不必限制擠出到時(shí)效間歇時(shí)間，時(shí)效最主要的是要保證通風(fēng)良好，爐溫均勻性在土5c以內(nèi)，爐溫應(yīng)準(zhǔn)確，測溫誤差不超過3C,主要原因是不同溫度下

8、時(shí)效保溫時(shí)間與硬度差別明顯。3、擠壓模具3.1 模具的使用3.1.1 作為擠壓工，首先要認(rèn)識模具，每個(gè)模對應(yīng)一個(gè)型號產(chǎn)品，不可搞混型號，一般在模出廠時(shí)已在模側(cè)面打了鋼印。3.1.2 要知道模具的裝配，應(yīng)對每臺(tái)擠壓機(jī)弄清楚如下數(shù)據(jù):a、b、c、j分別為模套的外形尺寸：厚度（a）,止口（b）xc,外徑j(luò)；d、e、f、g分別為模具的外形尺寸：厚度（d）,止口（e）xf,外徑g；關(guān)系為d>a+2,（j-壁厚）-g=0.51;h為模支承墊厚度，對模具強(qiáng)度起輔助作用，其內(nèi)孔應(yīng)比模出料孔大，單邊約510;i為模裝配厚度調(diào)節(jié)墊，應(yīng)調(diào)整到保證k值符合總裝要求。一般會(huì)做i-1、i-0.5、i、i+0.5、i

9、+1共5個(gè)厚度以便現(xiàn)場靈活運(yùn)用；l為模凸出模套端面的部分，一般約2mm。此外，模裝配還應(yīng)注意：模具方位的固定，定位銷一定要有，模裝配完后應(yīng)從出料口方向觀察，?？子袩o阻礙，否則要重裝；裝配完成后送至擠壓位，將剪刀開下，檢查剪刀面與模端面間隙要在0.51mm。3.1.3 模具擠壓時(shí)應(yīng)限量，防止因過渡使用，導(dǎo)致疲勞損傷，一般模具擠壓途中出現(xiàn)偏心變大即是已發(fā)生疲勞變形引起的。3.2 模具的加熱3.2.1 冷模入爐應(yīng)寫明入爐時(shí)間，模加溫速度約25mm/H,到溫后，保溫在14小時(shí)內(nèi)較佳，保溫太少可能模受熱不均，擠壓受力時(shí)易斷裂橋，保溫太久則模具會(huì)緩慢退火，失去強(qiáng)度，同時(shí)表面氧化可能性會(huì)加大。3.2.2 冷

10、模應(yīng)置于爐口附近至少約半小時(shí)，再轉(zhuǎn)入爐內(nèi)，不可將冷模置于熱模上面。3.3 模具的保養(yǎng)3.3.1 模具使用有條件時(shí)應(yīng)清空入料孔內(nèi)殘鋁，以縮短泡模時(shí)間及減少鋁耗；3.3.2 泡模前模溫應(yīng)降至100c以下，防止熱模入堿槽損傷模具；3.3.3 泡模后開模要均勻打止口，以防損傷止口及損壞芯頭，對裝有固定螺絲的模具應(yīng)先將螺絲拆除再開模，模腔余鋁太多時(shí)不可強(qiáng)行開模；3.3.4 模具拋光應(yīng)用細(xì)砂紙（最好選用1200號以上），防止損傷工作帶；3.3.5 模具不用時(shí)應(yīng)拋光后封存模腔，不合格的模具不要入庫；3.4 模具的氮化3.4.1 氮化前模具應(yīng)拋光至工作帶鏡面，并清除干凈其他位置異物；3.4.2 氮化前應(yīng)預(yù)熱至

11、300400C;3.4.3 氮化時(shí)間應(yīng)以模入后到溫開始計(jì)，保持560c左右35小時(shí)，其間應(yīng)通氧，以保持CNO勺再生；3.4.4 氮化鹽濃度CNOWI在3739%之間，一星期化驗(yàn)2次；3.4.5 氮化效驗(yàn)證，應(yīng)用試塊做，一個(gè)月兩次，HV>900為合格4、擠壓設(shè)備使用要項(xiàng)4.1 擠壓機(jī)使用大功率電機(jī)，為星形一三角形啟動(dòng)，主機(jī)手啟動(dòng)馬達(dá)后一定要確認(rèn)是否已完成星三角轉(zhuǎn)換，在打開電源開關(guān)，啟動(dòng)馬達(dá)前應(yīng)先按下緊急制動(dòng)開關(guān)確認(rèn)是否有效并斷開可能帶電的電磁閥；4.2 檢查液壓油是否夠，油溫在45c以下，冷卻水是否暢通；4.3 檢查擠壓中心線，盛錠筒、擠壓桿、模具三心合一，偏移小于1mm；檢查盛錠筒端面有

12、無缺損與變形或粘附物；4.4 檢查擠壓工具（壓餅、壓蓋、吊模環(huán)、牽料鉗、石墨、剪刀等）是否齊全與正常；4.5 擠壓時(shí)應(yīng)先開手動(dòng)，動(dòng)作正常后再轉(zhuǎn)自動(dòng)；4.6 下列動(dòng)作過程中，主機(jī)手須手觸緊急制動(dòng)，眼觀動(dòng)作：送料架上升、擠桿快進(jìn)、脫氣、剪刀下降、模座進(jìn)出、擠壓突破前后、進(jìn)行中的料中斷；4.7 換模擠壓時(shí)前13個(gè)棒應(yīng)使用溫度較高的棒擠壓；4.8 擠壓力達(dá)到最高持續(xù)35秒不出料視為悶車，應(yīng)停車退模；4.9 擠壓打滑時(shí)應(yīng)停止擠壓，查清原因，確認(rèn)故障排除后再擠，必要時(shí)退模；4.10 擠壓突破前不要把頭伸到出料口附近張望。5、擠壓材缺陷擠壓材缺陷大致分為如下3類：外觀不良（外觀就能看得見的不良）、表面處理后

13、出現(xiàn)的不良、與內(nèi)部品質(zhì)有關(guān)的不良。5.1外觀不良（外觀就能看到的不良）缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因停止痕擠壓中機(jī)器一時(shí)停止時(shí)，產(chǎn)品周圍發(fā)生的帶狀模樣。石墨線制品接觸了擠壓機(jī)誘導(dǎo)產(chǎn)品用的石墨而產(chǎn)生的傷。接頭中空材或用金屬板擠壓后，一定會(huì)發(fā)生的不良，從外觀看和假接頭相似。另外在接頭的稍后部位新舊鋁棒開始替換。刮傷（縱傷橫傷）因制品相互接觸而產(chǎn)生的傷。凹凸不平（擅料痕）艇G擠壓制品表面象洗衣板一樣凹凸不平的不良。碰傷制品與物體相撞或因動(dòng)的荷重而產(chǎn)生的傷、變形。節(jié)狀模樣（假接頭）佞一擠壓中模具吱嘎聲響產(chǎn)生的節(jié)狀模樣。變形7因制品的荷重而產(chǎn)生的變形，及因墊了墊片等而產(chǎn)生的凹陷。毛刺制品表

14、面因物理性摩擦在而引起的點(diǎn)狀不良。（白點(diǎn)）凹陷因冷卻不均一（局部瞬間冷去Q而發(fā)生的形變。裂紋沿?cái)D壓方向上卷引起的裂紋起皺a過度拉伸矯正時(shí)，鎰系合金易看得見的與引張方向呈45。的條形模樣。模具傷與擠壓方向相反，制品表面局部性發(fā)生的線狀或帶狀傷。破裂因焊合不良制品表面就看得見的裂紋。模痕線與擠壓方向一致，貫穿于制品表面模痕線且非常清晰地顯現(xiàn)出來的不良。氣泡6制品表面部分因氣體而突起的不良。波紋擠壓時(shí)因部分速度差，出現(xiàn)象波紋狀起伏的不良。光澤不均（陰陽面）制品表面光澤因場所不同或有光澤或光澤暗淡。段差（凸線）言與擠壓方向平行，某部分隆起的不良，發(fā)生位置如圖，足部和交點(diǎn)處通常稱之為“骨”。支承墊碰傷S

15、擠壓中制品同支承墊相碰，沿?cái)D壓方向產(chǎn)生的傷。裂角4因?yàn)槟＞哂辛鸭y，擠壓的拐角部連續(xù)出現(xiàn)的小的突起物。雜質(zhì)、污斑油或鋁棒表面的不純物異物卷入而顯現(xiàn)在制品表面的缺陷。模具破損r模具的一部分或全部破損，而不能制造出所要求的制品。著傷多孔擠壓時(shí)，擠壓材高溫狀態(tài)下，粘在一起，將其分開時(shí)留下的印跡。5.2 表面處理后顯在的不良缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因黑點(diǎn)冷卻時(shí)局部過冷（冷卻不均一）造成過度析出，堿性冼凈或氧化后呈黑色狀（或呈白點(diǎn)），大小形狀不一定。臟污1間隙里有各種處理液電解后象口水門狀流在表面。皮膜燒傷陽極氧化處理時(shí)電流分布不均一，因電流密度過大引起表面象泡漲的不良。亮霧面皂制品以及

16、單品相互間顏色不同。皮膜破裂*籌因加熱變形等而產(chǎn)生的皮膜破裂。雜質(zhì)粘付電解液中的異物，臟物或者因帶入了酸，膠化后象固體付著在被涂氣泡（氣體堆積）電解中制品內(nèi)部氣體堆積，陽極氧化皮膜不均一部分。水跡前工程用的堿液或酸液殘留在掛著的框架和治具上，象水滴樣滴在被涂物上留下的痕跡。噴沙陽極氧化皮膜表面產(chǎn)生粉化的脆性皮膜。變色燒付時(shí)溫度上升，時(shí)間長，局部溫度差引起的。因?yàn)榍肮こ趟床涣嫉?。產(chǎn)品主要變成黃色。一1LX擦傷侑處理使用中表面出現(xiàn)的連續(xù)或斷續(xù)的線狀傷。霧狀付著向0P氫氧化鈉液的霧狀物和硫酸的霧狀物，付著在電氣涂裝后燒付前的涂膜上極其小的腐蝕斑點(diǎn)狀物。白斑陽極氧化皮膜表面不透明的白化狀耐磨性不良（

17、不均）/表面很光滑，但部分光澤不明，叫做亮度不均。平滑度不好的部分象波浪狀，另象云狀的缺陷叫做霧狀不均。2；.一，-廣f_5.3 與內(nèi)部品質(zhì)有關(guān)的不良缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因缺陷圖例定義及產(chǎn)生原因卷入不純物縮尾by上焊合線因模具設(shè)計(jì)，擠壓條件不符，外觀看起來有焊合線，嚴(yán)格來說并沒有焊合線。中心裂紋鋁錠氣泡等留在擠壓材或進(jìn)入了空氣而破裂。壓余太簿，中心鋁供給不足，造成尾部空心。接狀影響部（縮頭）成一擠壓接頭部新舊鋁棒交換，表現(xiàn)在制品表面，堿冼后呈竹筍狀。裂紋鋁錠鑄造時(shí)有巢狀的東西直接殘留在擠壓材上。粗大結(jié)晶擠壓條件不合或進(jìn)行高溫矯正時(shí)，看見結(jié)晶粒粗大化，象反應(yīng)時(shí)呈鱗狀物。6、擠壓材的檢查6.1 新

18、模試模驗(yàn)收的檢查6.1.1 全尺寸檢查，并根據(jù)尺寸的穩(wěn)定性、重要性程度，從中選出生產(chǎn)時(shí)在線檢查的尺寸項(xiàng)目（即“必檢尺寸”）；6.1.2 應(yīng)確認(rèn)在正常擠壓條件下形狀、尺寸的穩(wěn)定性；6.1.3 確認(rèn)該模擠出材的組織是否符合后處理要求（如加工、陽極氧化等）與滿足使用要求（如力學(xué)性能、焊合性能等），對性能薄弱的部分應(yīng)去除（如收尾、頭部夾心等）；6.2 在線檢查6.2.1 首件檢查應(yīng)取擠出后無變形的試樣做從形狀到尺寸再到焊合性、表面處理性的檢查，對控重的產(chǎn)品還應(yīng)檢查米重，首檢應(yīng)連續(xù)檢查3次（即頭1-3個(gè)棒擠出的試樣，每個(gè)棒至少頭、中、尾各一個(gè)樣）；6.2.2 過程抽查，按過程的穩(wěn)定性程度及受檢項(xiàng)目易變化程度選擇性抽查一些項(xiàng)目檢查，一般20個(gè)棒左右檢一次，易變化項(xiàng)目約10個(gè)棒檢一次，這些項(xiàng)目的確定依產(chǎn)品形狀、大小、材質(zhì)不同而異，依賴品質(zhì)管理者或現(xiàn)場主管按現(xiàn)場情況確定并以文件形式確定下來，作成相關(guān)類標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)文件；6.3.3擠壓結(jié)束不一定生產(chǎn)任務(wù)結(jié)束才退模，當(dāng)下列情況發(fā)生時(shí)，必須退模： 擠出品表面粗化或出現(xiàn)模痕； 擠出品形狀變化、尺寸變化，此時(shí)應(yīng)沿發(fā)現(xiàn)的那一支起往前追朔，直至變化的產(chǎn)品全部被找出來為止；擠壓條件惡化（如擠出時(shí)異常導(dǎo)致中途悶車、擠壓力太高或連續(xù)打滑）；達(dá)到該模擠壓規(guī)定量時(shí)；應(yīng)將擠壓結(jié)束的情況記下來，并留樣以便修?；蛳麓螖D壓時(shí)注意。6.4關(guān)于擠出品