一、颗粒吸附的原因分析。
1、 挤出型材表面的颗粒状毛刺有四种类型:
1)空气灰尘吸附,燃煤铝棒加热炉产生的灰尘、铝屑、油渍、水凝结成颗粒,粘附在热型材表面。
2)铝棒中的杂质,如:精炼不足遗留的金属夹杂物和非金属夹杂物。
3)老化炉中的灰尘会粘附在一起。
4)铝杆中的缺陷和成分中的β相AlF eSi在高温下析出,降低了金属的塑性,降低了抗拉强度,产生粒状毛刺。
二、原因。
1) 铝棒质量的影响。
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。
受铝杆中杂质的影响,在铝杆的铸造过程中,精炼不充分,夹杂了泥土、精炼剂、覆盖剂、粉末涂料和氧化膜夹杂物。这些物质使塑性和抗拉强度明显降低,易产生颗粒状毛刺。
棒材常见的组织缺陷包括疏松、粗晶、偏析、亮晶等。所有这些铸棒缺陷都有一个共同点,即与铸棒基体焊接不良,造成基体流动不连续。在挤压过程中,渣中夹杂物很容易与基体分离。们在通过模具工作带时,粘附在入口端形成粘性铝,并被流动的金属不断地拔出,易产生颗粒状毛刺。
2)对模具的冲击。
挤出生产中,模具在高温高压下工作。受压力和温度的影响,模具产生弹性变形。模具的工作带从一开始就平行于挤出方向。工作带受压后变形成喇叭状。只有工作带的切削刃接触由型材形成的铝,类似于车刀的刃口。在粘铝形成过程中,颗粒不断被型材携带,并粘附在型材表面,形成“吸附颗粒”。随着粘铝量的不断增加,模具会瞬间回弹,形成咬痕缺陷。如果粘铝大量堆积,无法被型材拉出,模具瞬间回弹时粘铝不会脱落,会造成型材表面粗糙、条纹亮、型材撕裂、堵模等问题。模具的粘铝现象如图1所示。我们现在使用的挤压模基本上是一个平模。当铸棒不剥离时,铸棒表面和内部的杂质积聚在模具中金属流动的死区。随着挤压铸棒的推进和挤压次数的增加死区中的杂质也在不断变化,有一部分被正常流动的金属带了出来,堆积在工作区的变形空间中。
有些被拉断的轮廓,形成粒状毛刺。因此,模具是产生粒状毛刺的关键因素。另外,工模具表面的粗糙度越高,工作带表面的硬度越低,这也是造成铝的粘滞和形成颗粒状毛刺的原因之一。
3)挤压工艺的影响。
挤压中发现,挤压工艺参数的选择正确与否也是影响颗粒状毛刺的一个重要因素。经现场观察,挤压温度和挤压速度过快,颗粒毛刺会较多。原因是温度高,速度快,模具变形程度随型材流动速度的增加而增加,金属的流动加快,金属的变形抗力相对减弱,更容易成形。粘铝现象。对于一个大的挤压系数,金属的变形阻力相对增加,死区相对增加,形成粘性铝的条件得到改善,形成“吸附颗粒”的概率增加。如果铸棒的加热温度与模具温度相差过大,也容易造成颗粒状毛刺的问题。
4)灰尘、水、油等在空气中都强烈地附着在铝型材的表面上。原因是热铝型材粘附在粉尘上,发生化学反应,产生一种胶状物质,在时效过程中与炉体结合。灰尘结合形成较大的颗粒状毛刺,在后续的氧化、电泳、喷涂工艺中不易去除。
二、减少颗粒状毛刺的措施。
1. 要提高铝棒的质量,要从源头抓起。对于表面质量要求较高的型材,在铸造过程中应进行炉内清理,并对原材料和辅助材料进行优化。如禁止喷涂型材的再产品进入,选用优质铝锭强化铸造工艺等。工艺控制,防止铸造缺陷等,提高金属的高温塑性,并减少颗粒状毛刺产生的概率。
2. 狠抓模具质量,优化模具结构设计,减少死区金属流入,提高模具的强度和刚度,减少模具的挤压变形,采用合理的氮化工艺,增加工作带的硬度和提高抛光质量,并减少金属粘附附着。
3. 根据铝合金挤压原理,优化工艺参数,针对不同的铝合金成分和型材截面,采用合理的挤压工艺温度,分段控制挤压速度,减小棒温与模具温度的温差,增大挤压筒与棒材之间的温差,可以进一步减少死区金属的流入以及铸棒表面金属氧化物和夹杂物的流入,从而减少夹渣和毛刺的发生。
4. 对所有作业现场实行“5S”现场管理,提高环境质量,清洁铸棒表面,减少灰、灰尘的粘附,防止“跑、滴、漏”,及时清理型材表面的灰尘,尽可能减少灰尘的粘附。