一、概述

　　隨著我國交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，特別是軌道客車、城市公交及地鐵車輛向輕量化、高速化發(fā)展趨勢越來越大，鋁合金由于其自身的特性優(yōu)勢，滿足了這個(gè)行業(yè)向輕量化發(fā)展的需求。鋁合金在交通運(yùn)輸車輛上的的應(yīng)用從最初以6063制作的裝飾材料，逐步發(fā)展為以多種牌號鋁合金型材來替代鋼鐵材料，作為結(jié)構(gòu)件和裝飾件使車輛自身重量減輕，以滿足車輛向高速化發(fā)展的要求。

　　鋁-鎂合金，屬于5系合金，又稱防銹鋁合金，在相同體積下鋁鎂合金的重量低于其他系列鋁合金、抗拉強(qiáng)度高、延伸率高、耐腐蝕性高，在航空、船舶、車輛、軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用較多，在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。這類合金屬于熱處理不可強(qiáng)化合金，有些牌號的鋁合金擠壓后不用進(jìn)行淬火和時(shí)效就與6063  T5或T6力學(xué)性能相當(dāng)，比如5A02和5754等。

　　我們鋁型材加工廠家大部分都是以加工6063、6061合金為主的建筑鋁型材較多，對于工業(yè)用鋁合金型材的擠壓工藝和交貨狀態(tài)生產(chǎn)較少。近年來由于市場需求，迫使鋁加工行業(yè)向多元化發(fā)展，很多廠家都在研究生產(chǎn)工業(yè)用鋁合金來補(bǔ)充自身產(chǎn)品單一化的局面

　　5A02、5754這兩種合金的成分和性能雖然都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝雖然是成熟化，但是對于我們公司來說仍屬于新合金、新產(chǎn)品的開發(fā)。本次試生產(chǎn)各部門都做了充分的準(zhǔn)備，得到公司各級領(lǐng)導(dǎo)及員工的高度關(guān)注和支持，并把這次試制生產(chǎn)作為一次技術(shù)練兵，使員工了解并掌握5A02、5754鋁合金的生產(chǎn)工藝技術(shù)，以提高員工素質(zhì)為目的，為公司今后批量生產(chǎn)工業(yè)材產(chǎn)品奠定必要的基礎(chǔ)。

                   圖為：成形后的鋁合金車體正在進(jìn)行內(nèi)部安裝
二、5A02、5754合金特性及H112狀態(tài)簡介

　　1、5A02合金

　　5052屬于Al-Mg系合金, 是使用廣泛的防銹鋁合金，不能熱處理強(qiáng)化，即通過熱處理手段不能提高該合金的強(qiáng)度。5052的主要合金元素為鎂，具有中等強(qiáng)度、良好的成形加工性能、焊接性，合金耐蝕性好，焊接性優(yōu)良，冷加工性較好。

　　用途：用于車輛、船舶、電器外殼、街燈支架與鉚釘、五金制品等。

　　力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度Rm/Mpa≤245

　          　規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2/Mpa 不要求

　　斷后延伸率%  A5.65a≥12    A50.mmb≥10

　　2、5754合金

　　5754屬于Al-Mg系合金,不能熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高于5A02、良好的耐蝕性、焊接性及易于加工成形等特點(diǎn)，是Al－Mg系合金中的典型合金。

　　用途：在國外，不同熱處理狀態(tài)的5754是汽車制造業(yè)、制罐工業(yè)所用的主要材料。廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件、貯槽、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)與海上設(shè)施、運(yùn)輸槽罐以及用于要求有優(yōu)良加工性能、優(yōu)良耐蝕性、優(yōu)良耐疲勞性、優(yōu)良可焊性和中等靜態(tài)強(qiáng)度的場合。

　　力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度Rm/Mpa≥180 

　　          規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2/Mpa≥80

　　斷后延伸率%  A5.65a≥14    A50.mmb≥12

　　3、特性分析

　　因?yàn)椴煌瑴囟认?，鎂在鋁中雖有較大的固溶度變化，但實(shí)際上合金沒有明顯的時(shí)效強(qiáng)化作用，這是由于在淬火、時(shí)效時(shí)形成的新相和基本體不發(fā)生共格強(qiáng)化的結(jié)果。所以這類合金不用采用淬火、時(shí)效的方法來提高合金的強(qiáng)度，這類合金擠壓制品的交貨狀態(tài)一般為退火狀態(tài)（O）、冷作硬化狀態(tài)（熱擠壓狀態(tài)H112）。

　　4、H112狀態(tài)簡介

　　H112為供貨狀態(tài)，就是舊標(biāo)準(zhǔn)中R狀態(tài)，叫做熱擠壓狀態(tài)。H為加工硬化狀態(tài)，適用于通過加工硬化提高強(qiáng)度的產(chǎn)品， H代號后面必須跟有兩位或三位阿拉伯?dāng)?shù)字。

　　H112：熱加工成形，然后輕微加工硬化，或自少量冷加工后再進(jìn)行輕微加工硬化，以滿足特定的力學(xué)性能要求。

　　三、5A02、5754可擠壓性分析

　　我們從金屬材料晶格結(jié)構(gòu)學(xué)得知，鎂元素的晶格結(jié)構(gòu)為密排立方結(jié)構(gòu)，所以隨著鎂含量的增加鋁合金的力學(xué)性能也相應(yīng)增加，但是合金的變形難度加大，鎂含量越高變形難度越大，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6892和GB/T14846把鋁合金分為軟硬合金兩大類，并且合金軟硬不同，在相同條件下尺寸公差和形位公差也有很大變化，這足以說明不同的合金成分，擠壓難度有很大差別。

　　從合金的化學(xué)成份看5A02國家標(biāo)準(zhǔn)控制鎂含量在2.0-2.8%，我們一般控制2.20-2.30%， 5754國家標(biāo)準(zhǔn)要求鎂含量2.6-3.6%，我們一般控制在3.05-3.10%左右，這樣控制既能夠保證合金成分滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，又能保證合金保持良好的可擠壓性，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6892和GB/T14846把5A02劃分在軟合金，把5754合金劃分在硬合金，由此可以看出5754合金的擠壓難度大于5A02合金。

　　四、生產(chǎn)過程及工藝控制

　　1、鑄錠要求：

　　為保證以上兩種合金的化學(xué)成分滿足GB/3190標(biāo)準(zhǔn)的要求，特對以上兩種合金制定了內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)見上表，嚴(yán)格控制鎂含量以確保良好的擠壓成型性能，調(diào)控微量元素以滿足產(chǎn)品機(jī)械性能的要求。在熔煉鑄造時(shí)嚴(yán)格工藝紀(jì)律，對熔鑄的每道工序嚴(yán)格把關(guān)，以確保鑄棒的內(nèi)在質(zhì)量和鑄棒的表面質(zhì)量滿足擠壓工序的要求。為了減少枝晶偏析，鑄棒采用均勻化退火工藝，工藝溫度按520°C,保溫8小時(shí)進(jìn)行控制。

　　2、擠壓工藝控制：

　　根據(jù)制品的斷面積、外接圓直徑的大小、交貨狀態(tài)、交貨長度等因素來確定擠壓工藝。為滿足制品的交貨長度，機(jī)械性能、變形程度和表面質(zhì)量把以上兩種制品安排在16.5MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓生產(chǎn)，為了便于一次性生產(chǎn)，我們采用了同樣的工藝制度，考慮到只要能保證5754正常生產(chǎn)的工藝制度去生產(chǎn)5A02絕對可行。

　　擠壓工藝：

　　5754  H112合金LEG-YXC001    1 /185  λ12.7

　　鑄棒長度：φ178×660mm

　　擠壓溫度：450±10°C。

　　5A02  H112 LEG-YXC002   1 /185    λ23.4

　　鑄棒長度：φ178×660mm

　　擠壓溫度450±10°C。

　　5A02 、5754合金鑄棒加熱溫度均為450±10°C。

　　鑄棒我們采用在短棒加熱爐中加熱，這樣可以保證一臺擠壓機(jī)生產(chǎn)多種牌號的合金而不相互沖突，沒有采用長棒熱剪的方式擠壓這類型材，因?yàn)殚L棒熱剪會使剪下來的短棒端頭嚴(yán)重變形，形成橢圓形的截面和剪切末端的巨大圓角，這樣會使空氣殘留在擠壓筒內(nèi)導(dǎo)致型材出現(xiàn)起泡和氣孔現(xiàn)象，也會造成擠壓初始階段對模具的壓力不平衡現(xiàn)象。

　　為確保鑄棒內(nèi)外溫度的均勻性和避免擠壓制品表面造成氣泡，空爐升溫至500°C保溫4小時(shí)裝鑄棒，加熱采用梯度加熱方式進(jìn)行加熱100°C保溫1小時(shí)，升溫到270度保溫1小時(shí)，400°C保溫1小時(shí)，待爐內(nèi)棒溫?zé)岫撕屠涠藴囟染_(dá)到460±10°C保溫1小時(shí)后，測鑄棒的實(shí)際溫度達(dá)到工藝溫度時(shí)方可進(jìn)行下一步工作。

　　待鑄棒溫度達(dá)到450±10°C。度時(shí)、模具溫度達(dá)到450±10°C。度、擠壓筒溫度達(dá)到420±10°C時(shí)，先用6063合金鑄棒進(jìn)行沖熱模、試擠壓，正常后換成要求的合金棒，換棒前要用清缸墊對擠壓筒清理一次。

　　擠壓速度一般控制在5米至10米之間每分鐘，不可擠壓太快否則出現(xiàn)裂紋。在現(xiàn)場隨著擠壓制品的表面質(zhì)量、尺寸變化情況隨時(shí)進(jìn)行控制，隨著鑄棒溫度的高低隨時(shí)進(jìn)行調(diào)控。

　　對H112狀態(tài)交貨的產(chǎn)品不進(jìn)行風(fēng)冷、水冷，應(yīng)自然冷卻。為保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量和公差尺寸及機(jī)械性能對H112狀態(tài)產(chǎn)品的拉伸率控制在1%-1.8%之間，這樣的拉伸量既可以滿足制品調(diào)直的需求，又可以滿足H112狀態(tài)的冷作硬化需求，因?yàn)殇X合金有每次保持一定的拉伸都能使其力學(xué)性能有不同程度的提高的特性。

　　因?yàn)檫@兩種合金含鎂量高，在熔鑄時(shí)如果和其它合金一起熔煉很容易造成其它合金中鎂含量過高而無法沖淡，為了防止熔鑄時(shí)混合金造成不必要的麻煩，我們對這兩種合金的殘料和壓余采用單獨(dú)存放并標(biāo)識清楚，以免鑄棒時(shí)混到其它成分的鑄棒當(dāng)中成份失控。

　　擠壓這種合金并不像加工6063合金那樣輕松，這兩種合金對溫度敏感性強(qiáng)，特別是5754溫度稍有降低就會產(chǎn)生悶車現(xiàn)象，不過溫度也不易過高，擠壓速度不易過快，否則致使制品表面出現(xiàn)多氣泡、較大裂紋，嚴(yán)重者將出現(xiàn)制品碎裂現(xiàn)象。 5754合金擠壓溫度的波動最好控制在20度范圍內(nèi)。我們在生產(chǎn)時(shí)必須按工藝要求去控制，如果鋁棒加熱不夠均勻?qū)a(chǎn)生悶車擠不動現(xiàn)象，采用梯度加的方法就是為了保證鋁棒內(nèi)外溫度均勻，避免鋁棒內(nèi)部加熱不夠產(chǎn)生的一系列問題。

　　五、結(jié)論

本文介紹了車輛用5A02、5754鋁合金的特性及H112狀態(tài)擠壓生產(chǎn)工藝技術(shù)，從成分構(gòu)成分析了這兩種合金的合金特性及可擠壓性，總結(jié)了這兩種鋁合金型材生產(chǎn)工藝過程控制時(shí)遇到的一些問題及解決方法。

　　1、以上兩種合金制品的試生產(chǎn)均取得比較滿意的結(jié)果，制品的表面質(zhì)量部分存在表面粗、擦傷、微劃溝、麻面等瑕疵不過在后續(xù)工序中均可處理，不影響質(zhì)量。

　　2、制品的化學(xué)成分、表面質(zhì)量、尺寸公差、機(jī)械性能等均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　3、在此次試生產(chǎn)中員工的技術(shù)水平得到了進(jìn)一步提高，使員工掌握了這兩種合金的特性和生產(chǎn)工藝技術(shù)，為工業(yè)材規(guī)模化生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　4、發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有的擠壓設(shè)備及輔助設(shè)備的不足之處，為擠壓設(shè)備和輔助設(shè)備適應(yīng)工業(yè)材大規(guī)模生產(chǎn)找到了進(jìn)一步改進(jìn)的依據(jù)。