1  前言

鋁合金擠壓型材在腐蝕處理或陽極氧化處理后，表面出現(xiàn)或明或暗且平行于擠壓方向的白色線紋，該線紋一般稱作焊合條紋。有別于焊合不良，焊合條紋不會降低型材的力學性能，但出現(xiàn)焊合條紋的地方與型材表面其他地方形成較大色差，嚴重影響裝飾面外觀，難以被用戶所接受。因此，如何消除鋁型材表面焊合條紋是我們需要研究的重點問題。

2  形成原因分析及解決方法

鋁合金型材是將鋁合金棒通過擠壓模具熱擠壓成型生產(chǎn)的。大部分的焊合條紋出現(xiàn)于空心型材，因為在擠壓過程中鋁合金圓鑄錠被分流模具分成若干股鋁合金流，隨后在模具焊合室內(nèi)幾股鋁合金流又在擠壓力下焊合在一起流出模孔形成空心型材。在此過程中，焊合壓力、鋁合金流流動狀態(tài)、擠壓溫度和擠壓速度等因素都影響著焊

合條紋的產(chǎn)生。下面就影響焊合條紋產(chǎn)生的幾個因素分別介紹其解決方法。

2.1  焊合室深度

如圖1所示為分流模焊合室示意圖，鋁合金圓鑄錠被模具分流孔分成若干股鋁合金流，然后在焊合室A區(qū)內(nèi)焊合成一體后經(jīng)B區(qū)流出?？?。若H≤A，即鋁合金流尚未完全焊合就已經(jīng)到達模孔成型，那么型材表面就會形成焊合條紋。因此，我們應(yīng)該在設(shè)計焊合室高度時使H≥A，留出一定的高度作為B區(qū)，使鋁合金流在充分焊合后再流出?？?。在模具修正方面，對于H≤A的模具，我們可以采用沉橋的方法，將C區(qū)的分流橋銑去，使最終的焊合室高度H＞A，目的也是使鋁合金流在充分焊合后再流出?？住?/p>

經(jīng)過一系列的試驗，我們得出了一些常見噸位模具焊合室的深度設(shè)計值如表1所示。

表1  常見噸位模具焊合室深度設(shè)計值

2.2  分流橋形狀

建筑鋁合金型材常用6063鋁合金，其自由流動最大擴展角約為45°，即在只受擠壓力的狀態(tài)下其沿垂直于擠壓力方向偏轉(zhuǎn)流動的最大角度約為45°，且擴展角越大沿擴展角方向的壓力越小，如圖2所示。若不考慮摩擦力，鋁合金流在經(jīng)過分流橋后沿分流橋方向的壓力可以表示如下：

Fα=F·cosα    式（1）

Fα——沿分流橋方向的壓力；

F ——擠壓力；

α——分流橋橋尖角度。

鋁合金流在分流橋后進行焊合，其焊合壓力與其沿分流橋流動的壓力成正比，結(jié)合式（1）可知：分流橋橋尖角度α越小，分流橋后鋁合金流的焊合壓力越大。

所以，我們可以通過設(shè)計和模具修正，使分流橋角度變小，增加焊合壓力，從而降低焊合條紋出現(xiàn)的機會或減輕焊合條紋的程度，如圖3所示。

2.3  分流橋分布

對于某些形狀的型材，我們可以通過改變分流孔（分流橋）的分布，使焊合條紋出現(xiàn)在非裝飾面，也能達到消除焊合條紋的目的，如圖4和圖5所示。

2.4  模具各部位圓滑性

模具各部位的圓滑性對焊合條紋的產(chǎn)生也有影響，如焊合室輪廓、平流模導流孔輪廓、阻流塊端部等，此類情況產(chǎn)生的條紋一般稱作“假焊合條紋”，因為其形成原因有別于焊合條紋。如圖6～圖8所示，當金屬流經(jīng)圖示不平滑位置時，由于在該點的流速與兩旁的金屬流速有所差別，其產(chǎn)生的加工熱也不同，導致流經(jīng)該點的金屬晶粒度也與兩旁的不同，所以在陽極氧化處理后在該位置能夠看出有色差的條紋。將如圖6～圖8所示不平滑位置加工平滑后，各點流速基本均勻，產(chǎn)生色差條紋的可能性也大大減小。

擠壓模具焊合室輪廓原設(shè)計與修正后設(shè)計對比

平流模具導流孔輪廓原設(shè)計與修正后的設(shè)計對比

優(yōu)化后模具使用的阻流塊形狀與原設(shè)計對比

2.5  擠壓工藝

除了以上從模具設(shè)計方面解決焊合條紋的問題的方法外，通過采用適當?shù)臄D壓工藝也能減輕或消除焊合條紋的出現(xiàn)。6063鋁合金的焊合性能與其溫度成一定的線性關(guān)系，擠壓溫度越高其焊合性能越好，因此，我們進行了不同擠壓溫度下焊合條紋的對比試驗。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在模具溫度480℃±5℃、鋁棒溫度490℃±10℃的條件下，焊合條紋基本消失。

3  結(jié)束語

介紹了鋁合金擠壓型材生產(chǎn)中焊合條紋出現(xiàn)的原因以及對應(yīng)的解決方法，包括加深焊合室高度、改變分流橋形狀和分布、改善模具各部位的圓滑性和采用適當?shù)臄D壓工藝等方法。綜上所述，解決鋁合金型材的焊合條紋主要是從模具設(shè)計和模具修正兩方面入手，同時以適當?shù)纳a(chǎn)工藝進行配合，消除焊合條紋的更為理想。