1 前言

在鋁合金型材擠壓車間生產(chǎn)6063合金的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因鋁型材力學(xué)性能低而造成報(bào)廢回爐現(xiàn)象。這不但提高了生產(chǎn)成本，同時(shí)還可能因漏檢為用戶帶來很大損失，甚至引發(fā)工程事故等問題。為此對擠壓、時(shí)效生產(chǎn)管理中幾個(gè)比較相關(guān)的問題簡述如下。

2 影響因素

2.1 擠壓過程影響因素

2.1.1 鋁棒加熱

為使鋁棒在擠壓時(shí)的強(qiáng)化相Mg₂Si得到充分的固溶，一般6063鋁合金棒在擠壓前的溫度應(yīng)保持在460~510℃。具體應(yīng)考慮不同的狀態(tài)和模具類型，對其加熱溫度有所區(qū)別，相應(yīng)參考溫度如下表1所示。使用長棒熱剪爐時(shí)，為保證棒溫，剪棒速度不宜太快，具體以保證擠壓機(jī)不用等棒擠壓即可。棒溫的控制這一點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中較容易被操作人員忽視，我們應(yīng)從源頭控制造成型材硬度不夠的因素，避免造成不必要的浪費(fèi)。

表 1

2.1.2 鋁型材的淬火

6063鋁合金型材的淬火過程一般采用風(fēng)冷淬火。為確保鋁型材形成過飽和固溶體和空位，在時(shí)效后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能，冷卻速度應(yīng)足夠大。具體要求是，鋁型材在經(jīng)過出料口冷卻區(qū)及儲料臺冷卻區(qū)冷卻后，溫度應(yīng)降到50℃以下。對于壁厚大于5.0mm的鋁型材，風(fēng)冷設(shè)備如果達(dá)不到要求，需要在鋁型材出料口冷卻區(qū)對鋁型材增加水霧噴射，加快鋁型材的冷卻速度。

2.1.3 鋁 型材的裝框

同一框鋁型材時(shí)效過程中，各點(diǎn)溫度差應(yīng)不超過5℃。因此，在時(shí)效前的鋁型材裝框過程中，鋁型材在物料框內(nèi)應(yīng)保證間距，防止鋁型材互扣形式裝框，確保時(shí)效過程中的通風(fēng)效果。這樣做的目的可以減少時(shí)效工序的加溫時(shí)間，節(jié)省能源，同時(shí)保證同一框鋁型材硬度的一致性。

2.2 人工時(shí)效過程中影響因素

2.2.1 時(shí)效工藝參數(shù)的設(shè)置

型材時(shí)效工藝參數(shù)的設(shè)置對型材力學(xué)性能的影響極為重要。時(shí)效工藝主要包括保溫溫度及保溫時(shí)間。在保溫溫度達(dá)到最佳時(shí)，還要有一個(gè)最佳保溫時(shí)間。時(shí)效溫度過高和過低及保溫時(shí)間過長或過短，都將使時(shí)效組織出現(xiàn)過時(shí)效或欠時(shí)效現(xiàn)象，使鋁合金的力學(xué)性能滿足不了國家標(biāo)準(zhǔn)。因此一般鋁型材廠都是根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定出各自的操作性強(qiáng)的生產(chǎn)工藝參數(shù)與相關(guān)的制度。

某鋁型材廠為提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，制定出6063合金、壁厚≤2.5mm鋁型材的時(shí)效工藝參數(shù)如下表2所示：

表 2 時(shí)效工藝參數(shù)表

在此工藝條件下時(shí)效出來的鋁型材，力學(xué)性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.2 厚壁鋁型材的時(shí)效

壁厚≥2.5mm的鋁型材時(shí)效與薄壁鋁型材時(shí)效，爐內(nèi)溫度變化如下圖1所示：

圖 1厚、薄壁鋁型材時(shí)效爐內(nèi)溫度變化曲線對比

由圖1可知，厚壁鋁型材到達(dá)保溫溫度的時(shí)間比薄壁鋁型材的要遲25~30分鐘。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，壁厚≥2.5mm的鋁型材時(shí)效時(shí)，保溫時(shí)間需要延長25~30分鐘。

2.2.3 時(shí)效設(shè)備的影響

制定出好的工藝參數(shù)的同時(shí)，還要有一套控溫準(zhǔn)確，保溫性能好的設(shè)備來做保證。因此，設(shè)備是否以良好的狀態(tài)運(yùn)行，是保證時(shí)效后鋁型材合格與否的關(guān)鍵因素之一。時(shí)效過程中最經(jīng)常出現(xiàn)的設(shè)備故障及造成影響如下表2所示：

表 2

為防止因設(shè)備故障而生產(chǎn)不合格品，時(shí)效工在責(zé)任爐的時(shí)效過程中，須定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況；維修工要定期對時(shí)效爐爐況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理；技術(shù)員定點(diǎn)、定時(shí)檢測溫控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，以保證時(shí)效爐處于正常工作狀態(tài)。

3 結(jié)語

針對6063合金在生產(chǎn)過程中鋁型材力學(xué)性能達(dá)不到要求的現(xiàn)象，現(xiàn)通過對生產(chǎn)實(shí)踐過程進(jìn)行分析總結(jié)，得出在擠壓、時(shí)效過程中影響鋁型材力學(xué)性能的幾個(gè)關(guān)鍵因素。在鋁型材擠壓、時(shí)效過程中，影響型材硬度的因素很多。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果出現(xiàn)時(shí)效后硬度不夠的問題，應(yīng)經(jīng)過分析抓住主要因素，并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，制定出最適宜的工藝參數(shù)和工藝條件，同時(shí)一定要嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，以杜絕硬度不夠鋁型材的出現(xiàn)。

經(jīng)淬火自然時(shí)效后的鋁合金（如鋁－銅）重新加熱到200～250℃，然后快冷到室溫，則合金強(qiáng)度下降，重新變軟，性能恢復(fù)到剛淬火狀態(tài)；如在室溫下放置，則與新淬火合金一樣，仍能進(jìn)行正常的自然時(shí)效，這種現(xiàn)象稱為回歸現(xiàn)象。在理論上回歸處理不受處理次數(shù)的限制，但實(shí)際上，回歸處理時(shí)很難使析出相完全重溶，造成以后時(shí)效過程中析出相呈局部析出，使時(shí)效強(qiáng)化效果逐次減弱。同時(shí)在反復(fù)加熱過程中，固溶體晶粒有越來越大的趨勢，這對性能不利。因此回歸處理僅用于修理飛機(jī)用的鉚釘合金，即可利用這一現(xiàn)象，隨時(shí)進(jìn)行鉚接，而對其它鋁合金很少有使用價(jià)值。 時(shí)效是提高可熱處理強(qiáng)化鋁合金力學(xué)性能的重要手段，只有摸清了時(shí)效強(qiáng)化的規(guī)律及其對于不同合金組織與性能的影響，我們才能利用這一工藝來提高鋁合金的綜合性能，以獲得預(yù)期的效果。