1 前言

6063鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化的Al-Mg-Si系合金，主要合金元素為鎂和硅，具有優(yōu)良的擠壓性能、焊合性能、抗腐蝕性能、加工性能、韌性；同時(shí)易于拋光，表面處理種類繁多，是當(dāng)今世界最典型的應(yīng)用最廣泛的擠壓合金，主要用于建筑型材，工業(yè)型材及裝飾材。其主要特點(diǎn)是：1、可熱處理強(qiáng)化，沖擊韌性高，對(duì)缺口不敏感。T5狀態(tài)時(shí)其抗拉強(qiáng)度≥185MPa，屈服強(qiáng)度≥145MPa,延伸率≥12%，T6狀態(tài)時(shí)其抗拉強(qiáng)度≥240MPa，屈服強(qiáng)度≥215MPa，,延伸率≥12%。2、擠壓、焊合性能良好，具有較好的高溫成型性能，可以高速擠壓形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、中空的型材，其擠壓性為100。3、淬火敏感性低，淬火溫度范圍寬，溫度為520℃以上，冷卻速度≥7℃/s能夠達(dá)到淬火的目的，對(duì)于薄壁型材能夠在自熱冷卻或者風(fēng)冷的條件下實(shí)現(xiàn)在線淬火。4、加工后表面光潔，陽(yáng)極氧化性優(yōu)良。

2 汽車天窗導(dǎo)軌鋁型材的特點(diǎn)

汽車天窗導(dǎo)軌型材是汽車天窗的主要結(jié)構(gòu)部件，其產(chǎn)品性能直接影響天窗的使用壽命及駕駛的舒適性。天窗導(dǎo)軌的型材有有以下特點(diǎn)：1、產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)稱性差，懸臂大，配合尺寸多，壁厚一般小于3mm，產(chǎn)品擠壓難度系數(shù)大。（圖一所示）2、型材的機(jī)械滑槽多，尺寸要求嚴(yán)格，部分?jǐn)嗝娉叽绻畛^(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14846的超高精級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3、汽車天窗導(dǎo)軌型材安裝在天窗系統(tǒng)中，與車頂相配，屬于功能件。大部分型材需進(jìn)行沖壓、彎弧、時(shí)效、車銑等機(jī)械加工和熱處理。（圖二所示）4、汽車天窗導(dǎo)軌型材具有一定的抗腐蝕能力，要進(jìn)行陽(yáng)極氧化，電泳涂漆等表面處理。（圖二所示）

圖一 汽車天窗導(dǎo)軌鋁型材截面圖

圖二 汽車天窗導(dǎo)軌鋁型材機(jī)械加工圖

鑒于汽車天窗導(dǎo)軌的形狀結(jié)構(gòu)、后續(xù)機(jī)械加工和表面處理，一般采用6063和6060等擠壓性能、加工性能、抗腐蝕性能、陽(yáng)極氧化性能優(yōu)良的合金，且在擠壓過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)在線淬火，減少了生產(chǎn)工序，降低了生產(chǎn)成本。尤其是天窗導(dǎo)軌型材要與車頂相配，大部分天窗導(dǎo)軌型材要進(jìn)行彎弧加工，對(duì)其硬度有特殊要求，有的客戶要求每批次產(chǎn)品的硬度波動(dòng)控制在1HW的范圍內(nèi)。硬度的偏低、偏高、不穩(wěn)定會(huì)造成彎弧過(guò)程不穩(wěn)定，廢品率高，生產(chǎn)效率低。以下簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品硬度的控制。

3 汽車天窗導(dǎo)軌鋁材硬度的控制

3.1 鋁錠質(zhì)量和化學(xué)成分的控制

用于擠壓在線淬火的鋁合金錠壞必須具有良好的冶金質(zhì)量?；瘜W(xué)成分應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的性能和用途進(jìn)行配比；采用先進(jìn)的熔煉工藝，經(jīng)精煉、除氣、除渣、過(guò)濾及在線凈化處理，獲得優(yōu)質(zhì)的鋁溶體，采用先進(jìn)的鑄造工藝，獲得組織均勻細(xì)小、表面光潔、氣體和雜質(zhì)含量少的鑄錠。

6063的化學(xué)成分的范圍大，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。對(duì)此，我司根據(jù)產(chǎn)品的不同的性能要求和用途，在6063的標(biāo)準(zhǔn)中重新配制，制定符合要求的公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)（如表一）。

汽車天窗導(dǎo)軌鋁材質(zhì)量和化學(xué)成分的控制表一 

熔煉時(shí)嚴(yán)格控制熔煉溫度730℃左右，熔煉時(shí)間為2-3小時(shí)，精煉時(shí)間為10-15分鐘，熔煉過(guò)程中要充分?jǐn)嚢?，保證鋁液合金成分均勻。靜置20-30分鐘，澆鑄前要檢測(cè)鋁溶液的化學(xué)成分，確保其在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。澆鑄時(shí)控制好澆注溫度為690-710℃，澆鑄速度根據(jù)鑄棒的直徑制定相應(yīng)的工藝參數(shù)，在澆鑄過(guò)程中加入具有細(xì)化晶粒的鋁鈦硼絲，防止鑄棒組織疏松，開(kāi)裂，偏析等缺陷。

3.2 擠壓工藝的控制

為了保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，擠壓工藝的穩(wěn)定是先決條件。

一、確定產(chǎn)品的材質(zhì)，不得用錯(cuò)棒。比如我司曾經(jīng)發(fā)生圖紙技術(shù)要求用本廠6063D棒，硬度控制為8-10HW，結(jié)果生產(chǎn)時(shí)用本廠的6063B棒，時(shí)效后硬度為11-12HW，造成此產(chǎn)品的硬度偏高，客戶沖壓開(kāi)裂。我司還有一款產(chǎn)品，其技術(shù)要求如下：

 汽車天窗導(dǎo)軌鋁材擠壓工藝的控制

我司根據(jù)現(xiàn)有的時(shí)效工藝和生產(chǎn)狀況及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制定時(shí)效工藝為185℃/2h，同時(shí)對(duì)本廠6063A、6063B、6063D棒進(jìn)行時(shí)效驗(yàn)證，化學(xué)成分見(jiàn)表二，硬度及力學(xué)性能見(jiàn)表三

表二

表三

 汽車天窗導(dǎo)軌鋁材時(shí)效熱處理工藝的控制 

由此可見(jiàn)，在現(xiàn)有的鋁棒成分和時(shí)效工藝中能夠滿足產(chǎn)品的硬度要求，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

二、穩(wěn)定的棒溫、模溫，恒定的擠壓速度，特定的淬火方式。根據(jù)產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)、材質(zhì)及相關(guān)要求，制定合理的擠壓工藝參數(shù)及作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。我司有一款產(chǎn)品，客戶要求為6061—T6狀態(tài)，其硬度≥83Hba，客戶經(jīng)常投訴一批產(chǎn)品中有幾支產(chǎn)品硬度不達(dá)標(biāo)，經(jīng)過(guò)跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，每批次的第一、二個(gè)棒及設(shè)備故障等原因造成突然停機(jī)時(shí)導(dǎo)致的硬度不合格，原因分析為此產(chǎn)品壁厚很厚，淬火方式為水冷，擠壓機(jī)為16.5MN,裝卸模耗時(shí)長(zhǎng)，鋁棒過(guò)早下棒，鋁棒溫度偏低，造成產(chǎn)品硬度偏低，我司的解決方案是用鋁棒測(cè)溫儀檢測(cè)控制鋁棒溫度為500-520℃，棒溫過(guò)低則拔棒或提高加熱溫度，在模具裝好后方可下棒生產(chǎn)。同時(shí)在急停的情況下，此棒產(chǎn)品要特別標(biāo)識(shí)，在時(shí)效后對(duì)此產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。第三制定這個(gè)產(chǎn)品的工藝參數(shù)和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，發(fā)放到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。第四每個(gè)月對(duì)工藝進(jìn)行檢查，不按照制定的工藝及作業(yè)指導(dǎo)書(shū)生產(chǎn)的個(gè)人和班組進(jìn)行處罰。通過(guò)以上措施，問(wèn)題得到很好解決。

3.3 時(shí)效工藝的控制

6063合金是一種可熱處理強(qiáng)化鋁合金，通過(guò)時(shí)效的方法可以很大幅度的提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和硬度，我們把在一定的溫度下，保持一定的時(shí)間，過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解，引起鋁合金強(qiáng)度和硬度大幅度提高的熱處理過(guò)程稱為時(shí)效，時(shí)效可分為人工時(shí)效和自然時(shí)效。我司還對(duì)本廠時(shí)效工藝進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的驗(yàn)證，在保證擠壓工藝的一致性的同時(shí)，通過(guò)對(duì)同一型號(hào)及材質(zhì)的產(chǎn)品的不同時(shí)效溫度和時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試出一系列的工藝參數(shù)，制定時(shí)效工藝表格，指導(dǎo)生產(chǎn)時(shí)效，同時(shí)對(duì)時(shí)效爐定期的點(diǎn)檢和測(cè)試，保證時(shí)效爐的爐內(nèi)溫差在±5℃，在時(shí)效過(guò)程做好時(shí)效工藝記錄，確保時(shí)效爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證產(chǎn)品硬度的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

汽車天窗導(dǎo)軌型材的機(jī)械加工方法對(duì)材料的性能尤其是硬度的要求越來(lái)越高。本文介紹通過(guò)調(diào)整鋁合金的化學(xué)成分，擠壓工藝和熱處理工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料硬度的控制，以滿足客戶的機(jī)械加工需要。要實(shí)現(xiàn)汽車天窗導(dǎo)軌鋁型材硬度的控制，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)督和控制：

1、熔鑄的工藝、材料的化學(xué)成分。保證鑄棒的質(zhì)量。

2、擠壓工藝。嚴(yán)格控制擠壓棒溫、擠壓速度、出料口溫度、淬火方式。

3、熱處理工藝。制定產(chǎn)品的時(shí)效工藝參數(shù)。

4、設(shè)備儀器。對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢、校核、維修和更換，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

5、操作人員。對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，制定相關(guān)的工藝參數(shù)和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)及規(guī)章制度，規(guī)范員工操作，提高員工的質(zhì)量意識(shí)。