6063鋁合金系A(chǔ)I—Mg—Si系列可熱處理強(qiáng)化型鋁合金，塑性高，可高速擠壓成斷面復(fù)雜、壁厚各異的型材。淬火溫度寬，淬火敏感性低．可實(shí)現(xiàn)在線風(fēng)冷強(qiáng)制淬火，經(jīng)人工時(shí)效后有中等強(qiáng)度。擠壓后型材表面光潔，極易陽極氧化和著色，還可生產(chǎn)電泳、噴涂、氟碳噴漆、木紋、斷橋隔熱等型材，因此在建筑型材中具有壟斷地位，在我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是房地產(chǎn)市場的高速發(fā)展中得到極廣泛的應(yīng)用。
在Al-Mg-Si系合金中，主要強(qiáng)化相是Mg2Si，合金在淬火時(shí)，固溶于基體中的Mg2Si越多，時(shí)效后的型材強(qiáng)度就越高，反之，則越低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，鋁合金擠壓型材經(jīng)常出現(xiàn)硬度偏低或不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象出現(xiàn)。影響型材硬度強(qiáng)度的原因是多方面的（見魚骨圖），下面結(jié)合我廠的生產(chǎn)實(shí)際，從工藝、設(shè)備、操作等方面分析和總結(jié)影響6063鋁合金型材強(qiáng)度的因素及采取的措施。
1、6063鋁合金化學(xué)成分的控制
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3190-2008和公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對6063鋁合金的化學(xué)成分規(guī)定如表l所示。
表1
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元素 |
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
Ti |
其它 |
Al |
||
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單個(gè) |
合計(jì) |
|||||||||||
|
國標(biāo) |
0．2～0．6 |
≤O．35 |
≤O．10 |
≤O．10 |
O．45～O．9 |
≤O．10 |
≤0．10 |
≤O．10 |
≤O．05 |
≤0．15 |
余量 |
|
|
內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn) |
C棒 |
0．39～0．42 |
≤O．20 |
≤O．10 |
≤O．10 |
O．54～O．59 |
≤O．05 |
≤0．10 |
≤O．10 |
≤O．05 |
≤0．15 |
余量 |
|
B棒 |
0．39～0．42 |
≤O．30 |
≤O．10 |
≤O．10 |
O．54～O．59 |
≤O．05 |
≤0．10 |
≤O．10 |
≤O．05 |
≤0．15 |
余量 |
|
合金中Si含量的增加可以改善鑄造性能和焊接性能。當(dāng)Mg：Si<1．73時(shí)，合金中有過剩Si存在，它可以與鋁中的其它雜質(zhì)Fe、Mn等生成化合物，增加強(qiáng)化效果。因此對強(qiáng)度要求較高時(shí)，往往合金中控制過剩Si。但隨著合金中Mg2Si和過剩Si含量的增加．會使6063鋁合金型材抗腐蝕性能下降，同時(shí)過剩的Si會影響氧化著色效果。Mg和Si的比例主要根據(jù)對合金的要求和用途來選擇．“和平 ”公司6063鑄棒Mg：Si=1.38-1.40左右，其中Si過剩，有利于增強(qiáng)力學(xué)性能。
2、鑄棒均勻化退火
為了改善或消除在熔煉過程中形成的成分不均勻性(即成分偏析)，消除鑄棒在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并根據(jù)需要，改善鑄棒的內(nèi)部組織，需要對鑄棒進(jìn)行均勻化退火。
鑄造內(nèi)部成分不均勻不但影響型材的機(jī)械性能．也會影響型材的表面處理質(zhì)量。而鑄棒內(nèi)部的鑄造應(yīng)力會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。均勻化退火后不同的冷卻方式，在于有效地控制Mg2Si相的大小和分布狀態(tài)。從而達(dá)到控制強(qiáng)度的目的。通常在570～580℃保溫6～8 h。為了使Mg2Si相能以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)均勻分布在整個(gè)金屬基體中，鑄棒出爐后應(yīng)以較高的冷卻速度冷卻，可以用水冷或強(qiáng)制風(fēng)冷，切勿隨爐冷卻。
我公司大部分的鑄棒都是外購，并且大部分都是生產(chǎn)建筑型材，因此只有3000T擠壓機(jī)用的Φ254的鑄棒要求均勻化退火處理，其它棒徑的鑄棒都沒有均質(zhì)退火處理。我們可以采用相應(yīng)的對策：使用廂式鏈條加熱爐，將尾區(qū)(進(jìn)口區(qū))延長，并在爐子尾區(qū)和中區(qū)分別單獨(dú)設(shè)立溫度控制系統(tǒng)。該溫控區(qū)溫度設(shè)定為均質(zhì)溫度，將均質(zhì)和加熱放在鋁棒加熱爐內(nèi)同爐同步完成。彌補(bǔ)一部分由于鋁棒未均質(zhì)處理造成的擠壓工藝改變和對擠壓模具的傷害，同時(shí)控制好加熱爐出口鋁棒溫度，確保擠壓型材淬火溫度，進(jìn)而確保型材強(qiáng)度。
3、鑄棒加熱溫度及風(fēng)冷淬火
熱擠壓時(shí)鑄棒必須加熱，以使金屬具有較高的塑性，減少變形抗力，同時(shí)為型材在時(shí)效時(shí)獲得較好的機(jī)械性能創(chuàng)造條件。為了獲得較高的強(qiáng)度．應(yīng)選擇較高的擠壓溫度，但必須確保擠壓型材具有良好的表面質(zhì)量。一般控制鑄棒溫度在440～500℃之間，我們實(shí)測出擠壓型材的出口溫度控制在500～525℃之間。
6063淬火敏感性低．只要擠出型材溫度在500-525℃之間．盡快用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，即可阻止合金中強(qiáng)化相的析出，保持隨后時(shí)效強(qiáng)化的能力。只是實(shí)際生產(chǎn)中要注意兩點(diǎn)：一是風(fēng)機(jī)的數(shù)目和容量要足夠大，確保冷卻速度高于60℃／min；二是型材出模后要盡早開始強(qiáng)制冷卻，尤其對壁厚較厚(δ>2．5mm)的型材更要確保冷卻速度，使型材“淬透”。
如果鑄棒溫度低，或出料口風(fēng)機(jī)冷卻強(qiáng)度不夠甚至不開風(fēng)機(jī)，型材淬火效果很差，即使人工時(shí)效溫度很高（205℃）保溫時(shí)間很長（8h），型材力學(xué)性能都不能達(dá)到要求，甚至出現(xiàn)打不出硬度的結(jié)果。
4、鋁型材的裝框、時(shí)效
型材裝框要求通風(fēng)、壁厚差別大的不能混裝，幕墻型材和門窗型材要分開裝框，隔熱型材和非隔熱型材要分開裝框，不同合金狀態(tài)的型材不能混裝。
時(shí)效的目的是為了獲得符合標(biāo)準(zhǔn)或用戶需要的機(jī)械性能。性能指標(biāo)主要有：抗拉強(qiáng)度σb，屈服強(qiáng)度σ0．2，延伸率δ，韋氏硬度HW。這些指標(biāo)實(shí)際上是鋁合金型材在使用過程中承受各種應(yīng)力的能力的代用特性。
在制定時(shí)效工藝參數(shù)時(shí)，要綜合考慮幾個(gè)方面的囚素：一是6063合金成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的選擇，它會使強(qiáng)化相Mg2Si的含量不相同，對時(shí)效工藝有影響，二是生產(chǎn)調(diào)度和“停放時(shí)間”的控制；三是時(shí)效爐型不同．主要是時(shí)效爐循環(huán)方式、爐內(nèi)溫度均勻性、密封性能及爐子處理量不同，工藝參數(shù)的選擇也會有所不同。
在生產(chǎn)實(shí)際中，針對不同的時(shí)效爐，在6063-T5合金成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)相對固定的情況下，隔熱型材一般采用175±5℃保溫2小時(shí)，非隔熱型材采用195±5℃保溫2小時(shí)的時(shí)效工藝。對溫控失靈，循環(huán)風(fēng)機(jī)壞．熱電偶損壞，密封不良，過時(shí)效等原因造成強(qiáng)度指標(biāo)異常的型材必須采用返工返修或報(bào)廢等措施進(jìn)行控制，杜絕流入下一道工序，確保成品型材強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到或滿足用戶需要。
5、結(jié)論
