铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。　　铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 　　硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 　　沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。

6063铝合金型材的挤压、在线淬火和时效的工艺技术条件，采取控制铸棒加热温度：440-480℃;模具加热温度：450-480℃，模具加热时间小于5h;挤压筒加热温度460-500℃;挤压速度：12-18m/min;出料口温度510-550℃;冷却方式为在线风冷或水雾冷却;挤压型材在线淬火后进行时效处理：控制温度为200±5℃，保温时间：3h。6063铝合金的固溶处理与挤压过程相结合，可以避免晶粒长大，提高型材产品的物理机械性能。

铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和铝合金固溶炉体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。　　　　影响时效的因素　　　　1.从淬火到人工时效之间停留时间的影响研究发现，某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到较大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低10～20Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。　　　　2.合金化学成分的影响一种合金能　　　　否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，铝合金固熔炉且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝－硅、铝－锰、铝－镁、铝－锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝－铜合金，及三元合金或多元合金，如铝－镁－硅、铝－铜－镁－硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。

铝合金固熔炉影响时效的因素　　　　铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。　　　　铝合金时效强化原理　　　　铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。铝合金固熔炉在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。　　　　沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。　　　　影响时效的因素　　　　1、从淬火到人工时效之间停留时间的影响　　　　某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到较大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低10～20Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。　　　　2、合金化学成分的影响　　　　一种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝－硅、铝－锰、铝－镁、铝－锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝－铜合金，及三元合金或多元合金，如铝－镁－硅、铝－铜－镁－硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。　　　　3、铝合金的固溶处理工艺影响　　　　为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得较大过饱和度的均匀固溶体。另外在铝合金固熔炉冷却过程不析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。

连续式铝合金淬火炉适用于对大、中型铝合金产品零部件的固溶处理及时效处理。本设备专供铝铸件、型材大批量固熔、时效热处理。本设备与电气控制配套使用，具有很高的自动化程度。　　　 连续式铝合金淬火炉是由加热炉罩和移动式底架组成的。方形（或圆形）炉罩顶装有起重机，通过链条和挂钩可将料筐吊至炉膛。炉罩由型钢支起，底部有气动（或电动）操作的炉门。位于炉罩下方的底架可沿轨道移动、定位，底架上面载有淬火水槽和料筐。生产时，将底架上的料筐移至炉罩正下方，打开炉门，放下链条及挂钩将料筐吊入炉膛，关闭炉门后进行加热。淬火是地，先将底架上的水槽移至炉罩正下方，然后打开炉门，放下链条，将料筐（工件）淬入水中。　　　　连续式铝合金淬火炉主要技术特点：　　　　本电炉主要由炉体（包括炉门）、炉衬、炉门升降、炉车、炉　　　　车传动机构、电加热装置、温度控制及记录系统等主要部分组成。　　　　具体可根据用户要求定制　　　　连续式铝合金淬火炉工作原理：　　　　在淬火中冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小,组织应力随尺寸的增大而增加,较后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂的可靠原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的裂纹,虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因而没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。为了避免这类裂纹产生，往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织,而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和较终抑制淬裂的目的。

一：正向挤压(正挤压)　　　　挤压过程中制品流出方向与挤压轴运动方向相同的挤压方法称为正挤压，如图1-2a所示。正挤压是较基本的挤压方法，以其技术成熟、工艺操作简单、生产灵活性大、可获得优良表面的制品等特点，成为铝及铝合金材料成形加工中较广泛使用的方法之一。正挤压又可按照图1一所示的其他分类方法进一步细分，如分为平面变形挤压、轴对称变形挤压和一般三维变形挤压，或分为冷挤压、温挤压和热挤压等。　　　　正挤压的基本特征是，挤压时坯料与挤压筒之间产生相对滑动，存在有很大的外摩擦，且在大多数情况下，这种摩擦是有害的，它使金属流速不均匀，从而给挤压制品的品质带来不利影响，导致挤压制品头部与尾部、表层部与中心部的组织性能不均匀;使挤压能耗增加，一般情况下挤压筒内表面上的摩擦能耗占挤压能耗的30%--40%,甚至更高;由于强烈的摩擦发热作用，限制了铝及铝合金中低熔点合金挤压速度的提高，加快了挤压模具的磨损。　　　　二：反向挤压(反挤压)　　　　金属挤压时制品流出方向与挤压轴运动方向相反的挤压，称为反挤压，如图在1-2b所示。反挤压主要用于铝及铝合金(其中以高强度铝合金的应用相对较多)管材和型棒材热挤压成形，以及各种铝合金材料零部件的冷挤压成形。反挤压时，金属坯料与挤压筒之间无相对滑动，所需挤压力小，挤压能耗较低，因而在同样能力的设备七，反挤压可以实现更大变形程度的挤压变形，或挤压变形抗力更高的合金。与正挤压不同，反挤压时金属流动主要集中在模孔附近的区域，因而沿制品长度方向金属的变形较均匀。但是，反挤压技术和操作较为复杂，问隙时间较正挤压长，挤压制品的表面品质难以控制，需要专用的挤压设备和工具等，反挤压的应用受到一定局限。但近年来，随着专用反挤压机的研制成功和工模具技术的发展，铝合金的反挤压获得了越来越广泛的应用。2.3复合挤压法　　　　复合挤压法将正向挤压法和反向挤压法的特点结合起来，生产断面形状为圆形、方形、六方形、齿形、花瓣形的双杯类、杯杆类和杆杆类挤压件，也可以制造等断面的不对称挤压件。复合挤压法是正挤压时使锭坯的一部分金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同，而另一部分金属的流动方向与挤压轴的运动方向相反。

摘要：介绍铝合金精密挤压的特点和技术要求，以及一些小型精密铝合金型材实例 　　关键词：铝合金；精密挤压；技术要求 　　现代许多工业设备仪器如精密仪器、弱电设备中的部分零件要求小型的、薄壁的、断面尺寸非常准确的铝型材，对其尺寸公差要求非常严格。型材的壁厚较小的只有0.4 mm，其公差要求为±0.04mm。挤压生产过程对设备、工模具、工艺要求相当严格。通常把这种挤压技术称为精密挤压 【1-3】。 　　1 精密铝挤压型材实例 　　有一些小型精密铝型材的公差比JIS标准中特殊级的公差还小一半以上，一般精密铝型材要求的尺寸公差在±0.04～±0.07mm之间。部分小型精密挤压铝型材的断面示于图1。 2008_10/temp_08102309374658.jpg"> 　　图1 小型精密铝型材断面举例 　　电位差计用的精密铝型材断面为“︼”型材重量30 g／m，断面尺寸公差范围为±0 07 mm。织机用的精密铝型材断面为“■”，断面尺寸公差为±0.04mm，角度偏差小于0.5°，弯曲度为0.83×L。 　　A1050、A1100、A3003、A6061、A6063（低、中强度合金）小型精密挤压型材的较小壁厚0.5mm，较小断面积20mm2。A5083、A2024、A7075、（中、高强度铝合金）小型精密挤压型材的较小壁厚0.9mm，较小断面积110mm2。 　　小型精密铝型材尺寸公差举例如图2所示。　　图2 精密铝型材尺寸公差举例　　尺寸/mm 尺寸允许公差/mm 　　JIS特殊级 小型、精密 　　A 2.54 ±0.15 ±0.07 　　B 1.78 ±0.15 ±0.07 　　C 3.23 ±0.19 ±0.07 　　2 精密挤压技术要求 　　一般说，铝合金热挤压变形程度大，挤压温度和速度的变化、挤压设备的对中性、工模具的变形等都容易对型材尺寸的精度产生影响，而且它们相互影响因素很难克服。图3列出精密挤压的影响因素。    　2.1 对工模具的要求 　　模具是影响挤压制品尺寸精度较直接的因素，要保证挤压制品在生产中断面尺寸不变或变化很小，必须使模具的刚性、耐热性、耐磨性达到一定的要求。　　图3  挤压型材精度影响因素 　　首先要保证模具在高温高压下不易变形，有很高的耐热性，对精密挤压而言更为严格，要求在工作温度（500℃左右）下，模具材料的屈服强度不小于1200N/mm2。其次需要有高的耐磨性，这主要决定于氮化层硬度和厚度，一般要求氮化层的硬度在1150HV以上，氮化层深度在0.25 mm～0.45mm之间，而氮化后模具尺寸的变化应在0.02mm以内。 　　对于断面有悬壁的实心型材和空心型材，还要考虑模具的弹性变形，为了使模具保证一定的刚度，可以考虑适当增加模具的厚度或配形状相似的专用垫。 　　为控制型材开口尺寸的变化，可以在模子上开导流槽来控制金属的流动，如图4所示。　　图4 模子上开导流槽 　　2．2 对挤压工艺要求 　　挤压方法对制品的精度有影响。正向挤压一般容易出现前端（开始挤出部分）比后端的壁厚较大的现象，反向挤压制品的前后端壁厚变化很小，如图5所示。因此采用反相挤压较容易控制制品尺寸的精度。 　　挤压制品在热状态下冷却会产生收缩变形．其变形量S%为： 　　沿挤压方向的位置／m　　图5 A7075合金挤压型材的尺寸变化　　式中：　　s％——收缩率；　　lt——热状态的断面尺寸；　　l0——冷却后的断面尺寸；　　a——热膨胀系数；　　Te——挤压温度；　　Ts——周围环境温度。　　由（l）式可知，温度的变化会引起制品尺寸的变化，温度变化越大，其变形量越大，因此要保证制品尺寸的准确，挤压机应有Tips控制系统（等温挤压系统）。即采用等温挤压。如挤压机没有这种装置，对铝棒可采用梯度加热，做到近似等温挤压，总之要保证制品前后端温度一致或相差较小。　　另外，从（1）式可以看出，挤压温度越高，产生的变形越大，因此在保证制品力学性能情况下，尽可能来用较低的挤压温度。　　挤压速度的变化也会使制品的尺寸发生变化，特别是有开口的制品易引起开口尺寸的变化，应采用等速挤压、现代挤压机一般都有Fi控制系统（等速挤压控制系统）。　　制品从挤压模孔出来的冷却至关重要，必须保持均匀、恒定的冷却速度，使制品的收缩保持一致。　　2.3 对设备的要求　　挤压机的品质影响挤压制品的精度。一般要求挤压机张力柱为预应力的整体结构，设备的刚度和对中性要好，一般挤压轴、挤压筒、模具、送料机械手之间较大允许偏差小于1.5mm，通常控制在1.2mm以内。对于精密挤压而言，模具、挤压筒、挤压杆中心偏差应小于0.2mm用于精密挤压的挤压机应有等温挤压控制系统和等速挤压控制系统，至少应有等速挤压控制。 　　除此之外，模具应有冷却装置，确保模具在一定温度下的刚性、耐磨性和尺寸的稳定性。　　2.4 对铸棒材质的要求 　　铸棒的成分、组织不均匀，有夹杂、偏析、晶粒粗大等缺陷都会影响金属的流动和变形，使制品的尺寸发生变异。对于精密挤压而言，对铸棒的材质要求更为严格，必须经过均匀化处理，晶粒应控制在一级以内。 　　3 结束语 　　精密挤压是一项综合性技术。要求模具的材质、设计、制造非常严格；挤压机必须是先进的设备；根据不同的制品断面选择不同的挤压方法和工艺；铝棒需经均匀化处理，其组织、性能必须均匀。只有这样才能满足精密挤压的要求。

分类一：按管材的壁厚分    可分为：薄壁管和厚壁管。     分类二：按按规格为    可分为：大径后壁管，大径薄壁管和小径薄壁管。     分类三：按断面变化情况分    可分为： 恒断面管和变断面管材。     分类四：按生产方法分    可分为：热挤压管、冷挤压管、康福姆挤压管、热轧管、冷轧管、冷拉管、旋压管、冷弯管、焊接管、螺旋管、盘管拉伸管、双金属管、粘接管等。     分类五：按用途分    可分为：军用和民用导管、壳体管、容器管、钻探管、套管、波导管、散热管、汽车岐管、冷凝管、蒸发器管、喷嘴管、农业灌溉管、旗杆、电线杆、集电弓杆等。     分类六：按铝型材面积形状分    可分为：圆形管、椭圆形管、滴形管、扁圆管、方形管，矩形管、六角形管、八角形管、五角形管、梯形管、带筋管及其他异形管。

铝合金热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间和延长而增高，但塑性降低。这个过程就称时效。时效过程中使合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。

铝揉捏型材时效时应留意以下六个事项 　　（一）铝型材时效时尽量依照原料，厚薄，巨细，硬度要求，功能要求相同类似的铝合金型材放置同一炉中进行时效处理。时效的铝型材要严厉依照该炉型材相对应的时效工艺进行严厉操作，不得私行更改，不得敷衍塞责。 　　（二）留意调查循环风机，循环冷却水工作，密切留意调查焚烧加热状况，炉内升温差错状况，炉内升温速度状况，保温状况，并留意炉门的升降安全和密封性。 　　（三）高温焚烧环境下留意油，气的走漏状况，通风状况，留意安全。 　　（四）吊运装卸料框留意坠料，留意行车及料框同本身的安全间隔。 　　（五）铝材时效炉内禁止停留人员，有必要进入炉内作业时一定要做好相应的维护，并有必要有成年人在外调查维护。炉内根绝可燃易爆物携入，禁止用作烘烤，取暖，睡觉等非生产性用处。 　　（六）不同后加工要求的型材不得并料并框，应根据后加工要求连同流程卡（制作传票）别离转入各生产部门。照实做好工序各表单记载，以便核对。交接班要当面告知清楚当班状况。

合金 挤压性指数(6063=100) 可否挤压空心型材 典型状态1100 150 可 H1121200 140 可 H1122014 20 不可 T42017 20 不可 T42024 15 不可 T43003 110 可 H1123203 110 可 H1125A06 9 不可 H1125454 40 不可 H1125083 20 不可 H1126061 65 可 T66N01 70 可 T56063 100 可 T57003 50 可 T57N01 40 可 T57075 10 不可 T6511

挤压比extrusion ratio是铝型材挤压生产中用于表示铝合金变形量大小的参数,也叫挤压系数。　　铝型材挤压比的计算公式:挤压前的制品的总横断面积mm2/挤压后的制品的总横断面积mm2。　　因而，挤压比同变形程度有如下关系:　　1、当其他条件相同时，当挤压比增大时，金属流出模孔的困难程度会增大，挤压力也增大。　　2、当其他条件相同时，挤压比增大，挤压时锭坯外层金属向模孔流动的阻力也增大，因此使内外部金属流动速度差增大，变形不均匀。　　3、当挤压比增加到一定程度后，剪切变形深入到内部，变形开始向均匀方向转化。研究证明，当挤压变形程度。达到85%~90%时，挤压金属流动均匀，制品内外层的力学性能也趋于均匀。　　挤压比的选择与合金种类、挤压方法、产品性能、挤压机能力、挤压筒内径及锭坯长度等因素有关。如果该值选用过大，挤压机会因挤压力过大而发生“闷车”，使挤压过程不能正常进行，甚至损坏工具，影响生产率。如果该值选用过小，挤压设备的能力不能得到充分利用，也不利于获得组织和性能均匀的制品。　　挤压比一般应满足下列要求:　　一次挤压的棒、型材：8一12　　轧制、拉拔、锻造用毛坯：5　　二次挤压用毛坯不限

1、2XXX系列合金：螺丝制造、航空机体、卡车骨架、塑料铸模及锻造缸头。 　　2、6XXX系列合金：门窗、家具、建筑装饰用棒及线、机械零件、道路车辆、切削加工材。　　　　6061Fe含量较高,所以硬度较大.适合于做工业形材；　　　　6463Mg含量较高,所以美观光泽度高；　　　　6063Cu含量较高,所以传导性较高.含铜量的大小将直接影响到导电率的好坏和散热片的散热效果。　　　　3、7XXX系列合金：高强度熔接构造物、卡车车体、铁路车辆、冷冻设备、航空器构造体、国防用零件　　　　4、其他(1XXX、3XXX、4XXX、5XXX、8XXX)：电线板金制品及食品设备之板材等五金及电工器材。

铝合金拉杆零件材料为 2A50(LD5) 合金，属于 A1-Mg-Si-Cu系，具有良好的锻造性能，在热态下易变形，且抗蚀性能、焊接性能和切削性能良好，中等强度，塑性很好闭。在生产过程中，将圆柱形毛坯表面涂上水剂石墨，然后感应加热至490℃，放入组合凹模的模具中挤压成形。工作前把模具预热至250℃左右，每次挤压前，需向模腔喷洒润滑剂。挤压变形后可进行固溶时效热处理，以提高其硬度，固溶温度为 (515±5)℃，时间为3h，时效温度为(160±5) ℃，时间为5h。 　　拉杆挤压可以采用正挤压或反挤压的方法成形杆部。由于拉杆变形程度大，且杆部长径比大于7，正挤压时，金属的流动方向与凸模运动方向相同，坯料与凹模之间存在摩擦力，则挤压力中不仅有变形力，还包括该摩擦力。在坯料与凹模温度过高及润滑不良时，因坯料与凹模之间有相对运动，会进一步增大挤压力。由于该零件的杆部较长，直接顶出时容易失稳弯曲.若间接顶出模具结构复杂，操作困难加。 　　采用一次复合挤压成形工艺，即杆部反挤头部正挤的复合挤压成形工艺可以解决上述问题，其工艺流程如图2所示。由于采用了杆部反挤，坯料与凹模之间无相对运动产生的摩擦力，从而降低了挤压力。该方案模具结构简单，生产效率高 YA23-315四柱式万能液压机活动横梁到工作台面距离为1250mm，行程长，凸模设计为中空结构，成形杆部的模腔在凸模上，可以完成脱模。拉杆热挤压工艺的生产过程是 :下料-加热-挤压-热处理-精加工。 　　高压开关产品零件品种多、改型频繁，拉杆是 LW8-35SF6型户外断路器中的关键零件，要求具有较高的导电、导热性能和良好的力学性能，以降低能耗和提高产品的可靠性铝合金材料不仅导电导热性好、力学性能优良，而且比强度高、密度小，因而在高压电器零部件的制造中，除采用铜及其合金外，大量采用铝合金。研究表明，对于综合性能要求较高的一类功能件，如拉杆、接头、导体、触头座等，一般采用铝合金挤压棒 (管)经切削加工制成，2A50 合金就是其中常用材料之一。2A50合金在热态下具有良好的可塑性，可通过铸造、挤压等变形工艺改善组织，提高性能，且可以热处理强化，工艺性较好，因而成为高压开关类零部件的首选材料。 　　拉杆的挤压件传统上采用棒料直接切削加工而成，材料的利用率一般在 16%-40%，浪费严重、效率低。新工艺采用杆部反挤头部正挤的复合热挤压方法，能使坯料尺寸精度大幅度提高，毛坯重量减轻72%以上，产品的导电率、硬度及强度等完全达到设计标准。

6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下，成品率降低，生产成本增加，效益下降，最终导致企业的市场竞争能力下降。因此，从根源上着手解决6063铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。　　笔者根据多年的铝型材生产实践，在此对6063铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法作一总结，和众多同行交流，以期相互促进。　　1、划、擦、碰伤　　划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。　　1.1主要原因　　①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时，铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒，在挤压过程中金属流经工作带时，这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤，最终对型材表面造成划伤；　　②模具型腔或工作带上有杂物，模具工作带硬度较低，使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材；　　③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物，当其与型材接触时对型材表面造成划伤；　　④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时，由于速度过快造成型材碰伤；　　⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤；　　⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。　　1.2解决办法　　①加强对铸锭质量的控制；　　②提高修模质量，模具定期氮化并严格执行氮化工艺；　　③用软质毛毡将型材与辅具隔离，尽量减少型材与辅具的接触损伤；　　④生产中要轻拿轻放，尽量避免随意拖动或翻动型材；　　⑤在料框中合理摆放型材，尽量避免相互摩擦。　　2、机械性能不合格　　2.1主要原因　　①挤压时温度过低，挤压速度太慢，型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度，起不到固溶强化作用；　　②型材出口处风机少，风量不够，导致冷却速度慢，不能使型材在最短的时间内降到200℃以下，使粗大的Mg2Si过早析出，从而使固溶相减少，影响了型材热处理后的机械性能；　　③铸锭成分不合格，铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求；　　④铸锭未均匀化处理，使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶，造成固溶不充分而影响了产品性能；　　⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确，导致时效不充分或过时效。　　2.2解决办法　　①合理控制挤压温度和挤压速度，使型材在挤压机的出口温度保持在最低固溶温度以上；　　②强化风冷条件，有条件的工厂可安装雾化冷却装置，以期达到6063合金冷却梯度的最低要求；　　③加强铸锭的质量管理；　　④对铸锭进行均匀化处理；　　⑤合理确定时效工艺，正确安装热电偶，正确摆放型材以保证热风循环通畅。　　3、几何尺寸超差　　3.1主要原因　　①由于模具设计不合理或制造有误、挤压工艺不当、模具与挤压筒不对中、不合理润滑等，导致金属流动中各点流速相差过大，从而产生内应力致使型材变形；　　②由于牵引力过大或拉伸矫直量过大导致型材尺寸超差。　　3.2解决办法　　①合理设计模具，保证模具精度；　　②正确执行挤压工艺，合理设定挤压温度和挤压速度；　　③保证设备的对中性；　　④采用适中的牵引力，严格控制型材的拉伸矫直量。

可分为：薄壁管和厚壁管。　　　　分类二：按按规格为　　　　可分为：大径后壁管，大径薄壁管和小径薄壁管。　　　　分类三：按断面变化情况分　　　　可分为：恒断面管和变断面管材。　　　　分类四：按生产方法分　　　　可分为：热挤压管、冷挤压管、康福姆挤压管、热轧管、冷轧管、冷拉管、旋压管、冷弯管、焊接管、螺旋管、盘管拉伸管、双金属管、粘接管等。　　　　分类五：按用途分　　　　可分为：军用和民用导管、壳体管、容器管、钻探管、套管、波导管、散热管、汽车岐管、冷凝管、蒸发器管、喷嘴管、农业灌溉管、旗杆、电线杆、集电弓杆等。　　　　分类六：按铝型材面积形状分　　　　可分为：圆形管、椭圆形管、滴形管、扁圆管、方形管，矩形管、六角形管、八角形管、五角形管、梯形管、带筋管及其他异形管。

棒材直径/㎜ 模孔数n 挤压筒直径/㎜ 挤压系数λ 填充系数κ 残料高度H1/㎜ 压出长度L出/㎜ 铸锭尺寸Do×Lo/㎜×㎜6 10 115 36.74 1.06 41 7550 112×26025 4 200 16 1.09 78 7559 192×60030 2 170 16.06 1.1 71 7620 162×60040 1 170 18.06 1.1 62 8731 162×60060 3 360 12 1.06 98 9013 350×900100 1 360 12.96 1.06 96 9760 350×900150 1 420 7.84 1.08 111 5663 405×900200 1 500 6.25 1.08 101 5156 482×1000250 1 650 6.76 1.08 120 8576 625×1500300 1 800 7.11 1.08 150 8808 770×1500

铝揉捏型材时效时应留意以下六个事项　　(一)铝型材时效时尽量依照原料，厚薄，巨细，硬度要求，功能要求相同类似的铝合金型材放置同一炉中进行时效处理。时效的铝型材要严厉依照该炉型材相对应的时效工艺进行严厉操作，不得私行更改，不得敷衍塞责。　　(二)留意调查循环风机，循环冷却水工作，密切留意调查焚烧加热状况，炉内升温差错状况，炉内升温速度状况，保温状况，并留意炉门的升降安全和密封性。　　(三)高温焚烧环境下留意油，气的走漏状况，通风状况，留意安全。　　(四)吊运装卸料框留意坠料，留意行车及料框同本身的安全间隔。　　(五)铝材时效炉内禁止停留人员，有必要进入炉内作业时一定要做好相应的维护，并有必要有成年人在外调查维护。炉内根绝可燃易爆物携入，禁止用作烘烤，取暖，睡觉等非生产性用处。　　(六)不同后加工要求的型材不得并料并框，应根据后加工要求连同流程卡(制作传票)别离转入各生产部门。照实做好工序各表单记载，以便核对。交接班要当面告知清楚当班状况。

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按管材的壁厚可分为薄壁管和厚壁管。　　　　按规格可分为　　　　大径后壁管，大径薄壁管和小径薄壁管。按面积形状可分为圆形管、椭圆形管、滴形管、扁圆管、方形管，矩形管、六角形管、八角形管、五角形管、梯形管、带筋管及其他异形管。沿长度方向上断面变化情况可分为恒断面管和变断面管材。　　　　按生产方法可分为　　　　热挤压管、冷挤压管、康福姆挤压管、热轧管、冷轧管、冷拉管、旋压管、冷弯管、焊接管、螺旋管、盘管拉伸管、双金属管、粘接管等。　　　　按用途可分为　　　　军用和民用导管、壳体管、容器管、钻探管、套管、波导管、散热管、汽车岐管、冷凝管、蒸发器管、喷嘴管、农业灌溉管、旗杆、电线杆、集电弓杆以及其他各种结构件管和装饰管、生活用品管等。

现在，国内卡丁车(相似碰碰车)都从国外进口，其间铝合金车轮是一个重要零件。曩昔，国外选用压力铸造出产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特色和功能要求，怎么进步其产品质量、下降原材料耗费、节约能源、进步劳动出产率及下降铸件本钱，是当时出产中的要害。从研发的状况可知，选用揉捏铸造替代压力铸造是往后制作铝合金车轮卓有成效的工艺。　　1　车轮材料、要求及铸件规划 　　图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不只有较高的功能要求，并且形状非常杂乱。图1　车轮零件图 　　车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其他为Al。力学功能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。 　　该车轮内外形的尺度精度较高，都应加放加工余量及余块。按揉捏铸造工艺的要求，把形状杂乱的车轮零件图规划如图2所示的铸件图。 　　由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把本来的阶梯轴孔规划成圆柱形中心孔，其直径为φ30 mm，内壁斜度为3°［1］。图2　车轮铸件图 　　2　模具结构及规划参数［1］ 2.1　揉捏铸造模具结构 　　铝合金车轮揉捏铸造的模具结构如图3所示。它首要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模别离固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固鄙人模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上施行敞开及闭合。图3　车轮揉捏铸造模具 　　1.上模板 2.凸模固定板 3.凸 模 4.导 柱 5.右凹模 6.右凹模动模板 　　7.垫 板 8.下模板 9.顶杆镶块 10.左凹模 11.左凹模定模板 　　选用2000 kN油压机改装进行揉捏铸造，其作业进程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以必定速度向下挤入型腔，压力达必定数值后保压；铝合金凝结后卸压，凸模经过作业缸的回程向上移动，顶杆镶块经过下顶缸从铸件内向下退出，直到悉数脱离铸件之后，再用侧缸敞开右凹模，取出铸件。 　　2.2　模具规划的首要参数 　　(1) 空隙　凸模与左、右凹模之间的空隙要恰当。过小则因凸模与凹模的安装差错而相碰或咬住；过大则合金熔液经过空隙喷出，构成事端；或许在空隙中发生纵向毛剌，减小加压作用，阻止卸料。合理的空隙与加压开端时刻、加压速度、压力巨细、工件尺度及金属材料有关。依据实践出产经历，单边空隙取0.1 mm。 　　(2) 脱模斜度　合金熔液在凸模压力下凝结成铸件，冷却后紧包在凸模及顶杆镶块上。为了便于凸模及顶杆镶块脱出，故在凸模及顶杆镶块上设有3°的脱模斜度。因为铸件外形呈圆状，且分在左、右两片凹模，只需右凹模向右移动必定间隔，铸件就易从左凹模取出，故不用设置脱模斜度。 　　(3) 排气　在左、右两片凹模彻底闭合后，合金熔液因缓慢地浇入型腔，型腔中气体可根本排出。揉捏铸造时，留在凸模导向部分的少数气体，经过凸模与凹模之间的空隙排出。 　　(4) 模具材料　揉捏铸造是在必定的压力和必定的温度下进行的，不存在像压铸模那样遭到金属液的冲刷。作业压力比压铸时高，只需求模具在高温下有必定的抗压强度即可。别的，为了避免与合金熔液触摸的模具表面发生热疲惫裂纹，左右凹模、凸模及顶杆镶块均选用3Cr2W8V合金模具钢制作，热处理后硬度为HRC48～52，型腔表面进行软氮化处理。 　　3　揉捏铸造的工艺参数 　　揉捏铸造是铸锻结合的工艺，其出产工艺进程是：合金的熔化、模具的预备(整理、预热、喷涂润滑剂)、金属的浇注、液态金属的加压、压力的坚持、压力的去除及铸件的取出等。 　　为确保铸件质量，须合理挑选工艺参数［1～2］。 　　(1) 比压　压力巨细对铸件的物理力学功能、铸造缺点、安排、偏析、熔点及相平衡等都有直接影响。所以断定成形有必要的单位压力是很重要的。假如比压过小，铸件表面与内涵质量都不能到达技术指标；比压过大，对功能的进步不非常显着，还简单使模具损坏，且要求较大合模力的设备。揉捏铸造实验是在2 000 kN油压机上进行的。实验证明，适合于本铝合金车轮揉捏铸造的比压应在50～60 MPa范围内选取。 　　(2) 加压开端时刻　从车轮揉捏铸造实验的成果来看，其加压开端时的间隔时刻过长，铸件的强度及伸长率下降。现用的开端加压时刻是3～5 s，较为适宜。 　　(3) 加压速度　揉捏铸造要求必定的加压速度，在或许状况下，以加压速度快一点为好。加压速度快，则凸模能很快地将压力施加于金属上，便于成形、结晶和塑性变形。但也不宜过快，不然会使部分合金熔液的表面发生飞溅及涡流，使铸件发生缺点，以及在凸、凹模之间的空隙中流出过多的合金熔液，构成难以去除的纵向毛刺。因而，有必要使凸模缓慢地压入液态金属中。因为运用的油压机作业进给速度较慢，故使用作业行程的速度进行限制。 　　(4) 保压时刻　压力坚持时刻首要取决于铸件厚度，在确保成形和结晶凝结条件下，保压时刻以短为好。可是保压时刻过短，则铸件内部简单发生缩孔，假如保压时刻过长，则会延伸出产周期，添加变形抗力，下降模具运用寿命。 　　考虑本车轮的壁厚状况，揉捏铸造的保压时刻选用12 s左右。 　　(5) 模具预热温度　模具若不预热，合金熔液注入型腔后会很快凝结，导致来不及加压；但预热温度也不能过高，不然会延伸保压时刻，下降出产率，一起也不利于喷涂润滑剂。对本车轮揉捏铸造模具的预热温度为200～300℃，通常是用火油喷灯进行加热。 　　(6) 合金浇注温度　浇注温度过高或过低都对合金成形有显着影响。过低，合金极易凝结，所需单位压力大；过高，易发生缩孔。有必要指出，揉捏铸造合金的浇注温度要比砂型浇注温度高。一般期望把浇注温度控制在比较低的数值，因为揉捏铸造时期望消除气孔、缩孔和疏松。在浇注温度低时，气体易于从合金熔液内部逸出，很少留在金属中，易于消除气孔。此外，也可削减缩孔构成时机，一起因为浇注温度较低，金属溢出较少，可削减毛刺。对本车轮揉捏铸造的浇注温度选用720～740℃为较适宜。 　　(7) 润滑剂　润滑剂的作用是维护模具，进步铸件表面质量和便于从模具内取出铸件。选用机油石墨润滑剂，即5%的200～300意图石墨粉加入到95%机油中，拌和均匀即可。用喷喷涂在模具型腔表面上，其厚度为0.05～0.1 mm，过厚会影响铸件表面质量。 　　(8) 冷却　揉捏铸造卸压后，一般应当即脱模，故铸件的出模温度较高。为了避免高温的铸件空冷时在薄壁与厚壁的交界处发生裂纹，应将出模后的铸件当即放入砂堆中，待冷却到150℃以下时再取出空冷。

按挤压方向分：　　　　正向挤压　　　　反向挤压　　　　侧向挤压　　　　按变形特征分：　　　　平面变形挤压　　　　轴对称变形挤压　　　　一般三维变形挤压　　　　按润滑状态分：　　　　无润滑挤压（粘着摩擦挤压）　　　　润滑挤压（常规润滑挤压）　　　　玻璃润滑挤压　　　　理想润滑挤压（静液挤压）　　　　按挤压温度分：　　　　冷挤压　　　　温挤压　　　　热挤压　　　　按挤压速度分：　　　　低速挤压（普通挤压）　　　　高速挤压　　　　冲击挤压（超高速挤压）　　　　按模具种类或模具结构分　　　　平模挤压　　　　锥模挤压　　　　分流模挤压　　　　带穿孔针挤压（又可以分为固定针挤压和随动针挤压）　　　　按坯料形状或数目分：　　　　圆坯料挤压（圆挤压筒挤压）　　　　扁坯料挤压（扁挤压筒挤压）　　　　多坯料挤压　　　　复合坯料挤挤压　　　　按型材形状或数目分　　　　棒材挤压　　　　管材挤压　　　　实心型材挤压　　　　空心型材挤压　　　　变断面型材挤压　　　　单型材挤压（单孔模挤压）　　　　多型材挤压（多孔模挤压）

1 前言        6063铝合金是应用最广、用量最多的一种变形铝合金，被广泛应用于挤压建筑型材和工业型材。目前我国铝合金热变形挤压工艺已逐渐趋近成熟，但与国外发达国家相比依然存在很大差距。        随着材料加工向高速、节能、连续化方向发展，近年来很多铝材挤压生产厂家都希望采用低温快速挤压新技术。通常6063铝合金的挤压速度实心型材在15m/min-50m/min之间，空心型材在10m/min-35m/min之间，快速挤压是指挤压制品从模孔流出的速度在60m/min以上。        挤压速度过快制品表面会出现麻点、裂纹等的倾向，增加了金属变形的不均匀性，如何才能实现快速挤压的同时又保证制品质量呢？        2 实现快速挤压的条件        2.1 快速挤压模具的设计        和普通铝型材挤压模具相比，快速挤压要求模具分流孔大，即保证供料量充足；上模薄，即送料行程减短；模具工作带短，即铝与模具的阻力减小；随挤压过程的完成，变形区温度升高，而挤压速度越快，变形区温度升高得也越快，所以模具应该带有模具冷却系统，以保证挤压模具温度稳定，低温高速，实现快速挤压的同时也保证了模具的寿命和型材质量。另外，快速挤压模具材料性能要好。        铝合金铝棒的要求        对于快速挤压，铝棒的要求要高于普通挤压，铝棒必须全部均质，铝棒中不允许有油污、夹杂。合金的均质处理能提高挤压速度，同未均匀化处理的铸锭相比，大约可使挤压力降低6%-15%。对均热后快冷的铸锭，Mg2Si几乎能全部固溶于基体，过剩的Si也将固溶或以弥散析出的细小质点存在。        这样的铸锭可以在较低温度下快速挤压，并获得优良的力学性能和表面光亮度。镁一般控制在0.5%左右，Mg2Si总量控制在0.82%左右。当硅过剩0.01%时合金的力学性能σb约为218Mpa，已大大超过国家标准性能，并过剩硅从0.01%提高到0.13%，σb可提高到250Mpa，即提高14.6%。        要形成一定量的Mg2Si，必须首先考虑到Fe与Mn等杂质含量造成的硅损失，即要保证有一定量的过剩硅。为了使6063合金中的镁充分与硅匹配，实际配料时，必须有意识地使Mg：Si＜1.73。镁的过剩不仅削弱强化效果，而且又增加了产品成本。        2.3 挤压设备的要求        挤压机必须具备等速挤压和等压挤压的控制系统。近代技术的进步，挤压速度可以实现程序控制或模拟程序控制，同时也发展了等温挤压工艺和CADEX等新技术。        通过自动调节挤压速度来使变形区的温度保持在某一恒定范围内，可达到快速挤压而不产生裂纹的目的，而随挤压的进行，没有等温挤压的控制系统，高速挤压会使挤压实际温度大幅度增长，也就是说，没有等速挤压和等温挤压的控制系统，制品的出料速度不一致，挤压制品表面会出现波纹甚至裂纹的挤压缺陷，从而无法实现快速挤压。        2.4 出料方式的要求        制品从模具出料口流出后，为保证其能沿挤压中心线的纵向平衡而快速地前进，必须有牵引机牵引，最好是双牵引。没有牵引机牵引，快速流出的制品制品表面可能出现类似于水波纹的缺陷，或者会使制品局部弯折，甚至出料受阻。        3 快速挤压工艺        快速挤压的挤压速度一般可提高至一般挤压挤压速度的2-4倍，我公司通过一年多的努力，现在有少数模具挤压速度已达到60m/min以上，实现快速挤压。与一般挤压相比，快速挤压的工艺要求更加严格。        3.1 铝棒、模具、挤压筒的加温        为了提高生产效率，在工艺上可以采取很多措施。采用感应加热，沿铸锭长度方向上存在着温度梯度40-60℃（梯度加热），挤压时高温端朝挤压模，低温端朝挤压垫，以平衡一部分变形热。        对挤压生产来说，挤压温度是最基本的且最关键的工艺因素。挤压温度对产品质量、生产效率、模具寿命、能量消耗等都产生很大影响。挤压最重要的问题是金属温度的控制，从铝棒开始加热到挤压型材的淬火都要保证可溶解的相组织不从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出。        6063合金铝棒加热温度一般都设定在Mg2Si析出的温度范围内，加热的时间对Mg2Si的析出有重要的影响，采用快速加热可以大大减少可能析出的时间。铝棒加热温度一般平模设置为430-460℃，分流模设置为440-470℃，实现低温快速挤压。        模具加热炉定温：平模定温450-480℃；分流模460-495℃；平模和分流模混合加热定温460-495℃。        挤压筒的加热温度比铝棒温度低50℃左右，加热时逐步升到指定温度，使各部分温度均匀，挤压筒加热器内侧温度控制在380-420℃。外侧温度比内侧温度高，温差控制在50℃以内。        3.2 快速挤压过程工艺控制        低温快速挤压时指挤压温度低于450℃，而出料速度高于60m/min，即在保证型材出料口温度达到直接风冷淬火温度的条件下，尽量降低铝棒加热温度，通过提高挤压速度，使制品温度升高来补偿，以达到低温快速挤压的目的，这样既提高了生产效率，又节约了能源。        同普通挤压方法相比，低温快速挤压法具有其突出的有点：由于挤压时温度低，坯料加热时间相应缩短，同时变形速度快，坯料变形时间短，既节约能耗，又大大提高了生产效率。        棒长控制：采用长棒热剪，根据生产订单要求尽量加长铝棒的热剪长度，可在一定程度上提高挤压效率、提高成品率和节约成本。快速挤压用铝棒不允许有接棒，因为在铝棒接口处杂质元素和夹杂物等分布集中，制品表面质量会有缺陷；而且应力也分布集中，对快速挤压金属流动制品成型不利。        主系统压力的控制：系统压力过大会导致制品与模具之间的摩擦力增大，影响制品表面质量，严重时甚至损坏模具工作带。主系统压力一般要求≤21MPa。        出料方式的控制：采用双牵引机将挤压制品从出料口拉出，以保证制品出料能沿挤压中心线的纵向平衡而快速地前进，利用牵引力与挤压速度同步保证牵引机速度与挤压速度一致，型材出模孔后，一般皆用牵引机牵引。牵引机工作时在给挤压制品以一定的牵引张力，同时与制品流出速度同步移动。        使用牵引机的目的在于减轻多线挤压时长短不齐和抹伤，同时也可防止型材出模孔后扭拧、弯曲，给张力矫直带来麻烦。张力矫直除了可以使制品消除纵向形状不整外，还可以减少其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。        温度控制：6063铝型材机上淬火是为了将在高温下固溶于基体金属中的Mg2Si出模孔后经快速冷却到室温而被保留下来，冷却速度常和强化相含量成正比。6063合金可强化的最小的冷却速度为38℃/分。        根据现场检测，当挤速超过60m/min时，铝棒经挤压后在出料口温度可提高70℃以上。在挤压过程中，模具温度都升高，当模具超温时，模具退火，挤压模具容易变形，甚至影响模具的使用寿命，制品出料也不稳定。快速挤压过程中，模具升温必然比一般挤压模具升温速度要快，所以模具应该带有模具冷却系统，以保证挤压模具温度稳定。        近年来在国外用氮气或液氮冷却模具（挤压模）以增加挤压速度，提高模具寿命和改善型材表面质量。在挤压过程中将氮气引到挤压模出口处放出，可以使被冷却的制品急速收缩，冷却挤压模和变形区金属，使变形热被带走，同时模子出口处被氮的气氛所控制，减少了铝的氧化及氧化铝的粘接和堆积，所以氮气的冷却提高了制品的表面质量，可大大的提高挤压速度。        是最近发展的一种挤压新工艺，它挤压过程中的挤压温度、挤压速度和挤压力形成一个闭环系统，以最大限度地提高挤压速度和生产效率，同时保证最优良的性能。也可采用水冷模挤压，即在模子后端通水强制冷却，试验证明可以提高挤压速度30%-50%。        挤压速度控制：挤压速度对变形热效应、变形均匀性、再结晶和固溶过程、制品力学性能及制品表面质量均有重要影响。模具刚上机时，挤压速度设置不宜太快，等制品出料顺畅之后再慢慢加大挤压速度，最终达到快速挤压。        4、结束语        铝合金快速挤压是今后挤压的大趋势，只有实现快速挤压，提高产能、提高生产效率、降低能耗和节约成本，才能在行业中立于不败之地。本文只介绍了实现快速挤压的考虑方向与思路，具体的工艺范围在经阁公司是行之有效的，不同的设备、不同的操作人员、不同的地域等可能工艺范围会稍有改变，需要在不断的生产尝试中去改进工艺，最终实现快速挤压。

李世平　　摘要　6063合金挤压型材的力学性能和电化学性能除了与合金的化学成分有密切关系外，还与人工时效制度有较大关系。低温长时间时效和高温短时间时效使力学性能有较大提高，但却降低了合金的电化学性能。为了兼顾两种性能及确保生产效率，采用室温自然时效（停放）2h,再在195～205℃人工时效2h的时效制度是适宜的。　　关键词　6063铝合金　人工时效　过渡相　力学性能　电化学性能Effect of Artificial Aging Specification on Quality of 6063 Aluminium Alloy ProfileLi Shiping(Guizhou Aluminium Fabrication Plant,Guiyang,550005,China)　　Abstract　The mechanical properties and electro-chemical properties of 6063 aluminium alloy profile are effected by the chemical compositon and artificial aging specification.The optimal artificial aging specification is at room temperature for 2 h and then at 195～250℃for 2 h,which can assure two properties and high production efficiency.　　Keywords　6063 aluminium alloy；artificial aging；transition phase；mechanical properties；electro-chemical properties　　按GB/T3190-1996规定,6063（LD31）合金的化学成分如表1。为了兼顾力学性能和挤压性能，Mg2Si质量分数一般控制在0.7%左右。应控制w(Mg)/w(Si)=1.73。但是由于合金中存在杂质Fe,要消耗一部分Si,在生产实践中一般控制w(Mg)/w(Si)=1.1～1.3。表2是日本6063合金的化学成分（%）及合金硬度与w(Mg)/w(Si)的关系（195℃，时效2h）。表1　6063合金化学成分　　　　%主成分杂质其它杂质AlMgSiFeCuMnZnCrTi单个合计0.45～0.90.2～0.60.350.10.10.10.10.10.050.15余量 表2　日本6063合金化学成分及Mg/Si(w(Mg)/w(Si)）与型材硬度的关系合金SiMgFeCuZnMnCrTiMg/SiHVA0.390.480.110.010.010.010.010.00471.2368.9B0.400.530.170.010.020.010.000.00801.3371.9C0.440.480.250.020.030.020.010.00431.175.5 从表2可以看出，杂质Fe和Zn对合金的力学性能也有较大的影响，这是因为在合金中生成αFe2SiAl8(以前报道为Fe3SiAl12),βFeSiAl5(以前报道为Fe2Si2Al9)及T-Al2MgZn3等杂质相的缘故。这些杂质相都是硬的质点，位错不易切割，能够增强合金的力学性能，但却降低了合金的挤压性能（容易拉伤、划伤）、耐腐蚀性、电化学性能及着色材的颜色均匀性和光泽性。　　6063合金型材的性能除了与化学成分有关之外，还与热处理条件即人工时效有关。为了兼顾各种性能，本文结合合金的化学成分，着重研究了6063合金型材的人工时效机制及其对力学性能和电化学性能的影响。1　6063挤压型材的时效过程中力学性能变化　　6063合金在挤压变形出口处的温度一般是520～540℃，在变形程度较大或变形复杂的情况下，出口温度可达570～580℃。在这样的温度下Mg2Si强化相多数被溶解，随后经风淬冷却，产生溶质原子和空位双重过饱和的固溶体，又经过自然时效（100℃以下停放2h）形成球状GP区，其大小为10～60×10-10m。在100℃以下，时效几年才能长大到100×10-10m。因此必须进行人工时效（100℃以上）使饱和固溶体进一步分解脱溶。图1是在175℃、195℃、215℃下时效的型材力学性能与时效时间的变化曲线。从图1可以看出，低温时效的6063合金型材力学性能提高最大，但是所需要的时间较长，生产效率较低。另外还可以看出温度比时间的影响大得多。因此在人工时效过程中应该重点严格控制温度。图1　人工时效时间与强度的关系(B合金)2　w(Mg)/w(Si)、Fe、Zn在合金时效　　图2、3分别是6063合金中w(Mg)/w(Si)比值与杂质Fe对人工时效效果的影响。从图中可以看出w(Mg)/w(Si)对时效硬度的影响曲线有一个低谷点；而Fe则随其质量分数增加时效硬度也增加。在w(Mg)/w(Si)图2　合金中w(Mg)/w(Si)值对时效硬度的影响图3　合金中Fe的质量分数对时效硬度的影响3　人工时效对6063合金电化学性能的影响3.1　对导电率的影响　　合金的导电率一般为50%IACS左右。随着时效温度和时效时间增加导电率增加，而杂质Fe的质量分数及w(Mg)/w(Si)对它的影响较小，见图4和表3。6063合金的时效分解序列为：α固溶体→球状GP区→β"针状相→β’棒状相→β板状相（稳定相）。在低温、短时人工时效时，主要生成GP区β"相，由于它们微细、弥散分布，使自由电子运动的空隙较小，阻力大，电阻率增加。随着时效温度和时效时间增加，过渡相逐渐向粗大的β’、β相转变，而自由电子运动的空隙增加，阻力减小，因而导电率增加。而Fe、w(Mg)/w(Si)在时效过程中只影响相的组成，而不影响微细结构，因而对导电率影响甚微。图4　导电率与人工时效温度和时间的关系表3　6063合金w(Fe)和w(Mg)/w(Si)量对导电率的影响  序号175℃195℃215℃w（Fe）/％w（Mg）/（Si）2h5h2h5h2h5h150.25151.852.953.154.30.111.23249.85151.752.75.354.40.171.33349.850.751.652.552.754.10.251.13.2　对阳极氧化的影响　　合金的导电率对阳极氧化膜的生长有影响。随着导电率增加阳极氧化膜的重量减少，见图5。6063合金在时效过程中导电率是随着时效温度和时效时间增加而增加的，也就是说导电率随着合金中的Mg2Si相及杂质相析出、长大而增加，而耐电化学溶解和耐酸溶解腐蚀性却降低，因而膜的生成效率降低。过时效的型材不但力学性能降低，而且耐电化学和耐化学腐蚀性也降低。图5　合金导电率对阳极氧化膜生长的影响3.3　对阳极氧化膜和着色膜的光泽度的影响　　图6是阳极氧化膜的重量对光的反射率的影响。表4是人工时效温度和时效时间对阳极氧化膜和着色膜的光泽度的影响。可以看出，氧化膜和着色膜的光泽度（光反射率）是随着时效温度、时效时间的增加而减小的；也是随着合金中Fe的质量分数增加而减小的，并且其减小程度较温度和时间的大，而对着色膜的色调（L值）几乎没有影响。L值小，色调越暗。 图6　阳极氧化膜重量对光的反射率的影响表4　人工时效及合金成分对氧化和着色膜光泽度的影响时效条件175℃195℃215℃2h5h12h2h5h12h0.83h2h5hA氧化膜反射率/％14.313.310.511.59.48.710.610.57.6着色膜反射率/％7.06.25.25.94.94.95.25.24.1色调L值27.027.825.928.429.828.126.726.430.1氧化膜反射率/％10.17.96.78.25.24.96.06.06.0B着色膜反射率/％5.04.54.15.03.13.43.63.73.2色调L值25.526.527.529.629.830.329.329.438.4氧化膜反射率/％7.26.55.36.75.55.55.96.09.7C着色膜反射率/％3.64.13.44.03.03.24.13.53.4色调L值26.126.127.830.428.032.827.428.429.9一般认为阳极氧化膜越厚，对光的反射率越低，而图6中却是膜越重，对光的反射率越高，具有相反的结果。这是因为随着时效温度、时效时间及合金中Fe的质量分数增加，阳极氧化膜的耐蚀性降低，氧化膜变得疏松，致密度降低，重量相对减少，因而对光的反射率减小。　　另一方面，随着时效时间和时效温度增加，Mg2Si强化相由β"→β＇→β相转变，析出量增加并粗大。在阳极氧化中阻挡层变薄，氧化膜增厚，电容增加，着色等当点（着色离子刚析出所需时间）上升，因而着色浓，但光泽度降低。图7是Mg2Si析出形态与氧化膜的电容C及着色等当点tc的关系。

目前，大多数消费者在选购门窗时，对门窗五金件的知道缺乏，缺乏准确的判断力和满足的知道。可是，在门窗中，五金及配件的作用是必不可少的关键性部件，可以说，五金和配件是使用率较高的门窗部件，它的质量的好坏，关系着门窗的使用寿命，直接影响门窗的归纳质量。     可以说，门窗五金是整个门窗的核心，包含把手、锁心、合页等，每一个部件都作用重大。     门窗的使用寿命关键在于“五金”的养护。而对门窗五金的养护，关键在于以下4点：     1、不锈钢拉手及不锈钢其他“五金”可用亮洁剂擦洗，可增加亮光。     2、合页、吊轮、脚轮等活动部件在长期运动中可能会由于尘埃的粘附而降低功能，每半年摆布点一、两滴润滑油可坚持其顺利。     3、格外要注意拉手旋转拉伸的方向，忌用死力。尤其要教学孩童，不要悬吊在门把手上摇荡，既容易发生危险又可能对内门形成危害。     4、锁芯转动不行灵敏时，可从铅笔芯上刮下少量黑色粉末，轻吹入锁孔中。这是由于其间的石墨成分是极好的固体润滑剂。切忌滴入润滑油，由于这样会愈加容易粘附尘埃。

铜及铜合金揉捏     经过揉捏机能够加工铜及铜合金管材、棒材、线材和简略端面形状的型材，紫铜揉捏，加工的制品能够直接提供给用户运用.也能够作为冷轧、拉伸的坯料。在揉捏机上加工钢、镶及其合金的产品规格规模，首要取决于设备才能。我国铜制作厂的揉捏机多在10 MN以上，不同加工才能的揉捏机都有白己特定的揉捏规格规模。如巧-40 MN揉捏机加工管、棒材产品规格规模如表。紫铜揉捏       紫铜的导热性能好，能够选用快速加热削减级化程度，一般锭坯加热沮度翅过650℃后，铜的氧化将剧烈增强，在700一7500范田内，氧化程度将是500℃时的4一6倍，沮度在800-900℃时，将增至12一16倍。因而，决议紫钥的揉捏沮度，可根据揉捏机的才能，尽盘挑选较低的揉捏谧度，加热萦钥是不允许常开护门或将锭坯提早出炉。         紫铜的揉捏速度能够选用快速揉捏，金属活动的速度可达5 m/s，一般棒材的揉捏速度稍低于管材。   为避免氧化皮压人到制品中，揉捏萦俐一般要求运用平模，在揉捏过程中常常选用水冷和整理枯附在模子端面上的氧化皮.以及揉捏简中的残留俐皮和权化皮要逐根浦理，否则会形成制品的皮下搀杂和表面起皮，揉捏大直径管材时特别简单呈现这类间题。紫铜加工能够选用水封揉捏.进步其制品的表面质且。

铝合金挤压淬火是通过快速冷却的方式把铝型材高温时的固溶组织保存为铝型材室温下的过饱和固溶体组织，再通过时效使过饱和组织中的强化相呈弥散状析出，以便达到强化效果特别是能够提高材料的抗拉强度。 　　铝型材淬火的冷却速度除了与铝合金的特性有关外，还与铝型材挤压制品的尺寸形状有关。壁厚薄的铝材产品降温速度快，需要的冷却速度低；壁厚厚的铝材产品由于芯部热量不易散出，需要较高的冷却速度才能满足淬火需求对于壁厚2．0mm 以下的铝合金型材只要能满足工艺要求的可优先考虑用强风冷却淬火；壁厚2．0mm以上的型材须用水冷淬火处理。淬火后要按标准要求的力学性能指标检测力学性能，达到标准的为工艺合格，否则再进行改进。 　　在采用风冷淬火工艺时，为了保证铝型材的冷却效果，风机的风量要足够大。且必须保证每个合金牌号所要求的冷却速度，故风机要设置成上下两排，分两路或四路控制，以便随时调节所需的风量或控制型材的冷热不均匀所导致的的变形。因为在线风冷的方法现在大家都能够掌握在这里不再做太多的叙述。 　　采用在线水冷淬火工艺最早采用穿水方法来生产较为规则的铝棒等产品。不过用这种方法生产不规则铝型材时，穿水过程中由于型材的不规则性，致使两边的堵水板制作的规格较多，并且不能够完全控制水从缝隙中流出，所以淹没铝型材以上的水面不好控制。由于水面上下不均，型材时而露出，时而完全淹没，正因为这样的冷却不均匀而导致型材弯曲变形不好控制。 　　随着近几年的发展，现在有比较先进的自动化在线冷却淬火系统，生产起来比较容易。不过除6063以外的其它6系铝合金挤压型材要求的品种较多，订单比较零散，所涉及到的挤压机吨位从小型到大型都有。又加上自动化在线冷却淬火系统价格昂贵，我们暂时不能给每个型号的挤压机上都配套装上自动化在线冷却淬火系统。为了节约设备投入成本，我们召开了技术攻关会议，根据自动化在线淬火系统的生产原理，来研究自己制作在线淬火喷水冷却装置来生产这些铝型材，并获得了成功。

工业铝型材中挤压模具在挤压力大．温度高的条件下使用，且承受着强烈的摩擦磨损。尽管选用优质的耐热工具钢作模具材料，但经传统的热处理后，其硬度、耐磨性及热疲劳抗力等性能仍不高。致使模具使用寿命不长，此外，由于表面硬度低，易于被磨损，工作带表面光洁度逐渐降低，而且抗粘合性能差，工作带易粘合小馅瘤。这格导致被挤出的型材表面出现麻点、划痕甚至擦伤，严重地影肉建筑铝型材的表面质量。　　　　对铝型材挤压模具施行恰当的表面强化处理是改善模具使用性能、延长使用寿命的较有效的方法之一。气体氮化是早期的一种模具表面强化处理技术，但由于氮化处理时间长且氮化层质脆，所以对改善铝型材挤压模具的使用寿命效果不理想。　　　　我国挤压模具表面强化处理技术还是比较落后的，与国外先进水乎相比有比较大的差距。由于近年来我国铝型材特别是建筑铝型材工业的飞速发展，使人们对铝型材挤压模具表面强化问题予以极大的重视，纷纷开展挤压模具表面强化处理新工艺的研究工作。

1. 国际铝揉捏工业进入一个新展开时期 　　自1990年以来，全球铝工业进入了一个簇新的展开时期。跟着科学技能的前进和经济的快速展开，在全球经济一体化与大力前进出资回报率的经营思想推进下，国际铝工业一方面加大结构调整力度，另一方面展开了一场向科技研制大进军的热潮。产品的科技含量前进，使用规模扩展; 资源与动力消耗大幅度下降，环保改进; 本钱大幅度下降，经济效益前进; 铝材在人民生活和经济各部分的位置不断前进，用量快速添加。铝揉捏材( 管、棒、型、线材)一直是仅次于铝轧制材(板、带、条、箔材)的铝合金材料。在结构、装修和功用方面，铝合金揉捏材，特别是铝合金型材是一种“永不衰落”的材料。跟着科技的前进和经济的展开及人民生活水平的前进，铝合金型材、管材、棒材、线材在建筑工程、航空航天、交通运输、现代轿车、电子电器、石化动力、机械制造等部分已广泛使用。特别是在急需轻量化的现代交通及其他范畴，铝合、中型工业型材近年来获得了快速展开。据不完全统计，2010年全球铝揉捏材中，型材1450万t( 约占揉捏材的80% 以上) ，大、中型工业型材100万t左右。尽管如此，铝合金揉捏材仍以年均5%左右的速率添加，工业型材以8% 的速率添加，并组建了一大批大型的现代化综合性铝揉捏材出产厂商( 集团) 。 　　2. 我国铝揉捏工业向现代化方向展开，掀起第三次展开高潮 　　我国铝加工业正处于高速持续展开的第三次高潮中。通过几十年的展开和堆集，特别是通过靠前次、第2次展开高潮的洗礼，我国铝加工业已完成了由小到大、由初级到中级、高档的展开过程，已成为当之无愧的铝业大国、铝加工大国，铝揉捏大国，正在向着铝业强国、铝加工强国、铝揉捏强国跨进。 　　2010年我国原铝产值逾1800万t，接连9年居国际首位。铝材产值由1980年不到30万t，添加到2010年的1680万t，超越美国的，跃居全球靠前，并且正以比国际年平均添加率(5%～6%) 大得多(18%～22%)的速度添加。2010年，我国的铝揉捏材产能达1000万t，实践产值达950万t，大大超越美国的，成为净出口国。我国铝揉捏工业的展开特色如下。 　　(1) 建成了一大批大中型现代化揉捏厂商，产能、产值大幅度添加。1980年至本世纪初期，建成了大批以出产建筑铝材为主的揉捏厂商。从2003年开端，掀起了建造大中型揉捏机和揉捏厂商结构调整浪潮，装备了一大批大中型揉捏机和组建了一批重要揉捏厂商，年产能和产值大幅度添加。如我国现在较大的铝揉捏厂商-忠旺铝型材有限公司，具有90台大、中、小型揉捏机( 其间较大的为125MN正向双动油压机，并正在筹建国际较大的225MN 油压卧式揉捏机) ，年产能40万t，2010年产值达30万t左右。凤铝铝业有限公司是一家专业铝揉捏厂商，占地2000多亩，具有大、中、小型揉捏机70多台，年出产才能25万t以上，2010年产值达18万t左右，其间工业材占40% 以上，出口材占45% 左右。该公司建有大型的技能研制中心，研制出了大批的新材料、新工艺和新技能，并在国际铝业协会注册了我国靠前个自主开发的新式铝合金-无铅、易切削6043铝合金。通过了全国军工材料许可证认证，是一家有影响的大型综合性铝合金揉捏厂商。我国现在有各种铝揉捏厂商800家以上，其间产能大于5万t/a 的有40家以上，产能大于10万t/a 的有25家左右，产能大于20万t/a 的有5家左右。大型的民营揉捏厂商正在兴起。 　　(2)大型揉捏机建造高潮迭起，反向揉捏机引入剧增。到2010年末已投产的揉捏机，吨位大于50MN 的有40台左右，在建和拟建的12 台以上，到2015年，我国建成的大揉捏机将有50台以上，其间225MN 1台，150MN 2台，125MN 3台，100MN 6台， 80MN级的12台。现在我国共有揉捏机4000台以上，数量居国际靠前，大型揉捏机台数可与美国、俄国的比美。到2010年末，我国已有32 台反向揉捏机，其间12台是从德国SMS公司引入的现代化水平很高的设备。因而，我国是具有国际上数量较多、水平较高、吨位较大的反向揉捏机的国家。一起，大批小型的落后的揉捏机正在被筛选或改造。 　　(3) 加大了工业和产品调整力度，加强了科技自主开发才能，拓宽了使用范畴，开发了大批新产品、新技能、新工艺。新合金、新状况，新品种的多种性能与用处的新式铝合金揉捏材很多出现。工业材∶ 建筑材的份额由上世纪的18:82 前进到了2010年的挨近34:66，特别是在交通运输和电子电器部分，铝型材获得了广泛的使用，大中型工业结构用材的份额大幅度添加。

（1）铝合金铸棒加热方式 铝合金铸棒加热采用工频感应加热，这种热方式的特点： 加热时间短，在3分钟内即可达到500℃左右；挤压温度控制准确，误差不超过±3℃。如果用电阻炉缓慢加热，将会导致Mg2Si相析出，影响强化效果。 （2）铝型材挤压 改变了以下几方面的因素，合理制定6082合金铝型材挤压工艺。 1、6082合金变形抗力大，所以铸棒温度应偏上限（480-500℃）； 2、铝挤压模具温度也应偏高； 3、为防止缩尾或气泡、氧化皮、杂质卷入，压余应留长一些； 4、要使合金主要强化相Mg2Si完全固溶，须保证淬火温度在500℃以上，固此型材挤压出口温度应控制在500-530℃； 5、6082铝合金淬火敏感性高。合金中含有Mn，促进晶内金属间化合物形成，对淬火性能有不利影响。要求淬火冷却强度大、冷却速度快，必须通过水淬使其温度迅速降到50℃以下； 6、6082铝合金型材锯切后，装框应保护一定间隔，不可排放过密。