佛山市三水凤铝铝业有限公司 广东佛山市 528100
摘要：采用单因素试验法分别探究了模具钢种类和6063均质棒对挤压型材表面颗粒形成的影响，结果表明，本厂的模具材质对表面颗粒形成的影响不明显，并且使用6063均质棒的方法也未能改善挤压型材的表面颗粒状况；模具挤压比的影响作用值得进一步研究。
关键词：建筑铝型材；表面颗粒；均质棒
前言
随着金属材料表面处理技术的发展，挤压铝型材可以加工的品种越来越多，同时对型材表面质量的要求也日益苛刻，其中毛刺颗粒是一种很常见的铝型材表面质量问题。针对此问题，凤铝厂已创造了一个发明专利，名称为“一种铝型材挤压模具的液氮冷却方法及装置”，专利号CN201310069616，其改善产品质量效果很明显，但成本较高，只用于高端产品的制造工艺。目前挤压车间推广使用氮气代替液氮并通入出料筒内，该工艺尚未成熟应用，只能降低一定量的颗粒，因此探究型材表面颗粒形成的原因具有很大的价值意义。因此本论文结合本厂的实际情况，采用单因素试验法分别研究了模具钢和6063铸棒对挤压型材表面颗粒形成的影响。
1试验
由于影响铝型材表面颗粒形成的因素较多，因此本试验尽可能地结合挤压车间实际生产情况进行单因素试验，根据现场经验选取合适的订单作为试验对象，以做到试验结果对生产有指导意义。
1.1模具材质试验
选取两种不同牌号的模具钢作为模具的原材料，产品型号定为A00652，并以相同的制造工艺制作两套模具，编号是A00652-002和A00652-003，采用金相法和光谱法对模具钢的化学成分、非金属夹杂物以及调质后的显微组织进行分析。
挤压工艺控制要点为：铝棒温度470~500 ℃，模具温度420~500 ℃，出料速度15~20 m/min，挤压筒温度380~420 ℃，模具氮化次数相同，挤压支数相同。
1.2均质棒试验
本厂的6063铝棒是不经过均匀化处理的热顶铸棒，因此在熔铸车间选取炉号为1810228A、棒径230的6063铸棒进行均匀化处理，均质后送至2500T的64#和25#挤压机分别进行试验。铝棒加热前先作好标记，在64#机上试验时，选择有氮气垫的180C01A-001#模具，在挤压过程中对比观察挤压未均质棒和均质棒的型材表面质量情况，同时通过开关氮气按钮来对比使用氮气时的型材表面质量状况；在25#机上试验时，选择挤压时表面有颗粒的110×110×2型号产品作为试验对象，挤压工艺均按照常规生产要求进行。
2试验结果与分析
2.1模具材质对型材表面颗粒的影响分析
根据A00652型号模具的设计要求，选取两种不同牌号的模具钢作为制造模具的母材，其化学成分见表1：
表1 两种不同牌号的模具钢的化学成分/wt%
模具工作带的物化性能对挤压制品的表面质量影响很大，因此选择线切割后工作带余料进行非金属夹杂物和显微组织表征，结果如下：
表2 两种模具钢的非金属夹杂物评级结果
两种模具钢的非金属夹杂物评级结果均满足本厂内控要求，且纯净度较高，因此可认为两种模具钢的纯净度对挤压时模具工作带的稳定性影响一致。
对试验模具热处理后工作带余料的表征结果，二者的显微组织均为“细针马氏体+少量残留奥氏体”，进口钢的马氏体形态比国产钢的马氏体形态更加细小，残留奥氏体相对较多，少量的碳化物分散程度相当；现场测量的模具表面硬度均为48~50.5 HRC。因此从组织方面来判断，这两种模具钢热处理结果无明显区别。
A00652模具挤压出的制品表面状况，颗粒大多分布在侧面，左右两支料的情况一致。在型材形位和尺寸都合格的情况下，两套模具各进行三次挤压试验。试验结果表明，模具氮化1次后型材表面颗粒开始出现的位置和挤压通过量均有一点差异，但模具氮化2次和3次后型材表面颗粒开始出现的位置和挤压通过量都是相同的，因此可认为本厂的模具钢对建材表面颗粒形成的影响很小。
2.2 均质棒对型材表面颗粒的影响分析
将颗粒严重的挤压机台使用的铸棒运至均质炉中，在560℃温度下保温6 h后水雾冷却，再将同一炉的均质棒分批送到25#机和64#机进行挤压试验。
表4 均质棒试验的过程参数
表4是两套模具挤压均质棒进行试验的相关参数，现场的操作过程都是按照常规的工艺规程执行的，挤压出的型材的形位和尺寸均满足内控要求。
180C01A-001模具上机使用两种铝棒挤压出的产品，从外观和连接处的质量来看，均未发现有颗粒出现，并且表面质量无明显差异；同时对比使用氮气时的型材表面质量状况也是如此。
25#机使用均质棒挤压原先表面有颗粒的110×110×2型号模具，挤压出的型材表面仍然有颗粒存在，没有明显效果，此结果与64#机的试验结果相吻合，综合说明6063均质棒对减少型材表面颗粒的效果不明显，提高铸棒质量对降低型材表面颗粒出现的概率影响很小。
均质棒试验中有颗粒出现的模具挤压比为48.1，而没有颗粒出现的模具挤压比为21.7，因此模具设计的挤压比可能对颗粒的形成影响很大，值得进一步深究。
3 结论
本文分别研究了本厂模具钢质量和铸棒两个因素对型材表面颗粒形成的影响，试验结果表明，模具钢质量对建筑铝型材表面颗粒形成的影响很小，而铸棒是否均质对颗粒形成的影响受到挤压比的制约，有待进一步验证。