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鋁型材擠壓過程中裂紋缺陷產(chǎn)生的原因和解決方法

艾普斯   丨  2018.09.21   丨  11216

擠壓加工生產(chǎn)方法是鋁型材生產(chǎn)的一個主要生產(chǎn)方式,隨著鋁型材產(chǎn)品的多樣化、截面形狀的復雜化,生產(chǎn)過程要經(jīng)過多重繁鎖的工序,受多方面因素的影響,在擠壓的過程中,難免出現(xiàn)這樣或那樣的表面缺陷,今天主要來講一下擠壓裂紋缺陷是如何產(chǎn)生的以及應(yīng)對方法。


擠壓裂紋的癥狀


鋁型材擠壓時,通??梢钥吹叫筒牡睦饨翘幊霈F(xiàn)裂邊,或厚度差較大的型材臺階處出現(xiàn)間斷性裂口,開裂嚴重的呈鋸齒形狀,有些呈撕裂形狀,甚至延伸到金屬的內(nèi)部,使金屬的連續(xù)性遭到破壞,使型材產(chǎn)生外觀不良甚至造成產(chǎn)品報廢。

 

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產(chǎn)生的原因


裂紋的產(chǎn)生與擠壓過程中金屬的流動速度和受力情況有關(guān)系,其主要表現(xiàn)形式有二種,一種是周期性裂紋,另一種是與之相反的中心周期性裂紋,這二種裂紋產(chǎn)生的原因是不同的。


1、周期性裂紋


在擠壓的過程中,由于金屬和模具之間不斷的摩擦,坯料的表面流動速度受到一定的阻礙,型材中心位置的金屬流動速度要比外層流動速度快,速度快的地方受到附加壓應(yīng)力的作用,使整個變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變,在基本應(yīng)力和附加應(yīng)力的共同作用下,產(chǎn)生更大的拉應(yīng)力,當這個拉應(yīng)力達到一定的極限時,金屬表面就會產(chǎn)生由外向內(nèi)擴展的裂紋。當裂紋擴展到一定的程度時,金屬的應(yīng)力便會降低,裂紋停止擴展。與此同時金屬的變形過程還在繼續(xù),型材的應(yīng)力又會增加,同樣會產(chǎn)生附加應(yīng)力,當應(yīng)力大到一定的程度時又會產(chǎn)生裂紋,這個過程不斷地重復,就產(chǎn)生了周期性裂紋。


2、中心周期性裂紋


與周期性裂紋相反,中心周期性裂紋是由型材中心位置的流動速度要比外層流動速度慢,在中心流動速度慢的地方也會形成附加拉應(yīng)力,當這個拉應(yīng)力達到一定的極限時就會產(chǎn)生裂紋。使中心位置的流動速度比外層流動速度慢的原因有:


①加熱不均勻,型材外層加熱了,而中心位置的溫度還沒達到;

②擠壓比太小,直接影響到變形率,使變形率不夠,擠壓比與變形量有直接關(guān)系,不同的合金擠壓比不同,純鋁的擠壓比可達3006063合金的擠壓比可達200,硬鋁的擠壓比可達20-60,當擠壓比過小時,變形不夠深入就會產(chǎn)生裂紋;

③鑄錠的加熱溫度過高,使型材的塑性下降,擠壓時產(chǎn)生裂紋;

④擠壓速度過快,中心位置與外層的金屬流動速度差增大而產(chǎn)生裂紋;

⑤鑄錠的合金成分不合格,雜質(zhì)含量超標,導致熱塑性下降,在速度正常的情況下也會產(chǎn)生裂紋。


解決方案


①對于厚度不一致的型材,在加熱時要按照工藝流程要求操作,使整體溫度達到均勻;

②要使鋁型材具有一定的變形量,也不至于難擠壓,所以擠壓比非常重要,要按照不同的合金成分,選擇噸位合適的擠壓機型號,使擠壓比達到規(guī)定的范圍之內(nèi),可通過改變擠壓方法來減少不均勻變形;

③按照工藝要求操作,將鑄錠的加熱溫度控制在規(guī)定的范圍之內(nèi),使型材的塑性得到改善,降低裂紋的產(chǎn)生;

④嚴格控制擠壓速度,并使速度均勻化,使金屬中心位置與外層的流動速度保持一致,減小速度差,降低裂紋的產(chǎn)生;

⑤確保鑄錠的合金成分在規(guī)定的范圍之內(nèi),降低合金中雜質(zhì)的含量,保持合金的熱塑性正常,特別是高鎂合金中,要將鈉的含量降到最低,保證原材料的質(zhì)量,減少裂紋缺陷的產(chǎn)生,使擠壓出來的鋁型材產(chǎn)品品質(zhì)達標。