郭加林，項(xiàng)勝前，李 旭，周春榮

廣東豪美鋁業(yè)有限公司，廣東 清遠(yuǎn)511540

擠壓溫度和速度對(duì)6063鋁型材組織條紋的影響

郭加林，項(xiàng)勝前，李 旭，周春榮

廣東豪美鋁業(yè)有限公司，廣東 清遠(yuǎn)511540

通過(guò)組織分析和表面質(zhì)量觀察，研究了擠壓溫度和速度兩個(gè)工藝參數(shù)對(duì)鋁型材組織條紋的影響．結(jié)果表明：當(dāng)擠壓速度超過(guò)12 m/min后組織條紋缺陷加重，當(dāng)擠壓速度達(dá)到17 m/min時(shí)組織條紋缺陷更明顯；擠壓溫度過(guò)低會(huì)使擠壓過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒大小不一致，分布不均勻，從而使組織條紋缺陷程度加深．?dāng)D壓溫度過(guò)高或擠壓速度過(guò)快均會(huì)導(dǎo)致壁厚變化部位金屬流動(dòng)的不均勻，引發(fā)其組織分布不均勻，從而使組織條紋缺陷明顯．?dāng)D壓溫度和擠壓速度分別在490℃，12 m/min左右較合適．

鋁型材；擠壓；組織條紋

擠壓組織條紋是擠壓條紋的一種．在生產(chǎn)斷面有壁厚變化的型材時(shí)，經(jīng)過(guò)表面處理后的成品表面會(huì)在壁厚變化的位置出現(xiàn)沿?cái)D壓方向的連續(xù)的黑色或白色帶狀色差條紋[1－2]，影響型材美觀．此缺陷在各型材生產(chǎn)企業(yè)普遍存在．

近年來(lái)，研究人員通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了一些改善擠壓組織條紋問(wèn)題的途徑，取得了一些效果[3－4]，但還沒(méi)有徹底解決這一問(wèn)題．鋁型材的擠壓過(guò)程是個(gè)塑性變形的過(guò)程，主要受擠壓溫度、擠壓速度兩個(gè)因素的影響，兩個(gè)因素對(duì)整個(gè)塑性變形過(guò)程有著不同的影響．?dāng)D壓溫度對(duì)型材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)影響較大，從而影響鋁型材的性能和表面質(zhì)量．?dāng)D壓速度對(duì)于生產(chǎn)效率有著重要的影響，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，擠壓速度越快，產(chǎn)率就越高，但是擠壓速度過(guò)快會(huì)產(chǎn)生一系列的缺陷問(wèn)題．本文主要從這兩方面著手，研究分析擠壓溫度和速度對(duì)鋁型材的組織和表面質(zhì)量的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 材 料

實(shí)驗(yàn)材料為6063鋁合金，其化學(xué)成分列于表1．實(shí)驗(yàn)用合金鑄棒是經(jīng)均勻化后，在16MN擠壓機(jī)上擠壓，再采用風(fēng)冷在線淬火方式制得．

表1 6063鋁合金的化學(xué)成分Table 1 The chemical composition of 6063 aluminum alloy

1．2 擠壓參數(shù)

為了保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不受其他因素的影響，實(shí)驗(yàn)中只改變研究參數(shù)，其它參數(shù)不變．采用同一型號(hào)模具，在表2和表3設(shè)置的條件下，考察擠壓溫度和擠壓速度對(duì)S－RD－09型材組織條紋的影響．

表2 擠壓溫度設(shè)置Table 2 The setting of extruding temperature

表3 擠壓速度設(shè)置Table 3 The setting of extruding rate

1．3 顯微組織觀察

從組織條紋缺陷部位橫斷面處截取金相試樣，用Keller試劑腐蝕金相樣品，用POLYVER－MET顯微鏡觀察顯微組織．

2 結(jié)果與分析

2．1 擠壓溫度對(duì)表面條紋形成的影響

在鑄棒溫度分別為490，475，460℃的條件下，按表2所示的條件參數(shù)，對(duì)擠壓溫度的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)擠壓溫度降低時(shí)，型材表面組織條紋缺陷逐漸明顯；隨著擠壓溫度的進(jìn)一步降低，缺陷越來(lái)越明顯．當(dāng)擠壓溫度降到465℃左右，生產(chǎn)成品已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品要求．?dāng)D壓溫度控制在490℃左右，擠壓型材的表面條紋細(xì)小且均勻．

分別選取490，475，460℃實(shí)驗(yàn)溫度下樣品的缺陷部位的橫斷面進(jìn)行金相顯微組織分析，如圖1所示．由圖1可知，隨擠壓溫度降低，晶粒有逐漸變大的趨勢(shì)．這表明擠壓溫度在一定范圍內(nèi)降低，再結(jié)晶晶粒有長(zhǎng)大的趨勢(shì)．樣品宏觀現(xiàn)象：在490，475，460℃，樣品的組織條紋缺陷程度依次加重，說(shuō)明組織條紋的形成與晶粒長(zhǎng)大有一定的關(guān)系．

圖1 不同擠壓溫度下3個(gè)樣品缺陷部位橫斷面組織（a）490℃試樣；（b）475℃試樣；（c）460℃試樣；（d）非缺陷處Fig．1 The transverse section of defect part of the three samples under different extrusion temperature（a）490℃；（b）475℃；（c）460℃；（d）no defect part

與圖1（d）非缺陷處組織相比，圖1（a，b，c）有組織條紋的材料的顯微組織分布不夠均勻，晶粒大小以及晶粒取向比較雜亂，而非缺陷處晶粒大小基本一致，分布均勻，再結(jié)晶過(guò)程比較充分．圖1（c）顯示，在大晶粒周?chē)行┬〉木Я：椭械鹊木Я７植?，可能是由于再結(jié)晶過(guò)程不夠充分，導(dǎo)致一部分再結(jié)晶晶粒還沒(méi)有來(lái)得及長(zhǎng)大或者完全長(zhǎng)大就已經(jīng)結(jié)束了再結(jié)晶過(guò)程．

擠壓過(guò)程中，金屬處于三向壓應(yīng)力的狀態(tài)，金屬在擠壓筒里發(fā)生劇烈的不均勻流動(dòng)，微觀組織發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶[5]．金屬擠壓溫度以及變形程度直接影響再結(jié)晶晶粒的形成，尤其是制品壁厚發(fā)生突變的部位，再結(jié)晶過(guò)程與金屬穩(wěn)流會(huì)有較大的區(qū)別．一方面，組織條紋處型材壁厚變化，導(dǎo)致金屬變形加劇，金屬內(nèi)部變形儲(chǔ)能增加，使再結(jié)晶晶粒較正常處偏大．與此同時(shí)，變形儲(chǔ)能增加，使再結(jié)晶過(guò)程相對(duì)延長(zhǎng)，而再結(jié)晶的時(shí)間有限，這樣使有些晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大，金屬溫度就降到了再結(jié)晶溫度以下．另一方面，擠壓溫度降低，使壁厚變化部位和周?chē)课粶夭钤龃?，?dǎo)致晶粒差別變大，最終使組織條紋更加明顯．因此，壁厚變化部位的組織與其他部位組織的差別較大，這種差別在變形溫度較低時(shí)會(huì)更明顯．

2．2 擠壓速度對(duì)表面條紋形成的影響

按表2所示的條件參數(shù)，在擠壓速度依次為12，15，17 m/min的條件下，進(jìn)行擠壓速度對(duì)表面條紋影響的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，擠壓速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致組織條紋變得明顯．當(dāng)擠壓速度超過(guò)12 m/min以后，型材組織條紋缺陷程度隨擠壓速度的增加略有加重的趨勢(shì)．當(dāng)擠壓速度達(dá)到17 m/min時(shí)，組織條紋缺陷在不同反光條件下已經(jīng)可以觀察得比較清楚了．

擠壓過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整擠壓速度可以調(diào)整金屬的流動(dòng)性和型材出口的溫度．當(dāng)擠壓速度較高時(shí)，金屬內(nèi)部?jī)?chǔ)能增加，金屬在擠壓過(guò)程中升溫也較快，使再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，第二相充分固溶到基體中[6]．此外，擠壓速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致金屬流動(dòng)更加劇烈，尤其是型材壁厚變化處金屬流動(dòng)的不均勻，會(huì)引起擠壓組織結(jié)構(gòu)的不均勻，最終導(dǎo)致組織條紋缺陷的產(chǎn)生．

3 結(jié) 論

擠壓溫度應(yīng)該控制在490℃左右．?dāng)D壓溫度過(guò)低會(huì)使擠壓過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒大小不一致，分布不均勻，從而使組織條紋缺陷程度加深．?dāng)D壓速度應(yīng)該控制在12 m/min左右．當(dāng)擠壓速度超過(guò)12 m/min后組織條紋缺陷程度會(huì)加重；當(dāng)擠壓速度達(dá)到17 m/min時(shí)，組織條紋缺陷變得比較明顯．?dāng)D壓時(shí)溫度過(guò)高或擠壓速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致壁厚變化部位金屬流動(dòng)的不均勻，引發(fā)其組織分布不均勻，從而使組織條紋缺陷明顯．

[1]王文剛．鋁合金擠壓型材十種缺陷分析及對(duì)策[J]．山西冶金，2001（3）：20－21．

[2]劉靜安，張學(xué)慧．鋁合金擠壓型材表面缺陷分析[J]．鋁加工，1996（4）：6－7．

[3]蔡應(yīng)鐸．6000系鋁合金擠壓型材常見(jiàn)缺陷與對(duì)策[C]//全國(guó)第十一屆輕合金加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集．哈爾濱：中國(guó)有色金屬加工工業(yè)協(xié)會(huì)輕金屬協(xié)會(huì)，2000．

[4]邵百成．6063合金型材表面著色缺陷分析[J]．輕合金加工技術(shù)，1999，27（1）：32－34．

[5]彭大暑．金屬塑性加工原理[M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2004．

[6]吳向紅，趙國(guó)群，孫勝．?dāng)D壓速度和摩擦狀態(tài)對(duì)鋁型材擠壓過(guò)程的影響[J]．塑性工程學(xué)報(bào)，2007，14（1）：36－41．

Effect of extrusion temperature and speed on structure stripe of 6063 aluminum profiles

GUO Jialin，XIANG Shengqian，LI Xu，ZHOU Chunrong
Guangdong Haomei Aluminum Co．Ltd．，Qingyuan 511540，China

The effects of extrusion temperature and speed on structure stripe of aluminum profiles are investigated by analysis of microstructure and inspection of surface quality of the profiles．The results show that when the extrusion speed is over 12m/min，the defect of structure strip will deepen．When the extru－sion speed is 17m/min，the defect is more visible．Too low extrusion temperature leads to non－uniform size and distribution of dynamic recrystallization grains，thus deepening the defect of structure strip．Too high extrusion temperature or speed results in inhomogeneity of the metal flow at the part where wall thickness changes，causing the non－uniformity of structure distribution and deepening the defect of structure strip．The best condition is when the extrusion temperature is at 490℃and speed at 12m/min

aluminum profile；extrusion；structure stri p e

TG146．21

A

1673－9981（2011）03－0221－04

2010－11－06

郭加林（1982—），男，安徽桐城人，工程師，碩士．