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      鋁型材擠壓過程中模痕產生的原因及解決方法

      時間:2014-01-14 10:56來源:擠壓模具設計培訓 作者:www.www.hnjkscl.com 點擊:
      模痕是擠壓鋁材表面最常見的缺陷之一,模痕的深淺是決定鋁材表面質量優劣的關鍵因素。本文旨在初步探討模痕產生的原因及防止辦法
      (責任編輯:山東鋁材模具網 請勿隨意轉載本站原創文章,如有轉載請勿必帶上本站鏈接,謝謝您的支持和配合!)

      在鋁型材擠壓過程中,沿著擠出方向,在擠出鋁型材產品的表面上產生縱向連續的線條,稱之為模痕。模痕的外觀如圖1所示。


      模痕產生的原因來自于擠壓模具本身、鋁型材擠壓工藝及材料三個方面。在模具方面,擠壓模具工作帶的光潔度、加溫工藝及工作帶長短均會對模痕產生影響。工作帶未拋光或拋光效果不好的模具,在擠出產品的表面會產生模痕,如圖2所示;模具在長時間生產后,通過反復加溫及拋光,模具工作帶基體受損或氮化層剝落,會導致模痕的產生,需要重新氮化及拋光后再投入使用;模具加溫時間過長、溫度越高,會使模具工作帶氧化或發生部分退火使強度降低(俗稱“紅包”),也會導致模痕的產生;此外,模具工作帶越長,在擠出過程中摩擦時間也越久,會使工作帶粘鋁,導致擠出鋁材的表面變粗,甚至產生模痕。



      在擠壓工藝方面,擠壓溫度越高,鋁合金的粘度增加,會使擠出產品表面產生模痕的幾率增加,同時,擠壓速度過快也會導致模痕產生。在擠壓5×××合金與7×××合金管材的時候,因材料的合金含量高,在擠壓模具工作帶的出口部位極易析出少量顆粒狀的硬質化合物相(圖3),使產品表面產生模痕,這種模痕多數情況下是不規則的,非連續的。模痕產生的因果圖見圖4。


       
      <!--[if !supportLists]-->2、  <!--[endif]-->防止模痕產生的辦法
      通過對模痕產生原因的分析,我們可以試著分析防止或減少模痕產生的辦法(表1)。
       

       

        影響因素 解決辦法
      1 擠壓模具 <!--[if !supportLists]-->①    <!--[endif]-->建立模具拋光合格的基準,日常模具拋光工作依據基準執行;
      <!--[if !supportLists]-->②    <!--[endif]-->模具設計時,選取合適的工作帶長度,在產品尺寸的穩定性與擠出產品表面質量上找到平衡點;
      <!--[if !supportLists]-->③    <!--[endif]-->建立模具依據生產量的氮化制度,按時氮化模具;
      <!--[if !supportLists]-->④    <!--[endif]-->嚴格執行模具加溫工藝,防止模具過燒;
      2 擠壓工藝 <!--[if !supportLists]-->①    <!--[endif]-->在滿足淬火要求及焊合質量的情況下,盡可能降低擠壓溫度,高溫擠壓對材料表面沒有好處;
      <!--[if !supportLists]-->②    <!--[endif]-->擠壓速度要根據不同的合金及產品要求,在生產過程中調試,找到最佳擠壓時間;
      3 擠壓材料      擠壓高合金含量的材料時,可以采取給擠壓模具充氮降溫的方式,降低模具溫度,減少合金相在工作帶出口析出;

      表1:模痕產生的防止辦法
       
      <!--[if !supportLists]-->3、  <!--[endif]-->模痕深度的測量辦法
      選用一段表面有模痕的產品,采取兩種測量方法對模痕深度進行測量對比,測量方式、過程及結果如下:
      3.1用顯微鏡測量產品截面模痕深度


       
      圖5:鑲樣測量模痕深度流程圖
      測量結果:模痕深度34um;


       
      圖6:光學顯微鏡測量模痕深度結果
      3.2用粗糙度儀測量模痕深度
      測量結果:模痕深度32um


      圖7:粗糙度儀測量模痕深度結果
      3.3兩種測量方法及優劣點對比
       

       

      測量方法 測量結果 優點 缺點
      鑲樣投影 34um 能清楚觀察到模痕的截面形貌 直接切斷后模痕不可見,必須要鑲樣、拋光后才可以測量,速度慢,效率低
      粗糙度儀 32um 測量速度快,效率高 對粗糙度儀針頭的精密度要求高,針尖測量角越小結果越準確
      在實際生產中,可以用粗糙度儀直接測量模痕深度,提高測量效率。

      表2:兩種模痕深度測量方法優缺點對比
      <!--[if !supportLists]-->4、  <!--[endif]-->陽極處理與機械拋光對模痕的消除程度
      模痕在擠壓過程中不可避免,但并不是所有表面有模痕的產品都不能接受,通過后段的機械拋光或陽極處理工序,模痕對產品外觀的影響可以減輕,同時一些輕微的模痕可以去除掉。選取同一批次擠壓的產品3pcs,通過拋光、陽極處理后測量模痕深度,與擠壓材進行對比,結果如表3所示:
       

       

       

      模痕深度 深度5-7um 深度2-3um 深度4-5um
      說    明 有輕微手感,外觀看上去較為明顯,是本公司陽極氧化料的最大可接受程度(即符合內控外觀三級標準) 采用麻輪拋光,拋光后模痕變細,外觀看上去清晰可見,再通過陽極處理后,基本上可以完全除去掉 擠壓材直接陽極氧化(未拋光),雖然模痕深度并未明顯減小,但模痕外觀變得模糊,符合絕大部分客戶對氧化料外觀要求

      表3:擠壓材、陽極處理、機械拋光模痕深度與形貌對比
      當模痕深度在8um以上時,用手觸摸有明顯手感,普通陽極處理就無法消除模痕對產品外觀的影響。由此可見,陽極處理對模痕的消除程度是有限的,只有當模痕深度在7um以下時,普通陽極處理可以基本消除表面模痕對產品外觀的影響。如果工序中設計有機械拋光工序,則擠壓材的模痕深度可以允許放寬至10um左右。
       
      小結:模痕是擠壓缺陷之一,對產品外觀有不良的影響。但模痕是可控的,通過對模具設計、模具使用的管理,對擠壓工藝的改善,是可以將模痕發生的嚴重程度降低到最小。同時,通過對不同深度的模痕進行測量,再進行后段的陽極氧化與拋光試驗,可以建立不同品質要求的擠壓材模痕深度的外觀限度標準,對擠壓材外觀判定起到有效的指導作用。

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