?6063合金加工的基本知識

一、合金介紹

1、組成

6063在鋁合金系列中屬于Al-Mg-Si系，基體為鋁（Al），主要的元素為鎂（Mg）和硅（Si），當(dāng)把鎂（Mg）和硅（Si）加入到液態(tài)的鋁中時(shí)，鎂（Mg）和硅（Si）就會溶解在鋁中，當(dāng)冷卻為固態(tài)，鎂（Mg）和硅（Si）仍然保留在鋁基體中，不會析出，并且形成金屬間化合物Mg₂Si，同時(shí)因?yàn)殇X中還有雜質(zhì)元素鐵（Fe）、錳（Mn）等，還會形成AlFeSi，當(dāng)加入的Mg比 Si多時(shí)還可能形成Mg₂Al₃。

2、元素的作用

2.1Mg和Si  金屬中的Si先生成AlFeSi、AlFe（Mn）Si，余下的生成Mg₂Si，還有多余時(shí)生成游離的硅（Si），但若硅（Si）不足即鎂（Mg）有多余時(shí)則生成Mg₂Al₃。Mg₂Si的Mg和Si的重量比為Mg：Si=（2×24.3）/28.1=1.73；其中24.3為鎂的原子量；28.1為硅的原子量。AlFe（Mn）Si中的（Fe+Mn）和Si重量比為（Fe+Mn）：Si=55.8+55/28.1=3.94≈4；其中55.8為鐵的原子量，55為錳的原子量。所以實(shí)際生成Mg₂Si的硅（Si）量為Si_總-0.25（Fe+Mn），這就是配料時(shí)要控制鐵（Fe）和錳（Mn）含量的原因。

2.2硅（Si）的作用  生成Mg₂Si可起強(qiáng)化作用，過量的硅（Si）可溶解于基體中（550℃時(shí)硅在鋁中的溶解度可達(dá)1.65%）。在室溫下析出細(xì)小質(zhì)點(diǎn)有強(qiáng)化作用，但使擠壓性能下降，?？刂七^量硅（Si）不多于0.2%；當(dāng)硅（Si）不足時(shí)，過剩鎂（Mg）生成Mg₂Al₃，使加工性能降低。

2.3銅（Cu）作用  很少的銅溶解在基體中，促進(jìn)時(shí)效時(shí)的析出物更細(xì)小，防止時(shí)效前因等待而造成的不利作用；量多時(shí)會形成CuAl₂ 相；很多時(shí)則變?yōu)?/font>Al-Cu-Mg-Si系合金（硬鋁）。

2.4鉻（Cr）作用  有利于抗拉強(qiáng)度提高和成形性，可細(xì)化晶粒。

2.5鐵（Fe）作用  不可多于0.15%，否則氧化后表面發(fā)灰。

3、合金含量劃分

6063合金各項(xiàng)含量范圍：Mg₂Si為0.6~1.2%，鎂（Mg）為0.45~0.9%，硅0.2~0.6%，一般分為如下三個(gè)區(qū)間 ：

4、合金含量計(jì)算方法：

二、過程原理

1、溫度與時(shí)間過程

a曲線為典型的T-H曲線，b曲線為省略了單獨(dú)的均勻化過程，而將鑄態(tài)鋁棒慢速升溫，在爐內(nèi)達(dá)到均勻化條件再冷卻到擠壓溫度的一種簡便方法，實(shí)踐證明該方法對6063是很有效的。

2、Mg、Si、Mg₂Si、AlFeSi在過程中的變化

三、生產(chǎn)過程

1、熔鑄過程

1.1 配料  要依設(shè)定的Mg₂Si，過剩Si量估算須多少鎂（Mg）、硅（Si）控制鐵（Fe）含量，然后爐前化驗(yàn)鋁錠，廢料中含硅（Si）、鎂（Mg），鐵（Fe）量決定添加量。

1.2 熔解  防止硅（Si）沉底結(jié)渣，鎂（Mg）浮面燃損與吸氫

1.3 精煉  加精煉劑冰晶石將Al₂O₃溶解以浮渣形式去除，釋放氯氣與氫氣結(jié)合形成HCL揮發(fā)，防止氮?dú)獠患儯ê?/font>O₂，H₂O）造成二次污染，純凈的N₂，精練劑是可以將渣打到基本沒有的。

1.4 鑄造  溫度、速度、水壓、水溫有賴現(xiàn)場操作者找到最優(yōu)條件，并以文件形式固定下來。

2、擠壓過程

2.1 鋁棒加溫  本廠采用的b）T-H曲線工藝，故鋁棒加熱三區(qū)之功效須搞清楚

l 入料區(qū)：加溫，盡可能調(diào)整油槍功率至1-2小時(shí)內(nèi)將棒溫升到570℃左右。

l 中間區(qū)：均勻化保溫區(qū)，應(yīng)保證棒在570℃保溫1-2小時(shí)。

l 出料區(qū)：降溫區(qū)，將棒溫降至擠壓理想溫度。

2.2 擠壓 應(yīng)保證擠壓出?？诇囟仍?/font>500-530℃之間，突破壓力小于220kgf/cm²（超過時(shí)應(yīng)有主管在場控制），速度以表面、焊合性、出口溫度為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)控，冷卻速度應(yīng)保證型材出?？缀?/font>1分鐘內(nèi)冷卻至最少350℃，最佳250℃以下?？梢佬筒姆謩e采用水冷、霧冷、風(fēng)冷、自然冷卻。

2.3 時(shí)效 6063停放效應(yīng)不十分嚴(yán)格，一般不必限制擠出到時(shí)效間歇時(shí)間，時(shí)效最主要的是要保證通風(fēng)良好，爐溫均勻性在±5℃以內(nèi)，爐溫應(yīng)準(zhǔn)確，測溫誤差不超過3℃，主要原因是不同溫度下時(shí)效保溫時(shí)間與硬度差別明顯。

3、擠壓模具

3.1 模具的使用

3.1.1 作為擠壓工，首先要認(rèn)識模具，每個(gè)模對應(yīng)一個(gè)型號產(chǎn)品，不可搞混型號，一般在模出廠時(shí)已在模側(cè)面打了鋼印。

3.1.2 要知道模具的裝配，應(yīng)對每臺擠壓機(jī)弄清楚如下數(shù)據(jù)：

a、b、c、j分別為模套的外形尺寸：厚度（a），止口（b）×Φc，外徑Φj；d、e、f、g分別為模具的外形尺寸：厚度（d），止口（e）×Φf，外徑Φg；關(guān)系為d>a+2，（j-壁厚）-g=0.5～1；h為模支承墊厚度，對模具強(qiáng)度起輔助作用，其內(nèi)孔應(yīng)比模出料孔大，單邊約5～10；i為模裝配厚度調(diào)節(jié)墊，應(yīng)調(diào)整到保證k值符合總裝要求。一般會做i-1、i-0.5、i、i+0.5、i+1共5個(gè)厚度以便現(xiàn)場靈活運(yùn)用；l為模凸出模套端面的部分，一般約2mm。

此外，模裝配還應(yīng)注意：模具方位的固定，定位銷一定要有，模裝配完后應(yīng)從出料口方向觀察，?？子袩o阻礙，否則要重裝；裝配完成后送至擠壓位，將剪刀開下，檢查剪刀面與模端面間隙要在0.5～1mm。

3.1.3 模具擠壓時(shí)應(yīng)限量，防止因過渡使用，導(dǎo)致疲勞損傷，一般模具擠壓途中出現(xiàn)偏心變大即是已發(fā)生疲勞變形引起的。

3.2 模具的加熱

3.2.1 冷模入爐應(yīng)寫明入爐時(shí)間，模加溫速度約25mm/H，到溫后，保溫在1～4小時(shí)內(nèi)較佳，保溫太少可能模受熱不均，擠壓受力時(shí)易斷裂橋，保溫太久則模具會緩慢退火，失去強(qiáng)度，同時(shí)表面氧化可能性會加大。

3.2.2 冷模應(yīng)置于爐口附近至少約半小時(shí)，再轉(zhuǎn)入爐內(nèi)，不可將冷模置于熱模上面。

3.3 模具的保養(yǎng)

3.3.1 模具使用有條件時(shí)應(yīng)清空入料孔內(nèi)殘鋁，以縮短泡模時(shí)間及減少鋁耗；

3.3.2 泡模前模溫應(yīng)降至100℃以下，防止熱模入堿槽損傷模具；

3.3.3 泡模后開模要均勻打止口，以防損傷止口及損壞芯頭，對裝有固定螺絲的模具應(yīng)先將螺絲拆除再開模，模腔余鋁太多時(shí)不可強(qiáng)行開模；

3.3.4 模具拋光應(yīng)用細(xì)砂紙（最好選用1200號以上），防止損傷工作帶；

3.3.5 模具不用時(shí)應(yīng)拋光后封存模腔，不合格的模具不要入庫；

3.4  模具的氮化

3.4.1 氮化前模具應(yīng)拋光至工作帶鏡面，并清除干凈其他位置異物；

3.4.2 氮化前應(yīng)預(yù)熱至300～400℃；

3.4.3 氮化時(shí)間應(yīng)以模入后到溫開始計(jì)，保持560℃左右3～5小時(shí)，其間應(yīng)通氧，以保持CNO^-的再生；

3.4.4 氮化鹽濃度CNO^-應(yīng)維持在37～39%之間，一星期化驗(yàn)2次；

3.4.5 氮化效驗(yàn)證，應(yīng)用試塊做，一個(gè)月兩次，HV≥900為合格

4、擠壓設(shè)備使用要項(xiàng)

4.1 擠壓機(jī)使用大功率電機(jī)，為星形—三角形啟動，主機(jī)手啟動馬達(dá)后一定要確認(rèn)是否已完成星三角轉(zhuǎn)換，在打開電源開關(guān)，啟動馬達(dá)前應(yīng)先按下緊急制動開關(guān)確認(rèn)是否有效并斷開可能帶電的電磁閥；

4.2 檢查液壓油是否夠，油溫在45℃以下，冷卻水是否暢通；

4.3 檢查擠壓中心線，盛錠筒、擠壓桿、模具三心合一，偏移小于1mm；檢查盛錠筒端面有無缺損與變形或粘附物；

4.4 檢查擠壓工具（壓餅、壓蓋、吊模環(huán)、牽料鉗 、石墨、剪刀等）是否齊全與正常；

4.5 擠壓時(shí)應(yīng)先開手動，動作正常后再轉(zhuǎn)自動；

4.6 下列動作過程中，主機(jī)手須手觸緊急制動，眼觀動作：

送料架上升、擠桿快進(jìn)、脫氣、剪刀下降、模座進(jìn)出、擠壓突破前后、進(jìn)行中的料中斷；

4.7 換模擠壓時(shí)前1～3個(gè)棒應(yīng)使用溫度較高的棒擠壓；

4.8 擠壓力達(dá)到最高持續(xù)3～5秒不出料視為悶車，應(yīng)停車退模；

4.9 擠壓打滑時(shí)應(yīng)停止擠壓，查清原因，確認(rèn)故障排除后再擠，必要時(shí)退模；

4.10 擠壓突破前不要把頭伸到出料口附近張望。

5、擠壓材缺陷

擠壓材缺陷大致分為如下3類：外觀不良（外觀就能看得見的不良）、表面處理后出現(xiàn)的不良、與內(nèi)部品質(zhì)有關(guān)的不良。

5.1  外觀不良（外觀就能看到的不良）

5.2  表面處理后顯在的不良

5.3  與內(nèi)部品質(zhì)有關(guān)的不良

6、擠壓材的檢查

6.1 新模試模驗(yàn)收的檢查

6.1.1 全尺寸檢查，并根據(jù)尺寸的穩(wěn)定性、重要性程度，從中選出生產(chǎn)時(shí)在線檢查的尺寸項(xiàng)目（即“必檢尺寸”）；

6.1.2 應(yīng)確認(rèn)在正常擠壓條件下形狀、尺寸的穩(wěn)定性；

6.1.3 確認(rèn)該模擠出材的組織是否符合后處理要求（如加工、陽極氧化等）與滿足使用要求（如力學(xué)性能、焊合性能等），對性能薄弱的部分應(yīng)去除（如收尾、頭部夾心等）；

6.2 在線檢查

6.2.1 首件檢查應(yīng)取擠出后無變形的試樣做從形狀到尺寸再到焊合性、表面處理性的檢查，對控重的產(chǎn)品還應(yīng)檢查米重，首檢應(yīng)連續(xù)檢查3次（即頭1-3個(gè)棒擠出的試樣，每個(gè)棒至少頭、中、尾各一個(gè)樣）；

6.2.2 過程抽查，按過程的穩(wěn)定性程度及受檢項(xiàng)目易變化程度選擇性抽查一些項(xiàng)目檢查，一般20個(gè)棒左右檢一次，易變化項(xiàng)目約10個(gè)棒檢一次，這些項(xiàng)目的確定依產(chǎn)品形狀、大小、材質(zhì)不同而異，依賴品質(zhì)管理者或現(xiàn)場主管按現(xiàn)場情況確定并以文件形式確定下來，作成相關(guān)類標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)文件；

6.3.3 擠壓結(jié)束

不一定生產(chǎn)任務(wù)結(jié)束才退模，當(dāng)下列情況發(fā)生時(shí)，必須退模：

① 擠出品表面粗化或出現(xiàn)模痕；

② 擠出品形狀變化、尺寸變化，此時(shí)應(yīng)沿發(fā)現(xiàn)的那一支起往前追朔，直至變化的產(chǎn)品全部被找出來為止；

③ 擠壓條件惡化（如擠出時(shí)異常導(dǎo)致中途悶車、擠壓力太高或連續(xù)打滑）；

④ 達(dá)到該模擠壓規(guī)定量時(shí)；

  應(yīng)將擠壓結(jié)束的情況記下來，并留樣以便修模或下次擠壓時(shí)注意。

6.4 關(guān)于擠出品形狀與尺寸檢查

6.4.1 對于特別異形產(chǎn)品的形狀檢查：應(yīng)作成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)治具檢查，可能形狀比尺寸會更重要，一定要確定形狀正確前提下再檢查尺寸，現(xiàn)場有時(shí)無治具，則應(yīng)對照1：1圖面進(jìn)行檢查，故工程制圖時(shí)要繪出1：1圖紙供現(xiàn)場使用，并保證1：1打印；

6.4.2 尺寸檢查：一般尺寸使用夠量程范圍的帶表游標(biāo)卡尺即可，但對于公差全程小于0.1的尺寸最好用千分尺要保證測量精度，尤其對厚度尺寸，當(dāng)控制較嚴(yán)（±0.05以內(nèi)）時(shí)，一定要用壁厚千分尺；

6.4.3 對量具的校驗(yàn)，使用者應(yīng)隨時(shí)校正零點(diǎn)與飄移，專業(yè)校正人員則應(yīng)定期用標(biāo)準(zhǔn)件對量具進(jìn)行校核，確保量具精度的統(tǒng)一，否則現(xiàn)場很容易出現(xiàn)不同卡尺得出不同結(jié)論的情況。