铝型材挤压过程中模痕产生的原因及解决方法

2017-11-15 来源:未知 责任编辑:admin 点击:

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  模痕产生的原因来自于挤压模具本身、铝型材挤压工艺及材料三个方面。在模具方面,挤压模具工作带的光洁度、加温工艺及工作带长短均会对模痕产生影响。工作带未抛光或抛光效果不好的模具,在挤出产品的表面会产生模痕,如图2所示;模具在长时间生产后,通过反复加温及抛光,模具工作带基体受损或氮化层剥落,会导致模痕的产生,需要重新氮化及抛光后再投入使用;模具加温时间过长、温度越高,会使模具工作带氧化或发生部分退火使强度降低(俗称“红包”),也会导致模痕的产生;此外,工业铝型材模具工作带越长,在挤出过程中摩擦时间也越久,会使工作带粘铝,导致挤出铝材的表面变粗,甚至产生模痕。
 
 
图2 模具工作带抛光前后对比
 
  在挤压工艺方面,挤压温度越高,铝合金的粘度增加,会使挤出产品表面产生模痕的几率增加,同时,挤压速度过快也会导致模痕产生。在挤压5×××合金与7×××合金管材的时候,因材料的合金含量高,工业铝型材在挤压模具工作带的出口部位极易析出少量颗粒状的硬质化合物相(图3),使产品表面产生模痕,这种模痕多数情况下是不规则的,非连续的。模痕产生的因果图见图4。
 
 
图3 挤压硬质铝合金在模具工作带出口析出的化合物相
 
 
图4 模痕产生的因果图
 
  防止模痕产生的办法:
  通过对模痕产生原因的分析,我们可以试着分析防止或减少模痕产生的办法(表1)。
 
 
表1:模痕产生的防止办法
 
  模痕深度的测量办法:
  选用一段表面有模痕的产品,采取两种测量方法对模痕深度进行测量对比,测量方式、过程及结果如下:
 
  3.1 用显微镜测量产品截面模痕深度
 
 
图5:镶样测量模痕深度流程图
 
测量结果:模痕深度34um;
 
 
图6:光学显微镜测量模痕深度结果
 
  3.2 用粗糙度仪测量模痕深度
  测量结果:模痕深度32um
 
 
图7:粗糙度仪测量模痕深度结果
 
  3.3 两种测量方法及优劣点对比
 
 
表2:两种模痕深度测量方法优缺点对比
 
  阳极处理与机械抛光对模痕的消除程度
 
  模痕在挤压过程中不可避免,但并不是所有表面有模痕的产品都不能接受,工业铝型材通过后段的机械抛光或阳极处理工序,模痕对产品外观的影响可以减轻,同时一些轻微的模痕可以去除掉。选取同一批次挤压的产品3pcs,通过抛光、阳极处理后测量模痕深度,与挤压材进行对比,结果如表3所示:
 
 
表3:挤压材、阳极处理、机械抛光模痕深度与形貌对比
 
  当模痕深度在8um以上时,用手触摸有明显手感,普通阳极处理就无法消除模痕对产品外观的影响。由此可见,阳极处理对模痕的消除程度是有限的,只有当模痕深度在7um以下时,普通阳极处理可以基本消除表面模痕对产品外观的影响。如果工序中设计有机械抛光工序,则挤压材的模痕深度可以允许放宽至10um左右。
 
 
 
  小结:模痕是挤压缺陷之一,对产品外观有不良的影响。但模痕是可控的,通过对模具设计、模具使用的管理,对挤压工艺的改善,是可以将模痕发生的严重程度降低到最小。同时,通过对不同深度的模痕进行测量,再进行后段的阳极氧化与抛光试验,可以建立不同品质要求的挤压材模痕深度的外观限度标准,对挤压材外观判定起到有效的指导作用。
 
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