?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），當把鎂（Mg）和硅（Si）加入到液態(tài)的鋁中時，鎂（Mg）和硅（Si）就會溶解在鋁中，當冷卻為固態(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，同時因為鋁中還有雜質元素鐵（Fe）、錳（Mn）等，還會形成AlFeSi，當加入的Mg比 Si多時還可能形成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，還有多余時生成游離的硅（Si），但若硅（Si）不足即鎂（Mg）有多余時則生成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。所以實際生成Mg₂Si的硅（Si）量為Si_總-0.25（Fe+Mn），這就是配料時要控制鐵（Fe）和錳（Mn）含量的原因。

2.2硅（Si）的作用  生成Mg₂Si可起強化作用，過量的硅（Si）可溶解于基體中（550℃時硅在鋁中的溶解度可達1.65%）。在室溫下析出細小質點有強化作用，但使擠壓性能下降，?？刂七^量硅（Si）不多于0.2%；當硅（Si）不足時，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，促進時效時的析出物更細小，防止時效前因等待而造成的不利作用；量多時會形成CuAl₂ 相；很多時則變?yōu)?/font>Al-Cu-Mg-Si系合金（硬鋁）。

2.4鉻（Cr）作用  有利于抗拉強度提高和成形性，可細化晶粒。

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%，一般分為如下三個區(qū)間 ：

4、合金含量計算方法：

二、過程原理

1、溫度與時間過程

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

2、Mg、Si、Mg₂Si、AlFeSi在過程中的變化

三、生產過程

1、熔鑄過程

1.1 配料  要依設定的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，釋放氯氣與氫氣結合形成HCL揮發(fā)，防止氮氣不純（含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，盡可能調整油槍功率至1-2小時內將棒溫升到570℃左右。

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

l 出料區(qū)：降溫區(qū)，將棒溫降至擠壓理想溫度。

2.2 擠壓 應保證擠壓出?？诇囟仍?/font>500-530℃之間，突破壓力小于220kgf/cm²（超過時應有主管在場控制），速度以表面、焊合性、出口溫度為標準調控，冷卻速度應保證型材出模孔后1分鐘內冷卻至最少350℃，最佳250℃以下?？梢佬筒姆謩e采用水冷、霧冷、風冷、自然冷卻。

2.3 時效 6063停放效應不十分嚴格，一般不必限制擠出到時效間歇時間，時效最主要的是要保證通風良好，爐溫均勻性在±5℃以內，爐溫應準確，測溫誤差不超過3℃，主要原因是不同溫度下時效保溫時間與硬度差別明顯。

3、擠壓模具

3.1 模具的使用

3.1.1 作為擠壓工，首先要認識模具，每個模對應一個型號產品，不可搞混型號，一般在模出廠時已在模側面打了鋼印。

3.1.2 要知道模具的裝配，應對每臺擠壓機弄清楚如下數(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；關系為d>a+2，（j-壁厚）-g=0.5～1；h為模支承墊厚度，對模具強度起輔助作用，其內孔應比模出料孔大，單邊約5～10；i為模裝配厚度調節(jié)墊，應調整到保證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個厚度以便現(xiàn)場靈活運用；l為模凸出模套端面的部分，一般約2mm。

此外，模裝配還應注意：模具方位的固定，定位銷一定要有，模裝配完后應從出料口方向觀察，?？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 模具擠壓時應限量，防止因過渡使用，導致疲勞損傷，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 冷模入爐應寫明入爐時間，模加溫速度約25mm/H，到溫后，保溫在1～4小時內較佳，保溫太少可能模受熱不均，擠壓受力時易斷裂橋，保溫太久則模具會緩慢退火，失去強度，同時表面氧化可能性會加大。

3.2.2 冷模應置于爐口附近至少約半小時，再轉入爐內，不可將冷模置于熱模上面。

3.3 模具的保養(yǎng)

3.3.1 模具使用有條件時應清空入料孔內殘鋁，以縮短泡模時間及減少鋁耗；

3.3.2 泡模前模溫應降至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先將螺絲拆除再開模，模腔余鋁太多時不可強行開模；

3.3.4 模具拋光應用細砂紙（最好選用1200號以上），防止損傷工作帶；

3.3.5 模具不用時應拋光后封存模腔，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 氮化前應預熱至300～400℃；

3.4.3 氮化時間應以模入后到溫開始計，保持560℃左右3～5小時，其間應通氧，以保持CNO^-的再生；

3.4.4 氮化鹽濃度CNO^-應維持在37～39%之間，一星期化驗2次；

3.4.5 氮化效驗證，應用試塊做，一個月兩次，HV≥900為合格

4、擠壓設備使用要項

4.1 擠壓機使用大功率電機，為星形—三角形啟動，主機手啟動馬達后一定要確認是否已完成星三角轉換，在打開電源開關，啟動馬達前應先按下緊急制動開關確認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 擠壓時應先開手動，動作正常后再轉自動；

4.6 下列動作過程中，主機手須手觸緊急制動，眼觀動作：

送料架上升、擠桿快進、脫氣、剪刀下降、模座進出、擠壓突破前后、進行中的料中斷；

4.7 換模擠壓時前1～3個棒應使用溫度較高的棒擠壓；

4.8 擠壓力達到最高持續(xù)3～5秒不出料視為悶車，應停車退模；

4.9 擠壓打滑時應停止擠壓，查清原因，確認故障排除后再擠，必要時退模；

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、與內部品質有關的不良。

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  與內部品質有關的不良

6、擠壓材的檢查

6.1 新模試模驗收的檢查

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

6.1.2 應確認在正常擠壓條件下形狀、尺寸的穩(wěn)定性；

6.1.3 確認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（如力學性能、焊合性能等），對性能薄弱的部分應去除（如收尾、頭部夾心等）；

6.2 在線檢查

6.2.1 首件檢查應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，對控重的產品還應檢查米重，首檢應連續(xù)檢查3次（即頭1-3個棒擠出的試樣，每個棒至少頭、中、尾各一個樣）；

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

6.3.3 擠壓結束

不一定生產任務結束才退模，當下列情況發(fā)生時，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，此時應沿發(fā)現(xiàn)的那一支起往前追朔，直至變化的產品全部被找出來為止；

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

④ 達到該模擠壓規(guī)定量時；

  應將擠壓結束的情況記下來，并留樣以便修模或下次擠壓時注意。

6.4 關于擠出品形狀與尺寸檢查

6.4.1 對于特別異形產品的形狀檢查：應作成相應的標準治具檢查，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)場有時無治具，則應對照1：1圖面進行檢查，故工程制圖時要繪出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，當控制較嚴（±0.05以內）時，一定要用壁厚千分尺；

6.4.3 對量具的校驗，使用者應隨時校正零點與飄移，專業(yè)校正人員則應定期用標準件對量具進行校核，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論的情況。