鋁型材擠壓生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作

1.鑄錠準(zhǔn)備

為了獲得高質(zhì)量的鑄錠，前面討論了鑄造生產(chǎn)中存在的技術(shù)問題，力求生產(chǎn)組織均勻、細(xì)小，無夾渣、裂紋、嚴(yán)重疏松等重大缺陷的鋁型材產(chǎn)品。但要滿足擠壓的生產(chǎn)條件，還需對鑄錠作進(jìn)一步的加工處理。

1.1鑄錠均勻化退火

如前所述，鑄造過程中，結(jié)晶條件處于非平衡狀態(tài)，對平衡分凝Ko﹤1的合金，其最先結(jié)晶的部分溶質(zhì)組元含量少，低熔點(diǎn)物質(zhì)富集于后結(jié)晶的晶粒邊界，存在晶內(nèi)偏析，同時(shí)還會產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。因此除純鋁外，一般都要對鑄錠進(jìn)行均勻化退火處理，使固溶體發(fā)生分解，同時(shí)消除鑄造應(yīng)力。經(jīng)過均勻化退火處理后，鑄錠的組織和力學(xué)性能會發(fā)生明顯變化。據(jù)資料介紹，7A04合金鑄錠均勻化前后的力學(xué)性能見表7-1。
                               表7-1  7A04鋁型材鑄錠均勻化前后的力學(xué)性能

鑄錠直徑/mm      取樣方向     取樣部位                   力學(xué)性能
                                            未均勻化           445℃均火           480℃均火
                                         σb/Mpa  δ/%        σb/Mpa  δ/%      σb/Mpa  δ/%      
                縱向          表層        245      0.6          195     4.1       200       6.7
200                           中心        280      1.8          202     4.9       224       7.1
                橫向          中心        271      0.6          221     4.4       223       7.9
                              表層        224      0.7          206     4.2       205       6.0
315             縱向          中心        202      1.0          196     3.8       200       5.6
                橫向          中心        223      0.4          209     4.7       227       6.4

由表中數(shù)據(jù)看出，鑄錠經(jīng)均勻化退火后，其抗拉強(qiáng)度降低12%-15%，伸長率提高5-9倍，從而使變形抗力降低，塑性變形能力大大提高，顯著改善鋁型材擠壓加工性能，提高擠壓速度。

A均勻溫度的確定

晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分由不均勻變?yōu)榫鶆蚧蚪咏诰鶆颍强繜o素的擴(kuò)散來完成的。影響擴(kuò)散的因素很多，而溫度是其中最重要的影響因素之一。擴(kuò)散系數(shù)D按指數(shù)律隨溫度變化 ，即 

              D=Doexp(-Q/RT)

式中，  Do-----擴(kuò)散常數(shù)；
        Q------擴(kuò)散激活能；
        R------氣體常數(shù)；
        T------溫度

因此，為了加速均勻化過程，應(yīng)盡可能提高加熱溫度。通常采用均火溫度（0.9-0.95）T熔 。T熔為鑄錠的實(shí)際熔化溫度，它低于狀態(tài)圖上的固相線，如圖中的I區(qū)域。該區(qū)域也稱普通均勻化退火。
有時(shí)在非平衡固相線以下溫度進(jìn)行退火很難達(dá)到組織均勻化目的，或者欲達(dá)到目的，費(fèi)時(shí)太長，則采用高溫均勻化退火，即在平衡固相線溫度以下，非平衡固相線溫度以上進(jìn)行退火。特別是對于含低熔點(diǎn)組元，且其在鋁中的固溶度很低，如含鉛鉛合金；或者對某些大截面鑄錠，采用高溫均勻化退火制度退火，可更好地消除鋁型材顯微組織的不均勻性。
實(shí)踐表明，進(jìn)行高溫均勻化是可行的，有效的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)鋁型材表面有著一層耐高溫、堅(jiān)固、致密的氧化膜。合金鑄錠在非平衡相線以上溫度加熱時(shí)，加然晶間及枝晶網(wǎng)胞間的低熔點(diǎn)組成物會熔化，但在耐高溫、致密氧化膜的保護(hù)下，不會產(chǎn)生晶間氧化。未被氧化和未曾吸氣的非平衡易熔物，在高溫下較長時(shí)間保溫，會逐漸溶入固溶體中，從而使組織均勻化過程進(jìn)行得比較完全。

B 保溫時(shí)間的確定

保溫時(shí)間主要決定加熱溫度，溫度高，保溫時(shí)間相應(yīng)縮短。同時(shí)與鋁型材特性，鑄錠組織的偏析程度，第二相質(zhì)點(diǎn)的形狀、大小、分布狀況有關(guān)。鑄錠組織中組成物分布越彌散，枝晶網(wǎng)胞越細(xì)，第二相質(zhì)點(diǎn)越小，則均勻化過程越快，保溫時(shí)間越短。
隨著均勻化過程的進(jìn)行，晶內(nèi)的溶質(zhì)濃度梯度不斷降低，均勻化過程逐漸減緩，這就是說，均勻化的擴(kuò)散過程只在退火的前一階段進(jìn)行得比較劇烈，隨后即變得越來越平緩。因此在后續(xù)階段花時(shí)很多，但均勻化的收效甚微，過分地延長均勻化的時(shí)間是不合適的。

C 加熱速度與冷卻速度

加熱速度一般不做要求。冷卻速度則因鋁型材的特性不同而異。冷卻速度過大，有些鋁型材可能產(chǎn)生淬火效應(yīng)；則析出的二次相粗化，隨后加工時(shí)可能形成帶狀組織，且在其后的淬火加熱時(shí)，粗大二次相難以溶解，降低淬火、時(shí)效的強(qiáng)化效果。
在生產(chǎn)中，鑄錠是否需進(jìn)行均勻化退火處理，以及均勻化制度的確定都需根據(jù)實(shí)踐確定。有些鋁型材要求成品具有較高強(qiáng)度，有的則為了節(jié)約成本，可不進(jìn)行均勻處理。退火制度的制定也需根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，通過實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐確定。

D 鋁型材普通均勻化退火制度舉例

部分鋁型材普通均勻化退火制度舉例（參考）如下，見表7-2.

                                   表7-2  部分鋁型材均勻化（普通均勻化）退火工藝

合金    鑄錠規(guī)格外徑/mm                   下游生產(chǎn)制品      金屬加熱溫度/℃    保溫時(shí)間/h       冷卻方式
2A02    實(shí)心所有尺寸                       棒材、帶材       475-485             12          出爐空冷
        空心360及以上，實(shí)心420及以上       管、棒、型材     480-490             24          開蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
2A06    其余所有尺寸                       管、棒、型材     480-490             24          出爐空冷
2A11    空心350及以上                      管材             485-495             12          開蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
2A12    空心350以下                        管材             485-495             12          出爐空冷
2A12    實(shí)心420及以上                      1號特殊型材      485-495             10          出蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
2A12    實(shí)心其余尺寸                       1號特殊型材      485-495             10          出爐空冷
2A11    實(shí)心，200以下                      型、棒材         485-495             8-12        出爐空冷
2A12    實(shí)心，200以下                      型、棒材         485-495             8-12        出爐空冷
2A12    實(shí)心，200及以上                    2號特殊型材      485-495             14          出爐空冷
2A12    實(shí)心，420以上                      3號特殊型材      485-495             36          開蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
2A12    實(shí)心，350-420                      3號特殊型材      485-495             36          出爐空冷
2A16    實(shí)心，所有尺寸                     型、棒材         520-530             24          出爐空冷 
2A17    實(shí)心，所有尺寸                     型、棒材         510-520             24          出爐空冷
6A02    空心，所有尺寸                     管材             530-540             12          出爐空冷
2A50    實(shí)心，所有尺寸                     管材             485-495             2.5         出爐空冷
2B50    實(shí)心，所有尺寸                     棒材             520-530             12          出爐空冷
2A70    實(shí)心，所有心寸                     棒材             490-500             12          出爐空冷
2A80    實(shí)心，所有尺寸                     棒材             490-500             12          出爐空冷
2A90    實(shí)心，所有尺寸                     棒材             490-500             12          出爐空冷
2A14    實(shí)心，360及以上                    管材             490-500             12          出爐空冷
3A21    空心，360及以下                    管材             605-620             4           出爐空冷
3003    空心，360及以下                    管材             605-620             4           出爐空冷
5A05    空心實(shí)心，所有尺寸                 管、棒、型材     465-475             24          出爐空冷
5A06    空心實(shí)心，所有尺寸                 管、棒、型材     465-475             24          出爐空冷
5A12    空心實(shí)心，所有尺寸                 管、棒、型材     455-465             12          出爐空冷
6063    實(shí)心，所有尺寸                     型、棒材         560-370             6           出爐空冷
7A04    實(shí)心290及以上，                    管、棒、型材     455-465             12          開蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
        空心270及以上
7A09    實(shí)心290以下，
        空心270以下                        管、棒、型材      455-465             12         出爐空冷
7A04    實(shí)心290及以上                      1號特殊型材       455-465             24         開蓋，隨爐冷卻至250℃后出爐
        實(shí)心290以下                        1號特殊型材       455-465             24         出爐空冷


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