铝型材挤压生产前准备工作

1.铸锭准备

为了获得高质量的铸锭，前面讨论了铸造生产中存在的技术问题，力求生产组织均匀、细小，无夹渣、裂纹、严重疏松等重大缺陷的铝型材产品。但要满足挤压的生产条件，还需对铸锭作进一步的加工处理。

1.1铸锭均匀化退火

如前所述，铸造过程中，结晶条件处于非平衡状态，对平衡分凝Ko﹤1的合金，其最先结晶的部分溶质组元含量少，低熔点物质富集于后结晶的晶粒边界，存在晶内偏析，同时还会产生铸造应力。因此除纯铝外，一般都要对铸锭进行均匀化退火处理，使固溶体发生分解，同时消除铸造应力。经过均匀化退火处理后，铸锭的组织和力学性能会发生明显变化。据资料介绍，7A04合金铸锭均匀化前后的力学性能见表7-1。
                               表7-1  7A04铝型材铸锭均匀化前后的力学性能

铸锭直径/mm      取样方向     取样部位                   力学性能
                                            未均匀化           445℃均火           480℃均火
                                         σb/Mpa  δ/%        σb/Mpa  δ/%      σb/Mpa  δ/%      
                纵向          表层        245      0.6          195     4.1       200       6.7
200                           中心        280      1.8          202     4.9       224       7.1
                横向          中心        271      0.6          221     4.4       223       7.9
                              表层        224      0.7          206     4.2       205       6.0
315             纵向          中心        202      1.0          196     3.8       200       5.6
                横向          中心        223      0.4          209     4.7       227       6.4

由表中数据看出，铸锭经均匀化退火后，其抗拉强度降低12%-15%，伸长率提高5-9倍，从而使变形抗力降低，塑性变形能力大大提高，显著改善铝型材挤压加工性能，提高挤压速度。

A均匀温度的确定

晶粒内部的化学成分由不均匀变为均匀或接近于均匀，是靠无素的扩散来完成的。影响扩散的因素很多，而温度是其中最重要的影响因素之一。扩散系数D按指数律随温度变化 ，即 

              D=Doexp(-Q/RT)

式中，  Do-----扩散常数；
        Q------扩散激活能；
        R------气体常数；
        T------温度

因此，为了加速均匀化过程，应尽可能提高加热温度。通常采用均火温度（0.9-0.95）T熔 。T熔为铸锭的实际熔化温度，它低于状态图上的固相线，如图中的I区域。该区域也称普通均匀化退火。
有时在非平衡固相线以下温度进行退火很难达到组织均匀化目的，或者欲达到目的，费时太长，则采用高温均匀化退火，即在平衡固相线温度以下，非平衡固相线温度以上进行退火。特别是对于含低熔点组元，且其在铝中的固溶度很低，如含铅铅合金；或者对某些大截面铸锭，采用高温均匀化退火制度退火，可更好地消除铝型材显微组织的不均匀性。
实践表明，进行高温均匀化是可行的，有效的，因为大多数铝型材表面有着一层耐高温、坚固、致密的氧化膜。合金铸锭在非平衡相线以上温度加热时，加然晶间及枝晶网胞间的低熔点组成物会熔化，但在耐高温、致密氧化膜的保护下，不会产生晶间氧化。未被氧化和未曾吸气的非平衡易熔物，在高温下较长时间保温，会逐渐溶入固溶体中，从而使组织均匀化过程进行得比较完全。

B 保温时间的确定

保温时间主要决定加热温度，温度高，保温时间相应缩短。同时与铝型材特性，铸锭组织的偏析程度，第二相质点的形状、大小、分布状况有关。铸锭组织中组成物分布越弥散，枝晶网胞越细，第二相质点越小，则均匀化过程越快，保温时间越短。
随着均匀化过程的进行，晶内的溶质浓度梯度不断降低，均匀化过程逐渐减缓，这就是说，均匀化的扩散过程只在退火的前一阶段进行得比较剧烈，随后即变得越来越平缓。因此在后续阶段花时很多，但均匀化的收效甚微，过分地延长均匀化的时间是不合适的。

C 加热速度与冷却速度

加热速度一般不做要求。冷却速度则因铝型材的特性不同而异。冷却速度过大，有些铝型材可能产生淬火效应；则析出的二次相粗化，随后加工时可能形成带状组织，且在其后的淬火加热时，粗大二次相难以溶解，降低淬火、时效的强化效果。
在生产中，铸锭是否需进行均匀化退火处理，以及均匀化制度的确定都需根据实践确定。有些铝型材要求成品具有较高强度，有的则为了节约成本，可不进行均匀处理。退火制度的制定也需根据生产实际，通过实验与实践确定。

D 铝型材普通均匀化退火制度举例

部分铝型材普通均匀化退火制度举例（参考）如下，见表7-2.

                                   表7-2  部分铝型材均匀化（普通均匀化）退火工艺

合金    铸锭规格外径/mm                   下游生产制品      金属加热温度/℃    保温时间/h       冷却方式
2A02    实心所有尺寸                       棒材、带材       475-485             12          出炉空冷
        空心360及以上，实心420及以上       管、棒、型材     480-490             24          开盖，随炉冷却至250℃后出炉
2A06    其余所有尺寸                       管、棒、型材     480-490             24          出炉空冷
2A11    空心350及以上                      管材             485-495             12          开盖，随炉冷却至250℃后出炉
2A12    空心350以下                        管材             485-495             12          出炉空冷
2A12    实心420及以上                      1号特殊型材      485-495             10          出盖，随炉冷却至250℃后出炉
2A12    实心其余尺寸                       1号特殊型材      485-495             10          出炉空冷
2A11    实心，200以下                      型、棒材         485-495             8-12        出炉空冷
2A12    实心，200以下                      型、棒材         485-495             8-12        出炉空冷
2A12    实心，200及以上                    2号特殊型材      485-495             14          出炉空冷
2A12    实心，420以上                      3号特殊型材      485-495             36          开盖，随炉冷却至250℃后出炉
2A12    实心，350-420                      3号特殊型材      485-495             36          出炉空冷
2A16    实心，所有尺寸                     型、棒材         520-530             24          出炉空冷 
2A17    实心，所有尺寸                     型、棒材         510-520             24          出炉空冷
6A02    空心，所有尺寸                     管材             530-540             12          出炉空冷
2A50    实心，所有尺寸                     管材             485-495             2.5         出炉空冷
2B50    实心，所有尺寸                     棒材             520-530             12          出炉空冷
2A70    实心，所有心寸                     棒材             490-500             12          出炉空冷
2A80    实心，所有尺寸                     棒材             490-500             12          出炉空冷
2A90    实心，所有尺寸                     棒材             490-500             12          出炉空冷
2A14    实心，360及以上                    管材             490-500             12          出炉空冷
3A21    空心，360及以下                    管材             605-620             4           出炉空冷
3003    空心，360及以下                    管材             605-620             4           出炉空冷
5A05    空心实心，所有尺寸                 管、棒、型材     465-475             24          出炉空冷
5A06    空心实心，所有尺寸                 管、棒、型材     465-475             24          出炉空冷
5A12    空心实心，所有尺寸                 管、棒、型材     455-465             12          出炉空冷
6063    实心，所有尺寸                     型、棒材         560-370             6           出炉空冷
7A04    实心290及以上，                    管、棒、型材     455-465             12          开盖，随炉冷却至250℃后出炉
        空心270及以上
7A09    实心290以下，
        空心270以下                        管、棒、型材      455-465             12         出炉空冷
7A04    实心290及以上                      1号特殊型材       455-465             24         开盖，随炉冷却至250℃后出炉
        实心290以下                        1号特殊型材       455-465             24         出炉空冷


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