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铝型材挤压过程中裂纹缺陷产生的原因和解决方法

艾普斯   丨  2018.09.21   丨  11103

挤压加工生产方法是铝型材生产的一个主要生产方式,随着铝型材产品的多样化、截面形状的复杂化,生产过程要经过多重繁锁的工序,受多方面因素的影响,在挤压的过程中,难免出现这样或那样的表面缺陷,今天主要来讲一下挤压裂纹缺陷是如何产生的以及应对方法。


挤压裂纹的症状


铝型材挤压时,通常可以看到型材的棱角处出现裂边,或厚度差较大的型材台阶处出现间断性裂口,开裂严重的呈锯齿形状,有些呈撕裂形状,甚至延伸到金属的内部,使金属的连续性遭到破坏,使型材产生外观不良甚至造成产品报废。

 

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产生的原因


裂纹的产生与挤压过程中金属的流动速度和受力情况有关系,其主要表现形式有二种,一种是周期性裂纹,另一种是与之相反的中心周期性裂纹,这二种裂纹产生的原因是不同的。


1、周期性裂纹


在挤压的过程中,由于金属和模具之间不断的摩擦,坯料的表面流动速度受到一定的阻碍,型材中心位置的金属流动速度要比外层流动速度快,速度快的地方受到附加压应力的作用,使整个变形区的应力状态发生改变,在基本应力和附加应力的共同作用下,产生更大的拉应力,当这个拉应力达到一定的极限时,金属表面就会产生由外向内扩展的裂纹。当裂纹扩展到一定的程度时,金属的应力便会降低,裂纹停止扩展。与此同时金属的变形过程还在继续,型材的应力又会增加,同样会产生附加应力,当应力大到一定的程度时又会产生裂纹,这个过程不断地重复,就产生了周期性裂纹。


2、中心周期性裂纹


与周期性裂纹相反,中心周期性裂纹是由型材中心位置的流动速度要比外层流动速度慢,在中心流动速度慢的地方也会形成附加拉应力,当这个拉应力达到一定的极限时就会产生裂纹。使中心位置的流动速度比外层流动速度慢的原因有:


①加热不均匀,型材外层加热了,而中心位置的温度还没达到;

②挤压比太小,直接影响到变形率,使变形率不够,挤压比与变形量有直接关系,不同的合金挤压比不同,纯铝的挤压比可达3006063合金的挤压比可达200,硬铝的挤压比可达20-60,当挤压比过小时,变形不够深入就会产生裂纹;

③铸锭的加热温度过高,使型材的塑性下降,挤压时产生裂纹;

④挤压速度过快,中心位置与外层的金属流动速度差增大而产生裂纹;

⑤铸锭的合金成分不合格,杂质含量超标,导致热塑性下降,在速度正常的情况下也会产生裂纹。


解决方案


①对于厚度不一致的型材,在加热时要按照工艺流程要求操作,使整体温度达到均匀;

②要使铝型材具有一定的变形量,也不至于难挤压,所以挤压比非常重要,要按照不同的合金成分,选择吨位合适的挤压机型号,使挤压比达到规定的范围之内,可通过改变挤压方法来减少不均匀变形;

③按照工艺要求操作,将铸锭的加热温度控制在规定的范围之内,使型材的塑性得到改善,降低裂纹的产生;

④严格控制挤压速度,并使速度均匀化,使金属中心位置与外层的流动速度保持一致,减小速度差,降低裂纹的产生;

⑤确保铸锭的合金成分在规定的范围之内,降低合金中杂质的含量,保持合金的热塑性正常,特别是高镁合金中,要将钠的含量降到最低,保证原材料的质量,减少裂纹缺陷的产生,使挤压出来的铝型材产品品质达标。