铝合金型材“闪烁花纹”的成因及对策 - 铸造技术（二）
2016/6/17 15:00:09
粗晶环的分布规律是：靠近挤压筒壁的部分出现较厚粗晶环；模具工作带磨擦阻力较大的部分具有较厚粗晶环；较厚粗晶环处的晶粒比较粗大。沿挤压方向上的粗晶环厚度的分布规律是：头部薄、尾部厚；严重时会在全断面上出现粗晶组织。粗晶环的最大深度为：2.0－2.5mm。
粗晶环的形成机理是[6]：粗晶环产生的部位常常是金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。在软铝合金(如6063合金)空心、半空心型材的挤压过程中，其外层晶粒承受较内部更加剧烈的附加剪切变形，且沿挤压方向上尾部较头部的要剧烈的得多，承受外摩擦强烈且摩擦时间长的部位的金属附加剪切变形较大。其晶粒的破碎和晶格畸变的程度也比较剧烈。因此，该部位金属处于热力学不稳定状态，界面能高，从而降低了该部位的再结晶温度(这个温差约为35℃)，使晶粒形核长大的驱动力提高。同时由于剧烈摩擦部位金属的温度急剧升高，在风冷却不及时或冷却强度不足时，挤压时析出的部分弥散质点(如MnAl6 CrAl7等)重新溶于固溶体α－Al内，阻碍再结晶的条件消失，也使再结晶温度下降，再结晶形核、长大的驱动力提高。
由此可见：当6063铝合金挤压温度偏高，挤压速度过快，模具局部工作带过长，使合金型材流出模孔温度偏高而又未及时风冷至250℃以下时，就易发生局部的静态再结晶及再结晶晶粒的聚集长大，这就产生了粗晶环。
粗晶环的存在，为“闪烁花纹”的形成创造了组织上的客观条件。
3 预防措施
由于“闪烁花纹”缺陷的存在，造成大量工艺废品，给企业生产经营带来重大损失。因此，必须针对具体成因而采取具体的预防措施，防止这种表面缺陷的产生。
①根据挤压材表面有无粗晶环及粗晶的大小，在生产工艺规程规定的范围内，调整生产工艺控制参数，尽量减小粗晶环对氧化材表面质量的影响。
②选择性能优良的碱蚀添加剂。当碱蚀液中[Zn2＋]偏高时，应及时向槽液中补加过量NaS或多硫化钠。
③根据下列处于工作温度下的电离平衡方程式：Zn2＋＋2OH－Zn(OH)22H＋＋Zn，为了抑制Zn2＋的不良影响，可以增大游离NaOH的浓度，从而降低Zn2＋的浓度，从而使wZn2＋<3×10－6。或者采用先排放一部分旧槽液，再补充相当量的新槽液，亦可使得wZn2＋<3×10－6。
④依据国际GB3190－82之规定，从企业生产的实际出发，制定一个适合本企业情况的6063铝合金成分的企业标准。严格控制Si、Fe、Mg、Zn的含量，要求Si的含量相对于wMg∶wSi=1.73∶1所要求的含Si量过剩，但过剩量不大于0.20%；wZn2＋≤0.050%；要进行铸锭的均化退火处理，消除偏析现象。
⑤调整模具结构，减小局部的剧烈摩擦缩短相应部位工作带的长度，加大空刀斜度或保证工作带平面与空刀斜面结合处的高度差不小于0.5mm，调整分流孔的布置或第一分流比K1的大小及模桥断面下端的形状尺寸，减小两股金属在焊和室上部相遇时的相对摩擦力。
⑥调整铸，锭挤压筒等的加热温度，挤压温度和挤压速度的控制参数，严格控制淬火冷却工艺，避免静态再结晶的发生。
4 结束语
综上所述，“闪烁花纹”的形成是有规律的，其影响因素也不是单一的。在生产中，不同企业应从实际出发，具体问题具体分析，采取恰当措施解决具体问题，提高经济效益。
苏州标新模型有限公司创立于2005年,是一家专注于中高端手板制作的大型模型公司。于2013年成立了分公司苏州标新精密机械有限公司，主要专注于非标机械设备的研发、设计和制造、机加工、机械加工、模具加工、非标零件加工以及各类治具加工。铝合金产品加工 工装治具 硅胶模具 手板模型 苏州标新精密机械有限公司 苏州标新精密机械 苏州标新非标机械设备
粗晶环的形成机理是[6]：粗晶环产生的部位常常是金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。在软铝合金(如6063合金)空心、半空心型材的挤压过程中，其外层晶粒承受较内部更加剧烈的附加剪切变形，且沿挤压方向上尾部较头部的要剧烈的得多，承受外摩擦强烈且摩擦时间长的部位的金属附加剪切变形较大。其晶粒的破碎和晶格畸变的程度也比较剧烈。因此，该部位金属处于热力学不稳定状态，界面能高，从而降低了该部位的再结晶温度(这个温差约为35℃)，使晶粒形核长大的驱动力提高。同时由于剧烈摩擦部位金属的温度急剧升高，在风冷却不及时或冷却强度不足时，挤压时析出的部分弥散质点(如MnAl6 CrAl7等)重新溶于固溶体α－Al内，阻碍再结晶的条件消失，也使再结晶温度下降，再结晶形核、长大的驱动力提高。
由此可见：当6063铝合金挤压温度偏高，挤压速度过快，模具局部工作带过长，使合金型材流出模孔温度偏高而又未及时风冷至250℃以下时，就易发生局部的静态再结晶及再结晶晶粒的聚集长大，这就产生了粗晶环。
粗晶环的存在，为“闪烁花纹”的形成创造了组织上的客观条件。
3 预防措施
由于“闪烁花纹”缺陷的存在，造成大量工艺废品，给企业生产经营带来重大损失。因此，必须针对具体成因而采取具体的预防措施，防止这种表面缺陷的产生。
①根据挤压材表面有无粗晶环及粗晶的大小，在生产工艺规程规定的范围内，调整生产工艺控制参数，尽量减小粗晶环对氧化材表面质量的影响。
②选择性能优良的碱蚀添加剂。当碱蚀液中[Zn2＋]偏高时，应及时向槽液中补加过量NaS或多硫化钠。
③根据下列处于工作温度下的电离平衡方程式：Zn2＋＋2OH－Zn(OH)22H＋＋Zn，为了抑制Zn2＋的不良影响，可以增大游离NaOH的浓度，从而降低Zn2＋的浓度，从而使wZn2＋<3×10－6。或者采用先排放一部分旧槽液，再补充相当量的新槽液，亦可使得wZn2＋<3×10－6。
④依据国际GB3190－82之规定，从企业生产的实际出发，制定一个适合本企业情况的6063铝合金成分的企业标准。严格控制Si、Fe、Mg、Zn的含量，要求Si的含量相对于wMg∶wSi=1.73∶1所要求的含Si量过剩，但过剩量不大于0.20%；wZn2＋≤0.050%；要进行铸锭的均化退火处理，消除偏析现象。
⑤调整模具结构，减小局部的剧烈摩擦缩短相应部位工作带的长度，加大空刀斜度或保证工作带平面与空刀斜面结合处的高度差不小于0.5mm，调整分流孔的布置或第一分流比K1的大小及模桥断面下端的形状尺寸，减小两股金属在焊和室上部相遇时的相对摩擦力。
⑥调整铸，锭挤压筒等的加热温度，挤压温度和挤压速度的控制参数，严格控制淬火冷却工艺，避免静态再结晶的发生。
4 结束语
综上所述，“闪烁花纹”的形成是有规律的，其影响因素也不是单一的。在生产中，不同企业应从实际出发，具体问题具体分析，采取恰当措施解决具体问题，提高经济效益。
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