鋁合金擠壓工序中的主要缺陷分析及質量控制方法

　　一、縮尾
　　在某些擠壓制品的尾端，經低倍檢查，在截面的中間部位有不合層形似喇叭狀現象，稱為縮尾。經常可以見到一類縮尾或二類縮尾兩種情況。一類縮尾位于制品的中心部位，呈皺褶狀裂縫或漏斗狀孔洞。二類縮尾位于制品半徑1/2區域，呈環狀或月牙狀裂縫。有時在離制品表面層0.5-2mm處出現連續的或不連續的不合層裂紋或裂紋痕跡，有人把它稱為第三類縮尾。
　　一般正向擠壓制品的縮尾比反向擠壓的長，軟合金比硬合金的長。正向擠壓制品的縮尾多表現為環形不合層，反向擠壓制品的縮尾多表現為中心漏斗狀。
　　金屬擠壓到后端，堆積在擠壓筒死角或墊片上的鑄錠表皮和外來夾雜物流入制品中形成二次縮尾；當殘料留得過短，制品中心補縮不足時，則形成一類縮尾。從尾端向前，縮尾逐漸變輕以至完全消失。
　　縮尾的主要產生原因
　　1、殘料留得過短或制品切尾長度不符合規定；
　　2、擠壓墊不清潔，有油污；
　　3、擠壓后期，擠壓速度過快或突然增大；
　　4、使用已變形的擠壓墊（中間凸起的墊）；
　　5、擠壓筒溫度過高；
　　6、擠壓筒和擠壓軸不對中；
　　7、鑄錠表面不清潔，有油污，未車去偏析瘤和折疊等缺陷；
　　8、擠壓筒內套不光潔或變形，未及時用清理墊清理內襯。
　　防止方法
　　1、按規定留殘料和切尾；
　　2、保持工模具清潔干凈；
　　3、提高鑄錠的表面質量；
　　4、合理控制擠壓溫度和速度，在平穩擠壓；
　　5、除特殊情況外，嚴禁在工、模具表面抹油；
　　6、墊片適當冷卻。
　　二、粗晶環
　　　　有些鋁合金的擠壓制品在固溶處理后的低倍試片上，沿制品周邊形成粗大再結晶晶粒組織區，稱為粗晶環。由于制品外形和加工方式不同，可形成環狀、弧狀及其他形式的粗晶環。粗晶環的深度同尾端向前端逐漸減小以至完全消失。期形成機理是由熱擠壓后在制品表層形成的亞晶粒區，加熱固溶處理后形成粗大的再結晶晶粒區。
　　粗晶環主要的產生原因
　　1、擠壓變形不均勻‘
　　2、熱處理溫度過高，保溫時間過長，使晶粒長大；
　　3、便金化學成分不合理；
　　4、一般的可熱處理強化合金經熱處理后都有粗晶環產生，尤其是6a02,2a50等合金的型、棒材最為嚴重，不能消除，只能控制在一定范圍內；
　　5、擠壓變形小或變形不充分，或處于臨界變形范圍，易產生粗晶環。
　　防止方法
　　1、擠壓筒內壁光潔，形成完整的鋁套，減小擠壓時的摩擦力；
　　2、變形盡可能充分和均勻，合理控制溫度、速度等工藝參數；
　　3、避免固溶處理溫度過高或保溫時間過長；
　　4、用多孔模擠壓；
　　5、用反擠壓法和靜擠壓法擠壓；
　　6、用固溶處理-拉拔-時效法生產；
　　7、調整全金成分，增加再結晶抑制元素；
　　8、采用較高的溫度擠壓；
　　9、某些合金鑄錠不均勻化處理，在擠壓時粗晶環較淺。
　　三、成層
　　　　這是在金屬流動較均勻時，鑄錠表面沿模具和前端彈性區界面流入制品而形成的一種表皮分層缺陷。在橫向低倍試片上，表現為在截面邊緣部有不合層的缺陷。
　　成層主要的產生原因
　　1、鑄錠表面有塵垢或鑄錠有較大的偏析聚集物而不車皮，金屬瘤等易產生成層；
　　2、毛坯表面有毛刺或粘有油污、鋸屑等臟物，擠壓前沒有清理干凈；
　　3、模孔位置不合理，靠近擠壓筒邊緣；
　　4、擠壓工具磨損嚴重或擠壓筒襯套內有臟物地，清理不干凈，且不及時更換；
　　5、擠壓墊直徑差過大；
　　6、擠壓筒溫度比鑄錠溫度高得太多。
　　防止方法
　　1、合理設計模具，及時檢查和更換不合格的工具；
　　2、不合格的鑄錠不裝爐；
　　3、剪切殘料后，應清理干凈，不得粘潤滑油；
　　4、保持擠壓筒內襯完好，或用墊片及時清理內襯。
　　　　四、焊合不良
　　用分流模擠壓的空心制品在焊縫處表現的焊縫分層或沒有完全焊合的現象，稱為焊合不良。
　　焊合不良主要的產生原因
　　1、擠壓系數小，擠壓溫度低，擠壓速度快；
　　2、擠壓毛料或工具不清潔；
　　3、型模涂油；
　　4、模具設計不當，靜水壓力不夠或不均衡，分流孔設計不合理；
　　5、鑄錠表面有油污。
　　防止方法
　　1、適當增加擠壓系數、擠壓溫度、擠壓速度；
　　2、合理設計、制造模具；
　　3、擠壓筒、擠壓墊片不涂油，保持干凈；
　　4、采用表面清潔的鑄錠。
　　五、擠壓裂紋
　　這是在擠壓制品橫向試片邊緣呈小弧狀開裂，沿其縱向具有一定角度周期性開裂，輕時隱于表皮下，嚴重時外表層形成鋸齒狀開裂，會嚴重地破壞金屬連續性。擠壓裂紋由擠壓過程中金屬表層受到模壁過大周期性拉應力被撕裂而形成。
　　擠壓裂紋主要的產生原因
　　1、擠壓速度過快；
　　2、擠壓溫度過高；
　　3、擠壓速度波動太大；
　　4、擠壓毛料溫度過高；
　　5、多孔模擠壓時，模具排列太靠近中心，使中心金屬供給量不足，以致中心與邊部流速差太大；
　　6、鑄錠均勻化退火不好。
　　防止方法
　　1、嚴格執行各項加熱和擠壓規范；
　　2、經常巡回檢測儀表和設備，以保證正常運行；
　　3、修改模具設計、精心加工，特別是模橋、焊合室和棱角半徑等處的設計要合理；
　　4、在高鎂鋁合金中盡量減少鈉含量；
　　5、鑄錠進行均勻化退火，提高其塑性和均勻性。
　　六、氣泡
　　局部表皮金屬與基體金屬呈連續或非連續分離，表現為圓形單個或條狀空腔凸起的缺陷，稱為氣泡。
　　氣泡主要的產生原因
　　1、擠壓時擠壓筒和擠壓墊帶有水分、油等臟物；
　　2、由于擠壓筒磨損，磨損部位與鑄錠之間的空氣在擠壓時進入金屬表面；
　　3、潤滑劑中有水分；
　　4、鑄錠組織本身有疏松、氣孔缺陷；
　　5、熱處理溫度過高，保溫時間過長，爐內氣氛濕度大；
　　6、制品中氫含量過高；
　　7、擠壓筒溫度和鑄錠溫度過高。
　　防止方法
　　1、工具、鑄錠表面保持清潔、光滑和干燥；
　　2、合理設計擠壓筒和擠壓墊片的配合尺寸，經常檢查工具尺寸，擠壓筒出現大肚時要及時修理，擠壓墊不能超差；
　　3、保證潤滑劑清潔干燥；
　　4、嚴格遵守擠壓工藝操作流程，及時排氣，正確剪切，不抹油，徹底清除殘料，保持坯料和工模具干凈，不被污染。
　　　　七、起皮
　　這是鋁合金擠壓制品表皮金屬與基體金屬間產生局部離落的現象。
　　起皮主要的產生原因
　　1、換合金擠壓時，擠壓筒內壁粘有原來金屬形成的襯套，清理不干凈；
　　2、擠壓筒與擠壓墊配合不適當，在擠壓筒內壁襯有局部殘留金屬；
　　3、采用潤滑擠壓筒擠壓；
　　4、模孔上粘有金屬或模子工作帶過長。
　　防止方法
　　1、列換合金擠壓時要徹底清理擠壓筒；
　　2、合理設計擠壓筒和擠壓墊片的配合尺寸，經常檢查工具尺寸，擠壓墊不能超差；
　　3、及時清理模具上的殘留金屬。
　　　　八、劃傷
　　因尖銳的物品與制品表面接觸，在相對滑動時所造成的呈單條狀分布的機械傷痕，稱為劃傷。
　　劃傷主要的產生原因
　　1、工具裝配不正，導路、工作臺不平滑，有尖角或有異物等；
　　2、模子工作帶上粘有金屬屑或模具工作帶損壞；
　　3、潤滑油內有砂粒或碎金屬屑；
　　4、運辦理過程中操作不當，吊具不合適。
　　防止方法
　　1、及時檢查和拋光模具工作帶；
　　2、檢查制品流出通道，應光滑，可適當潤滑導路；
　　3、防止搬運中的機械擦碰和劃傷。
　　　　九、磕碰傷
　　制品間或制品與其他物體發生碰撞而在其表面形成的傷痕，稱為磕碰傷。
　　磕碰傷主要的產生原因
　　1、工作臺、料架等結構不合理；
　　2、料筐、料架等對金屬保護不當；
　　3、操作時沒有注意輕拿輕放。
　　防止方法
　　1、精心操作，輕拿輕放；
　　2、打磨掉尖角，用墊木和軟質材料包覆料筐、料架。
　　十、擦傷
　　擠壓制品表面與其他物體的棱或面接觸后發生相對滑動或錯動而在制品表面造成的成束分布的傷痕，稱為擦傷。
　　擦傷主要的產生原因
　　1、模具磨損嚴重；
　　2、因鑄錠溫度過高，模孔粘鋁或模孔工作帶損壞；
　　3、擠壓筒內落入石墨及油等臟物；
　　4、制品相互竄動，使表面擦傷、擠壓流帶不勻，造成制品不按直線流動，致使料與料與導路、工作臺擦傷。
　　防止方法
　　1、及時檢查、更換不合格的模具；
　　2、控制毛料加熱溫度；
　　3、保證擠壓筒和毛料表面清潔、干燥；
　　4、控制好擠壓速度，保證速度均勻。
　　十一、模痕
　　這是擠壓制品表面縱向凸凹不平的痕跡，所有擠壓制品都存在程度不同的模痕。
　　模痕主要的產生原因
　　主要原因：模具工作帶無法達到絕對的光滑。
　　防止方法
　　1、保證模具工作帶表面光潔、平滑、無尖棱；
　　2、合理氮化處理，保證高的表面硬度；
　　3、正確地修模；
　　4、合理地設計工作帶，工作帶不能過長。
　　　　十二、扭擰、彎曲、波浪
　　　　擠壓制品橫截面沿縱向發生角度偏轉的現象，稱為扭擰。制品沿縱向呈弧形或刀形不平直的現象稱為彎曲。制品沿縱向發生的連續起伏不平的現象稱為波浪。
　　扭擰、彎曲、波浪主要的產生原因
　　1、模孔設計排列不好，或工作帶尺寸分配不合理；
　　2、模孔加工精度差；
　　3、未安裝合適的導路；
　　4、修模不當；
　　5、擠壓溫度和速度不當；
　　6、制品固溶處理前未進行預先矯直；
　　7、在線熱處理時冷卻不均勻。
　　防止方法
　　1、搞高模具設計、制造水平；
　　2、安裝合適的導路，牽引擠壓；
　　3、用局部潤滑、修模加導流或改變分流孔設計等來調節金屬流速；
　　4、合理調整擠壓溫度和速度，使變形更均勻；
　　5、適當降低固溶處理溫度或提高固溶處理用的水溫；
　　6、在線淬火時保證冷卻均勻。
　　　　十三、硬彎
　　擠壓制品在長度方向上某處的突然彎曲，稱為硬彎。
　　硬彎主要的產生原因
　　1、擠壓速度不勻，由低速突然變高速，或由高速突然變低速，以及突然停車等；
　　2、在擠壓過程中硬性搬動制品；
　　3、擠壓機工作臺面不平。
　　防止方法
　　1、不要隨便停車或突然改變擠壓速度；
　　2、不要用手突然搬動型材；
　　3、保證出料臺平整和出料輥道平滑、無異物，合制品暢通無阻。
　　十四、麻面
　　　　這是擠壓制品的表面缺陷，是指制品表面呈細小的凸凹不平的連續的片狀、點狀擦傷、麻點、金屬豆等。
　　麻面主要的產生原因
　　1、模具硬度不夠或軟硬不勻；
　　2、擠壓溫度過高；
　　3、擠壓速度過快；
　　4、模子工作帶過長，粗糙或粘有金屬；
　　5、擠壓毛料太長。
　　防止方法
　　1、提高模具工作帶硬度和硬度均勻性；
　　2、按規程加熱擠壓筒和鑄錠，采用適當的擠壓速度；
　　3、合理設計模具，降低工作帶表面粗糙度，加強表面檢查、修理和拋光；
　　4、采用合理的鑄錠長度。
　　十五、金屬壓入
　　擠壓生產過程中會將金屬碎屑壓入制品的表面，稱為金屬壓入。
　　金屬壓入主要的產生原因：
　　1、毛料端頭有毛病；
　　2、毛料內表面粘有金屬或潤滑油內含有金屬碎屑等臟物；
　　3、擠壓筒未清理干凈，有其它金屬雜物；
　　4、鑄錠硌入其它金屬異物；
　　5、毛料中有夾渣。
　　防止方法
　　1、清除毛料上的毛刺；
　　2、保證毛料表面和潤滑油內清潔、干燥；
　　3、清理掉模具和擠壓筒內的金屬雜物；
　　4、選用優質毛料。
　　十六、非金屬壓入
　　擠壓制品內、外表面壓入石黑等異物，稱為非金屬壓入。異物刮掉后制品內表面呈現大小不等的凹陷，會破壞制品表面的連續性。
　　非金屬壓入主要的產生原因
　　1、石墨粒度粗大或結團，含有水分或油攪拌不勻；
　　2、汽缸油的閃點低；
　　3、汽缸油與石墨配比不當，石墨過多。
　　防止方法
　　1、采用合格的石墨，保持干燥；
　　2、過濾和使用合格的潤滑油；
　　3、控制好潤滑油和石墨的比例。
　　十七、表面腐蝕
　　未經過表面處理的擠壓制品，其表面與外界介質發生化學或電化學反應后，引起表面局部破壞而產生的缺陷，稱為表面腐蝕。被腐蝕制品表面失去金屬光澤，嚴重時在表面產生灰白色的腐蝕產物。
　　表面腐蝕主要的產生原因
　　1、制品在生產和儲運過程中接觸水、酸、堿、鹽等腐蝕介質，或在潮濕氣氛中長期停放；
　　2、合金成分配比不當；
　　防止方法
　　1、保持制品表面和生產、存放環境的清潔、干燥；
　　2、控制合金中元素的含量。
　　十八、橘皮
　　擠壓制品表面出現像橘皮一樣凹凸不平的皺褶，又稱表面皺褶，它是由擠壓時晶粒粗大引起的，晶粒越粗大，皺褶越明顯。
　　橘皮主要的產生原因
　　1、鑄錠組織不均勻，均勻化處理不充分；
　　2、擠壓條件不合理，迼成制品晶粒粗大；
　　3、拉伸矯直量過大。
　　防止方法
　　1、合理控制均勻化處理工藝；
　　2、變形盡可能均勻（控制擠壓溫度、速度等）
　　3、控制拉矯量不要過大。
　　十九、凹凸不平
　　擠壓后制品在平面上厚度發生變化的區域出現凹陷或凸起，一般用肉眼觀察不出來，通過表面處理后顯現明細暗影或骨影。
　　凹凸不平主要的產生原因
　　1、模具工作帶設計不當，修模不到位；
　　2、分流孔或前置室大小不合適，交叉區域型材拉或脹的力導致平面發生微小變化；
　　3、冷卻過程不均勻，厚壁部分或交叉部分冷卻速度慢，導致平面在冷卻過程中收縮變形程度不一；
　　4、由于厚度相差懸殊，厚壁部位或過渡區域組織與其他部位組織差異增大。
　　防止方法
　　1、提高模具設計制造和修模水平；
　　2、保證冷卻速度均勻。
　　二十、振紋
　　這是擠壓制品表面橫向的周期條紋缺陷。其特征為制品表面呈橫向連續周期性條紋，條紋曲線與模具工作帶形狀相吻合，嚴重時有明顯凹凸手感。
　　振紋主要的產生原因
　　1、因設備原因造成的擠壓軸前進抖動，導致金屬流出孔時抖動；
　　2、因模具原因造成金屬流出模孔時抖動；
　　3、模具支撐墊不合適，模具剛度不佳，在擠壓力波動時產生抖動。
　　防止方法
　　1、采用合格的模具；
　　2、模具安裝時要采用合適的支撐墊；
　　3、調整好設備。
　　二十一、夾雜
　　夾雜主要的產生原因
　　由于夾雜坯料帶有金屬或非金屬夾雜，在上道工序未被發現，在擠壓后殘留在制品表面或內部。
　　防止方法
　　加強對坯料的檢查（包括超聲波檢查），以杜絕含有金屬或非金屬夾雜的鑄坯進入擠壓工序。
　　二十二、水痕
　　制品表面的淺白色或淺黑色不規則的水線痕跡，稱為水痕。
　　水痕主要的產生原因
　　1、清洗后烘干不好，制品表面殘留水分；
　　2、淋雨等原因造成制品表面殘留水分，未及時處理干凈；
　　3、時效爐的燃料含水，水分在制品時效后的冷卻中凝結在制品表面上；
　　4、時效爐的燃料不干凈，制品表面被燃燒后的二氧化硫腐蝕或被灰塵污染；
　　5、淬火介質被污染。
　　防止方法
　　1、保持制品表面干燥、清潔；
　　2、控制好時效爐然料的含水量和清潔程度；
　　3、加強淬火介質的管理。
　　二十三、間隙
　　直尺橫向疊合在擠壓制品某一平面上，直尺和該面之間呈現一定的縫隙，稱為間隙。
　　間隙主要的產生原因
　　擠壓時金屬流動不均或精整矯直操作不當。
　　防止方法
　　合理地設計、制造模具，加強修模，嚴格按規程控制擠壓溫度和擠壓速度。
　　二十四、壁厚不均
　　擠壓制品同一個尺寸在同一截面或縱向上壁厚有薄有厚，不均勻的現象，稱為壁厚不均。
　　壁厚不均主要的產生原因
　　1、模具設計不合理，或工模具裝配不當；
　　2、擠壓筒與擠壓針不在同一中心線上，形成偏心；
　　3、擠壓筒的內襯磨損過大，模具不能牢固地固定好，形成偏心；
　　4、鑄錠毛坯本身壁厚不均，在一次和二次擠壓后，仍不能消除，毛料擠壓后壁厚不均，經軋制、拉伸后沒有削除；
　　5、潤滑油涂抹不均，使金屬流動不均。
　　防止方法
　　1、優化工模具設計與制造，合理裝配與調整；
　　2、調整擠壓機與擠壓工模具的中心；
　　3、選擇合格的坯料；
　　4、合理控制擠壓溫度、擠壓速度等工藝參數。
　　二十五、擴（并）口
　　槽形、工字形等擠壓型材產品兩側往外斜的缺陷，稱為擴口，往內斜的缺陷，稱為并口。
　　擴（并）口主要的產生原因
　　1、槽形或類似槽形型材或工字形型材的兩個“腿部”（或一個“腿部”）的金屬流速不均；
　　2、槽底板兩側工作帶流速不均；
　　3、拉伸矯直機不當；
　　4、制品出模孔后，在線固溶處理冷卻不均。
　　防止方法
　　1、嚴格控制擠壓速度和擠壓溫度；
　　2、保證冷卻的均勻性；
　　3、正確設計與制造模具；
　　4、嚴控擠壓溫度與速度，正確安裝工模具。
　　　　二十六、矯直痕
　　擠壓制品上輥矯直時產生的螺旋狀條紋，稱為矯直痕，凡是上輥矯直的制品都無法避免出現矯直痕。
　　矯直痕主要的產生原因
　　1、矯直輥輥面上有棱；
　　2、制品的彎曲度過大；
　　3、壓力太大；
　　4、矯直輥輥子角度過大
　　5、制品橢圓度大。
　　防止方法
　　根據產生的原因采取相應的處理辦法進行調整。
　　二十七、停止痕、瞬間印痕、咬痕
　　在擠壓時停止擠壓產生在制品表面并垂直于擠壓方向的帶狀條紋，稱為停車痕；在擠壓過程中產生在制品表面并垂直于擠壓方南的線狀或帶狀條紋，稱為咬痕或瞬間印痕（俗稱“假停車痕”）
　　在擠壓時，穩定地黏附于工作帶表面的附著物，瞬間脫落黏附在擠壓制品表面形成花紋。停止擠壓時出現的工作帶橫紋，稱為停車痕；在擠壓過程中出現的橫紋，稱為瞬間印痕或咬痕，在擠壓時會發出聲響。
　　停止痕、瞬間印痕、咬痕主要的產生原因
　　1、鑄錠加熱溫度不均勻或擠壓速度和壓力有突變；
　　2、模具主件設計、制造不良或裝配不平、有間隙；
　　3、有垂直于擠壓方向的外力作用；
　　4、擠壓機運行不平穩，有爬行現象。
　　防止方法
　　1、高溫、慢速、均勻擠壓，擠壓力保持平穩；
　　2、防止垂直擠壓方向的外力作用于制品上；
　　3、合理設計工模具，正確選擇模具的材料、尺寸配合、強度與硬度。
　　二十八、內表面擦傷
　　擠壓制品內表面在擠壓過程中產生的擦傷，稱為內表面擦傷。
　　內表面擦傷主要的產生原因
　　1、擠壓針粘有金屬；
　　2、擠壓針溫度低；
　　3、擠壓針表面質量差，有磕碰傷；
　　4、擠壓溫度、速度控制不好；
　　5、擠壓潤滑劑配比不當；
　　6、抹油不均。
　　防止方法
　　1、提高擠壓筒和擠壓針的溫度，控制好擠壓溫度和擠壓速度；
　　2、加強潤滑油過濾，經常檢查或更換廢油，抹油應均勻、適量；
　　3、保持毛料表面潔凈；
　　4、及時更換不合格的模具和擠壓針，并保持擠壓工模具表面干凈、光潔。
　　二十九、力學性能不合格
　　擠壓制品的hb、hv等力學性能指標不符合技術標準的要求或很不均勻，稱為力學性能不合。
　　力學性能不合格主要的產生原因
　　1、合金的化學成分主元素超標或配比不合理；
　　2、擠壓工藝或熱處理工藝不合理；
　　3、鑄錠或坯料質量差；
　　4、在線淬火沒達到淬火溫度或冷卻速度不夠；
　　5、人工時效工藝不當。
　　防止與控制措施
　　1、嚴格按標準控制化學成分或制定有效的內標；
　　2、采用優質鑄錠或坯料；
　　3、優化擠壓工藝；
　　4、嚴格執行淬火工藝制度；
　　5、嚴格執行人工時效制度并控制好爐溫；
　　6、嚴格測溫與控溫。