摘要：鋁材原理-工藝-技術(shù)篇:主要介紹了鋁型材焊縫形成的機(jī)理，以及其焊縫嚴(yán)重產(chǎn)生的原因分析和解決方法等方面的相關(guān)知識要點(diǎn)

空心型材是常見的鋁合金裝飾材料及工業(yè)型材，也是鋁加工廠經(jīng)常生產(chǎn)的品種，由于擠壓機(jī)能力的不同，可能在不同的機(jī)型上生產(chǎn)不同的空心型材，例如，在5MN機(jī)上生產(chǎn)25mm×38mm扁管，8MN機(jī)上生產(chǎn)100mm×25mm管材以及在18MN或更大的機(jī)上生產(chǎn)幕墻型材、紡織型材或其它工業(yè)型材等。但在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的問題是：由于焊縫嚴(yán)重，型材經(jīng)表面處理后出現(xiàn)黑帶或色差嚴(yán)重而使產(chǎn)品報(bào)廢，造成不可挽回的損失。下面就有關(guān)因素進(jìn)行了分析和歸納，供同行參考。

一．焊縫形成的機(jī)理

金屬經(jīng)過分流孔分成幾股重新聚集在焊合室，由于分流橋的存在，橋底不可避免形成金屬流動的剛性區(qū)，使該處金屬原子的擴(kuò)散結(jié)合速度較慢，金屬的組織致密度降低。所以用分流組合模擠壓型材將不可避免存在焊縫；但良好的焊縫可使型材在經(jīng)表面處理后避免出現(xiàn)諸如黑帶這樣的現(xiàn)象。要保證焊縫的質(zhì)量，必須使焊合室焊縫處金屬能充分?jǐn)U散結(jié)合，否則，將形成疏松、顆粒粗大與其它部位的組織不均一，因此，變形程度要大一些，特別是焊合室的金屬變形量要大，以形成較大的流體靜水壓力。

分流橋截面形狀主要有矩形的、矩形倒角的和水滴形的三種(見圖4—3—24)，后兩種廣為采用。分流橋斜度(焊合角)一般取45°對難擠壓的型材取θ=30°，橋底圓角尺=2～5mm。

圖-1分流橋截面形狀示意圖

(a)——矩形；(b)——矩形倒角；(c)——水滴形；(d)——焊合角θ示意圖

二．焊縫嚴(yán)重產(chǎn)生的原因

1、擠壓力過低，則焊合力較低。造成擠壓力低的因素是綜合的，有模具上的因素也有工藝上的。有以下幾種情況：

（1）擠壓比較低。要提高焊合力可以采取下列方法：

①上模增厚。

②分流孔適當(dāng)減小。

③擠壓溫度適當(dāng)降低，正常的空心型材擠壓溫度為460-500℃，可降至430-460℃。這方法在現(xiàn)場很實(shí)用。

④選擇較大的擠壓筒，即將該型材安排在較大的機(jī)型上擠壓。

⑤焊合室選擇深些(可通過將分流橋“下沉”的方法)。但要注意沉橋也會降低擠壓力，因此使用此法時(shí)要根據(jù)具體的情況而定。對于采用“+宇”橋結(jié)構(gòu)的分流模較為有效。

⑥擠壓比的控制在合理范圍之內(nèi)。

事實(shí)上，在生產(chǎn)過程中，隨著模具的磨損，型材的壁厚也隨著增大，擠壓比也降低，到一定的程度，焊縫的嚴(yán)重將會影響型材的表面質(zhì)量。

（2）分流孔設(shè)計(jì)過大(特別是對于擠壓比低的型材)，使擠壓力降低，從而降低焊合力。建議分流孔邊緣距離擠壓筒壁有至少6—10mm距離。當(dāng)然分流孔的選擇與分流橋的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來考慮會更好。

2、焊合室過淺或容積過小，形成不了足夠的靜水壓力。合理的是在保證模芯剛性、強(qiáng)度的前提下，加大焊合室的容積。可以是加大焊合室的斷面積，也可以是增加焊合室的高度。

3、分流孔布局不合理、分流橋設(shè)計(jì)及加工不合理。應(yīng)盡量使焊縫往角部或非裝飾面靠，并采用滴水形分流橋及合理的焊合角，使焊點(diǎn)落在焊合室平面之上(即預(yù)成型區(qū)內(nèi))；若采用“+宇”橋結(jié)構(gòu)布置分流孔，類似這種情況，中間橋可窄些，并沉橋(加深局部焊合室深度)5-8mm。

(a)——正視圖；(b)——側(cè)視圖

1——支承柱；2——模橋(分流器)；3——組合針(舌頭)；4——模子內(nèi)套；5——模子外套；6——焊合室

圖片

(a)——橋式；(b)——叉架式；(c)——平面式

4、擠壓溫度過高。(見工藝方面的分析)

5、工藝上

①鋁棒的質(zhì)量及成分方面

鑄棒的內(nèi)部缺陷易出現(xiàn)在空心型材的焊縫上(難變形區(qū))。Mg、Si總量過高以及Fe含量過高將加劇焊合不良，建議Mg、Si總量在0．7％-0．9％范圍內(nèi)，F(xiàn)e含量低于0．15％可得到較好的焊縫質(zhì)量。

②擠壓溫度及擠壓速度

鋁棒的溫度高是有利于金屬的擴(kuò)散結(jié)合，但又導(dǎo)致金屬粘結(jié)模具現(xiàn)象的加劇，同時(shí)，溫度高，又導(dǎo)致金屬的組織晶粒生長和成長速度加快，因而將使焊縫組織粗大。擠壓速度過高，金屬變形功增大，金屬溫度升高較大。另外，擠壓溫度過高，擠壓力將降低，因而又降低了焊合力。因此，在生產(chǎn)現(xiàn)場，最實(shí)用的是將鋁棒溫度降低，然后進(jìn)行模具方面及其它的分析或維修。

③擠壓筒溫度的選擇不合理也會影響焊縫的質(zhì)量，對于厚壁型材建議擠壓筒溫度440-460℃，而對于薄壁型材及分流孔過大的情況下，建議選用400-420℃，另一方面，擠壓筒不干凈，余積氧化皮多，或者擠壓筒已變形如鼓形，以及擠壓筒與擠壓墊間隙過大，這些均影響焊縫質(zhì)量。

④冷卻不均勻也將影響焊縫的質(zhì)量。事實(shí)上，當(dāng)采用石墨制品作為出料滑出臺時(shí)，與石墨接觸的一面，型材也易出現(xiàn)氧化后有黑帶的現(xiàn)象，特別是在炎熱的夏季。這是由于石墨其特性使型材局部的溫度上升，從而加速了該面焊縫處晶粒的長大。但設(shè)備的冷卻能力足夠的話，則可避免此現(xiàn)象。

⑤要減輕焊縫對表面質(zhì)量的影響，也可以相對減少氧化過程中的堿蝕時(shí)間。

三．結(jié)束語

解決空心型材的焊合質(zhì)量問題，先要“診斷”模具，然后選擇并保證合理的工藝或者根據(jù)模具的情況調(diào)整擠壓工藝。焊合不良或者焊縫嚴(yán)重的結(jié)果是型材在經(jīng)表面處理后產(chǎn)生諸如黑帶、色差等色帶現(xiàn)象。來源：模授世界