在挤压铝型材表面诸多缺陷中，条纹缺陷是一种常见病，多发病。由于条纹缺陷种类繁多，产生的原因各异，形成的机理也较复杂，解决这种缺陷也是铝型材生产中的一个技术难点。另外，在GB5237铝合金建筑铝型材国家标准中没有对条纹缺陷作出明确的规定，顾客和生产企业也因此容易产生纠纷。但是，在以买方为市场的商品经济的今天，让顾客满意是不容质疑的真理。因此，生产厂家应千方百计生产让顾客满意的铝型材，才能在激烈的竟争中生存和发展。下面简单介绍一下6063铝合金铝型材组织条纹缺陷的攻关小结。此处所讲组织条纹是指固体金属焊合良好，但由于其组织发生变化，而在氧化处理后呈现出来的条纹缺陷。
1 6063铝合金铝型材组织条纹缺陷的攻关立项
公司请来一位专家，“为了提高生产效率”，下令将铸棒温度提高到530℃，实施高温快速挤压，检测铝型材出口温度为570℃。当时，幕墙生产任务很多，霎时之间氧化料架上摆满了有黑色条纹缺陷的铝型材。组织条纹多产生在模桥底下或“T”型或壁厚急骤变化的位置的铝型材表面上，其宽度要比焊缝宽，其宽度越宽，颜色越深，其程度即越严重；氧化白料，有时从一个方向看是白条，而从另一方向看是黑条，着色料在铝型材表面呈现浅色条纹。专家说是氧化没把铝型材上的“脏东西”腐蚀掉，形成黑色条纹，责令氧化返工，加重腐蚀。返工出来后，黑色条纹比原来的还严重；专家又说是熔铸铸棒质量不好，带进“脏东西”造成铝型材产生黑色条纹。专家亲自监督，用100％铝锭生产二炉精品铸棒。然而，氧化出来的铝型材仍然有黑色条纹；专家又说：“挤压垫间隙太大，盛锭筒氧化皮严重，带进铝型材产生黑色条纹。”一时间，清缸垫每次将直径加大0.3㎜，加大了几次，最后一次，挤压垫很困难挤进盛锭筒，并由于受热膨胀而把盛锭筒内壁划伤了，但铝型材仍然出现黑色条纹。致使氧化车间的月废品一下子从2吨猛增到20几吨，尤其是155幕墙合同承诺每超过一天交货期要罚款两万元。因此，公司决定由总工程师任组长，成立攻关组，对6063铝合金铝型材组织条纹缺陷立项攻关。
图为：无条纹缺陷合格的铝合金圆管型材
挤压条纹的形成主要是由于挤压材料和模具的黏附及摩擦作用,在挤压过程中工作带表面不可避免的黏附一定厚度的黏附层,黏附层的主要成份是Al、Fe、Si.黏附层的存在对脐压条纹产生有着至关重要的影响.工作带表面硬度高、抗黏性能好,挤压条纹越少.垂直槽痕的工作带表面可以形成薄且均匀的黏附层,型材表面的挤压条纹少.随着挤压的进行,模具温度升高,工作带硬度下降,抗黏性能降低,型材表面易产生挤压条纹.液氮冷却可以有效地抑制型材表面挤压条纹的产生.氮化模具虽能延缓黏附层的形成,但随着挤压的进行,氮化膜剥落,促使挤压条纹的产生.采用激光表面改性处理,对模具工作带进行表面重熔和表面涂敷合金,工作带硬度和抗黏性能提高,型材表面挤压条纹少.铸锭表层的偏析物和粗大的Mg<,2>Si铸造组织易划伤模具工作带,产生挤压条纹.均匀化处理将粗大的Mg<,2>Si相溶解到固溶体中,随后冷却使Mg<,2>Si在固溶体内以细小质点均匀析出,改变铸锭内部组织状态,减少偏析,型材表面挤压条纹少.对合金成份和铸锭对挤压条纹的形成有一定的影响,但是当合金成份和铸锭质量质量达到一定要求时,它们不是挤压条纹的主要因素.
2 攻关方案及实施情况分析
2.1攻关组群策群立，分析产生铝合金铝型材组织条纹缺陷的机理
攻关组成员畅所欲言：过去也曾经个别出现组织条纹缺陷，但是，重来也没有像现在这样严重，因此，产生组织条纹主要原因是高温快速挤压：固体金属在挤压过程中，与模具摩擦总要产生摩擦热，有些模桥斜着设置，其摩擦面积要比其它部分大些，并且模桥两面受到固体金属摩擦，急剧升温，另外，一般模具厂忽视模桥的加工，其表面光度较差，导致与金属摩擦激烈，所以模桥部位的金属温度要高些；T型位置比其他位置金属流量大，并且该处金属变形功增加，所以该处金属温度也要高些；在铝型材壁厚急骤变化处，金属流动速度产生差异，晶界滑移，晶粒破碎都会产生温度上升，所以此处金属温度也要高些；总之，凡是金属温度比其他部位高的地方，在同样冷却条件下，其冷却速度要慢一些，尤其是采用高温快速挤压，铝型材温度急聚提高，当其冷却速度不能满足T5状态要求时，即冷却曲线与C曲线（Mg2Si析出曲线）相交，有部分Mg2Si就从铝基体内析出，这些Mg2Si在氧化预处理腐蚀过程中，又与腐蚀剂优先发生反应，造成该处组织异于其他部位，在光的散射下，呈现出白条或黑条。
2.2制定攻关方案
攻关组决定必须严格贯彻执行质量手册，程序文件所规定的质量管理工作原则，并强调严肃工艺纪律，严格按工艺规程要求操作。攻关试验是结合生产任务进行的。攻关组设计《铝型材组织条纹攻关记录》，包括：表头设置，生产班组，生产日期，表内设置序号，铝型材号，模具号，模具温度，铸棒温度，盛锭筒温度，挤压初始出料口温度，挤压结束出料口温度，挤压速度，铝型材硬度，表面质量等项目。攻关组成员按岗位分好工，各司其职、各负其责，作好记录。攻关记录是按每支铝型材为单位。记录标识是很重要的，如果把标识搞错了，使得铝型材质量最终结果与记录的工艺参数不对应，用这个质量结果去分析工艺参数的影响，结果肯定是错误的，所以，决定铝型材端头都必须打号x-y-z，x为该铝型材挤压铸棒炉号，y为该炉棒的铝型材顺序号，z为该只棒挤出铝型材的顺序号，说起来容易，一个班生产几百支铝型材，每一支都要打标号，每一支都要做原始记录，每支铝型材记录十几个数据，累积起来有几千个数据，干起来确实是不容易的。但是，攻关组14天坚持一丝不苟地进行记录，为攻关分析提供了可靠数据。
2.3攻关情况分析
2.3.1挤压工艺对铝合金铝型材组织条纹缺陷的影响
挤压铝型材是高温程型，我公司规定：铸棒加热温度为450—500℃，模具加热温度为420—470℃，盛锭筒加热温度为420—440℃，幕墙铝型材挤压速度控制为10—20m/min,铝型材出口温度为500—530℃.严格按此工艺进行试验，并密切注视挤出铝型材表面质量，发现问题及时卸模，第一天铝型材合格率达到53%，还有20几%可以让步接收，旗开得胜。同时也发现一些问题：
a.尽管严格按上述工艺进行试验，连续生产20几只铸棒后，挤压结束铝型材出口温度仍然达到570℃（该铝型材组织条纹缺陷严重而报废），这与业内传统铝型材出口温度为500—530℃规定相矛盾。由于H13模具的回火温度为580℃，铝型材出口温度如果达到570℃，模具工作带温度有可能达到580℃，若时间长了，会造成模具工作带回火。经研究决定：将铝型材出口温度由500—530℃更改为500—560℃，并决定在挤压后期，可以采用“凉棒”措施，使铸棒表面温度降低，以确保规定的铝型材出口温度。
b.经核对实验记录发现：凡是在突然加速或减速挤压铝型材处都会产生轻微或严重的组织条纹，因此，保持匀速挤压对防止产生组织条纹缺陷是十分重要的。
c.铸棒保温时间不足，铝型材也会产生组织条纹。在攻关后期，铝型材质量已经稳定了，突然出现一批较严重的组织条纹缺陷。经调查发现：由于模具不合格，将全炉铸棒退出，重新加入与即将挤压模具相匹配的铸棒，加热不到一小时，就生产了该批铝型材。
2.3.2铝型材结构对铝合金铝型材组织条纹缺陷的影响
为了共用138幕墙穿芯，设计者在138幕墙立柱主装饰面上增加宽5mm,高17mm的两个筋条作为155幕墙的主立柱。过去生产时，由于此位置比其他位置金属流量大，并且该处金属变形功增加，所以该处金属温度其他部分也要高些，而在主装饰面上产生严重的组织条纹。这次生产前，与设计中进行沟通，将两个筋条取消，使主装饰面上产生的组织条纹消除。
有的铝型材设计者不考虑铝型材挤压的工艺性能，在幕墙主立柱、横梁的螺丝孔处突然加厚，直角连接，使该处金属流动速度产生差异，晶界滑移，晶粒破碎都会产生温度上升，而产生组织条纹。经与设计者进行沟通，将直角连接更改为斜坡过度，使该处的组织条纹大大减轻。
2.3.3挤压模具对铝合金铝型材组织条纹缺陷的影响
通过实验证明：挤压模具的正确设计、精心加工、合理修模、及时氮化是防止组织条纹缺陷的关键措施。
a.挤压模具正确设计，合理布局分流孔，合理确定工作带的长度，及其长度变化的过渡，模桥滴水形，合理的焊合角，使焊合点落在焊合室平面上，在保证模具芯头刚度，强度的情况下，加深焊合室的深度或扩大焊合室的断面积，必要时采用“沉桥”，是防止组织条纹缺陷的基础措施。155幕墙主立柱的模具，由三家企业提供，其焊合室的深度分别为15mm、16mm、18mm,生产的铝型材都产生组织条纹，有一家将焊合室的深度提高为25mm，大大减轻了组织条纹的严重程度；
b.模具应严格按图纸要求加工，尤其是注意提高分流孔的表面光度及模桥呈滴水形，改善固体金属流动状态，减少摩擦热；
c.对于产生组织条纹的模具挤压时，修模工应到现场了解模具出料情况，确定正确修模方案；修模工是手艺人，身怀绝技，亲自观察铝型材出料瞬间的状态要比观察铝型材出料料头来确定修模方案的效果好得多；
d.挤压模具按规定及时进行氮化，确保固体金属合理的流动状态；130系列幕墙主立柱产生组织条纹严重，形成头号急件。查该模具卡片（质量档案）后，发现该模具以前多次上机，每次质量很好，顺利按计划完成任务，只是在高温快速挤压后，使模具氮化层受损，然后上机十四次，累积挤压了四百多支铸棒，而没有进行氮化。对该模具进行氮化后，确保固体金属合理的流动状态，消除了组织条纹缺陷。
2.3.4冷却速度对铝合金铝型材组织条纹缺陷的影响
当设备的冷却强度不足，其冷却速度不能满足铝型材T5状态要求时，即铝型材冷却曲线与C曲线（Mg2si析出曲线）相交，有部分Mg2si就从铝基体内析出，这些Mg2si在氧化预处理腐蚀过程中，又与腐蚀剂优先进行反应，造成该处组织异于其他部位，在光的散射下，呈现出白条或黑条。我们对幕墙进行试生产时，出料台上下各设置6台冷却风机，铝型材产生严重的组织条纹，在出料台上下各增加5台冷却风机，增加了冷却强度，大大减轻了组织条纹的严重程度。
2.3.5合金化学成分对铝合金铝型材组织条纹缺陷的影响
铝型材出口温度为500—560℃。在500℃时，6063铝合金中Mg2Si的最大溶解度为1.05%，这是平衡状态下的最大溶解度，实际上，铝型材的组织是非平衡状态，影响Mg2Si溶解度的因素很复杂，因此，Mg2Si在6063铝合金中的溶解度低于1.05%，。如果合金含Mg量过高以及其他因素影响，造成Mg2Si不能完全溶解，容易产生组织条纹缺陷。
综上所述，企业出现质量问题并不可怕，怕就怕没有科学观念，没有认清问题的本质，主观臆断，盲人骑瞎马，盲目瞎闯。攻关实践证明：减轻、消除6063铝合金铝型材组织条纹缺陷是一个系统工程，只要针对消除产生组织条纹缺陷的真正原因采取纠正措施，即合理控制合金化学成分，铝型材结构符合挤压工艺要求，正确设计、精心加工、合理修模、及时氮化模具，严格按正确的工艺操作，快速冷却，确保铝型材T5状态，铝合金铝型材组织条纹缺陷就一定会减轻或消除。
本文从铝型材的结构、挤压工艺参数、挤压模具的模桥形状、焊合室深度，氮化质量、铝型材的冷却速度、化学成分等方面论述了6003铝合金铝型材组织条纹的产生机理及防止措施。由于水平有限,不妥之处，,恳请各位专家指正。
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