1、6063合金加工的基本知識一、合金介紹1、組成6063 在鋁合金系列中屬于 Al-Mg-Si 系，基體為鋁 （ Al ），主要的元素為鎂 （Mg）和硅（Si），當把鎂（Mg） 和硅（ Si）加入到液態的鋁中時，鎂（ Mg ）和硅（ Si）就會溶解在鋁中，當冷卻為固態，鎂（ Mg ）和硅（ Si） 仍然保留在鋁基體中， 不會析出，并且形成金屬間化合物 Mg 2Si，同時因為鋁中還有雜質元素鐵 （Fe）、錳（Mn） 等，還會形成 AlFeSi ，當加入的 Mg 比 Si 多時還可能形成 Mg 2Al 3。2、元素的作用2.1Mg 和 Si 金屬中的 Si 先生成 AlFeSi 、AlFe（Mn ）

2、 Si，余下的生成 Mg 2Si，還有多余時生成游離的硅 （Si），但若硅（ Si）不足即鎂（ Mg ）有多余時則生成 Mg2Al 3。Mg 2Si 的 Mg 和 Si 的重量比為 Mg ： Si=（ 2 ×24.3 ） /28.1=1.73 ；其中 24.3 為鎂的原子量； 28.1 為硅的原子量。 AlFe （ Mn ）Si 中的（ Fe+Mn）和 Si重 量比為（Fe+Mn ）：Si=55.8+55/28.1=3.94 4；其中 55.8 為鐵的原子量， 55為錳的原子量。 所以實際生成 Mg2Si 的硅（ Si）量為 Si 總-0.25（ Fe+Mn），這就是配料時要控制鐵（

3、 Fe）和錳（ Mn ）含量的原因。2.2 硅（ Si）的作用 生成 Mg2Si 可起強化作用，過量的硅（ Si）可溶解于基體中（ 550時硅在鋁中的溶 解度可達 1.65%）。在室溫下析出細小質點有強化作用， 但使擠壓性能下降， ?？刂七^量硅 （Si）不多于 0.2%； 當硅（ Si）不足時，過剩鎂（ Mg）生成 Mg2Al 3，使加工性能降低。2.3 銅（ Cu）作用 很少的銅溶解在基體中，促進時效時的析出物更細小，防止時效前因等待而造成的不 利作用；量多時會形成 CuAl 2 相；很多時則變為 Al-Cu-Mg-Si 系合金（硬鋁） 。2.4 鉻（Cr ）作用 有利于抗拉強度提高和成形性

4、，可細化晶粒。2.5 鐵（ Fe）作用 不可多于 0.15% ，否則氧化后表面發灰。3、合金含量劃分6063 合金各項含量圍： Mg2Si 為 0.61.2%，鎂（ Mg ）為 0.450.9%，硅 0.20.6%，一般分為如下三個區間合金類型含量（ %）性能MgSiFeMg 2Si過量 Si0.2%HWA 易擠型0.450.350.150.70.05>1801279B 普通型0.510.40.20.80.06>230111012C 高強型0.570.450.250.90.07>2501112144、合金含量計算方法：合金類型含量度 Wt%fsirsicsiMg2SiesiA

5、 易擠型0.03750.31250.26010.71010.05B 普通型0.050.350.2950.8050.055C 高強型0.06250.43750.3290.8990.06說明: f si表示形成 AlFe(Mn)Si 相消耗的 Si，fsi=0.25(Fe%+Mn%) ；rsi可形成 Mg2Si 的 Si， rsi=Si%- f si，生成 Mg2Si 需消耗的 Si，csi=0.578Mg% ；Mg2Si含量， Mg 2Si=Mg%+Si% ；esi表示過量 Si，esi= rsi- csi、過程原理1、溫度與時間過程a、有獨立均質化處理的 T-H 曲線a 曲線為典型的 T-H

6、曲線， b 曲線為省略了單獨的均勻化過程，而將鑄態鋁棒慢速升溫，在爐達到均勻 化條件再冷卻到擠壓溫度的一種簡便方法，實踐證明該方法對 6063 是很有效的。2、Mg、 Si、 Mg 2Si、AlFeSi 在過程中的變化過程圖示說明熔鑄熔 解Si 或 Al-12Si ， Mg 溶解到鋁液中鑄造Si、Mg 2Si、AlFeSi 等合金或單體主要集中在鋁 基體晶間、晶界，也有少量在晶，形成粗大化 合物均 質針狀的 -AlFeSi 轉化為球狀的 -AlFeSi ，使 擠出品表面更好；晶界溶解，晶間化合物溶 解，均勻細小的、 Mg2Si 大量成核，極 易在擠壓時溶解；化學元素分布更均勻擠 壓、 Mg2S

7、i 大量溶解成游離質點均勻分布 在鋁基體中， -AlFeSi 均勻分布在鋁基體中 （稱 為固溶過程）時 效針狀的 Mg2Si 在鋁原子間形成網狀結構， 能 有效阻止鋁原子互錯，使鋁變形困難，從而產 生強度三、生產過程1、熔鑄過程1.1 配料 要依設定的 Mg2Si ，過剩 Si 量估算須多少鎂（ Mg ）、硅（ Si）控制鐵（ Fe）含量，然后爐前化 驗鋁錠，廢料中含硅（ Si）、鎂（ Mg ），鐵（ Fe）量決定添加量。1.2 熔解 防止硅（ Si）沉底結渣，鎂（ Mg ）浮面燃損與吸氫1.3 精煉 加精煉劑冰晶石將 Al 2O3溶解以浮渣形式去除，釋放氯氣與氫氣結合形成HCL 揮發，防止氮

8、氣不純（含 O2，H2O）造成二次污染，純凈的 N2，精練劑是可以將渣打到基本沒有的。1.4 鑄造 溫度、速度、水壓、水溫有賴現場操作者找到最優條件，并以文件形式固定下來。2、擠壓過程2.1 鋁棒加溫 本廠采用的 b） T-H 曲線工藝，故鋁棒加熱三區之功效須搞清楚 入料區：加溫，盡可能調整油槍功率至 1-2 小時將棒溫升到 570左右。 中間區：均勻化保溫區，應保證棒在570保溫 1-2 小時。出料區：降溫區，將棒溫降至擠壓理想溫度。2.2 擠壓 應保證擠壓出?？诇囟仍?500-530之間，突破壓力小于 220kgf/cm （2 超過時應有主管在場控制） ， 速度以表面、焊合性、出口溫度為標

9、準調控，冷卻速度應保證型材出模孔后 1 分鐘冷卻至最少 350，最佳 250以下?？梢佬筒姆謩e采用水冷、霧冷、風冷、自然冷卻。2.3 時效 6063 停放效應不十分嚴格，一般不必限制擠出到時效間歇時間，時效最主要的是要保證通風良 好，爐溫均勻性在± 5以，爐溫應準確，測溫誤差不超過3，主要原因是不同溫度下時效保溫時間與硬度差別明顯。3、擠壓模具3.1 模具的使用剪刀模壓蓋0.5-1mm模套模具模支承模調節墊3.1.1 作為擠壓工，首先要認識模具，每個模對應一個型號產品，不可搞混型號，一般在模出廠時已在模 側面打了鋼印。3.1.2 要知道模具的裝配，應對每臺擠壓機弄清楚如下數據：a、b

10、、c、j 分別為模套的外形尺寸：厚度（ a），止口（ b）× c，外徑 j ；d、 e、f 、g 分別為模具的外形尺寸：厚度（ d），止口（ e）× f，外徑 g；關系為 d>a+2，（ j- 壁厚） -g=0.5 1；h 為模支承墊厚度， 對模具強度起輔助作用，其孔應比模出料孔大，單邊約5 10；i 為模裝配厚度調節墊，應調整到保證 k 值符合總裝要求。一般會做 i-1 、i-0.5 、i 、 i+0.5 、i+1 共 5個厚度以便現場靈活運用； l 為模凸出模套端面 的部分，一般約 2mm 。此外，模裝配還應注意：模具方位的固定，定位銷一定要有，模裝配完后應從出料

11、口方向觀察，?？子?無阻礙，否則要重裝；裝配完成后送至擠壓位，將剪刀開下，檢查剪刀面與模端面間隙要在0.5 1mm。3.1.3 模具擠壓時應限量，防止因過渡使用，導致疲勞損傷，一般模具擠壓途中出現偏心變大即是已發生 疲勞變形引起的。3.2 模具的加熱3.2.1 冷模入爐應寫明入爐時間，模加溫速度約 25mm/H ，到溫后，保溫在 14 小時較佳，保溫太少可能 模受熱不均，擠壓受力時易斷裂橋，保溫太久則模具會緩慢退火，失去強度，同時表面氧化可能性會加大。3.2.2 冷模應置于爐口附近至少約半小時，再轉入爐，不可將冷模置于熱模上面。3.3 模具的保養3.3.1 模具使用有條件時應清空入料孔殘鋁，以

12、縮短泡模時間及減少鋁耗；3.3.2 泡模前模溫應降至 100以下，防止熱模入堿槽損傷模具；3.3.3 泡模后開模要均勻打止口，以防損傷止口及損壞芯頭，對裝有固定螺絲的模具應先將螺絲拆除再開 模，模腔余鋁太多時不可強行開模；3.3.4 模具拋光應用細砂紙（最好選用 1200 號以上），防止損傷工作帶；3.3.5 模具不用時應拋光后封存模腔，不合格的模具不要入庫；3.4 模具的氮化3.4.1 氮化前模具應拋光至工作帶鏡面，并清除干凈其他位置異物；3.4.2 氮化前應預熱至 300 400；3.4.3 氮化時間應以模入后到溫開始計，保持560左右 35 小時，其間應通氧，以保持 CNO-的再生；3.

13、4.4 氮化鹽濃度 CNO-應維持在 3739%之間，一星期化驗 2 次；3.4.5 氮化效驗證，應用試塊做，一個月兩次，HV 900 為合格4、擠壓設備使用要項4.1 擠壓機使用大功率電機， 為星形 三角形啟動， 主機手啟動馬達后一定要確認是否已完成星三角轉換， 在打開電源開關，啟動馬達前應先按下緊急制動開關確認是否有效并斷開可能帶電的電磁閥；4.2 檢查液壓油是否夠，油溫在 45以下，冷卻水是否暢通；4.3 檢查擠壓中心線，盛錠筒、擠壓桿、模具三心合一，偏移小于1mm ；檢查盛錠筒端面有無缺損與變形或粘附物；4.4 檢查擠壓工具（壓餅、壓蓋、吊模環、牽料鉗 、石墨、剪刀等）是否齊全與正常；

14、4.5 擠壓時應先開手動，動作正常后再轉自動；4.6 下列動作過程中，主機手須手觸緊急制動，眼觀動作： 送料架上升、擠桿快進、脫氣、剪刀下降、模座進出、擠壓突破前后、進行中的料中斷；4.7 換模擠壓時前 13 個棒應使用溫度較高的棒擠壓；4.8 擠壓力達到最高持續 35 秒不出料視為悶車，應停車退模；4.9 擠壓打滑時應停止擠壓，查清原因，確認故障排除后再擠，必要時退模；4.10 擠壓突破前不要把頭伸到出料口附近望。5、擠壓材缺陷 擠壓材缺陷大致分為如下 3 類：外觀不良（外觀就能看得見的不良） 、表面處理后出現的不良、與部品質有關的不良。5.1 外觀不良（外觀就能看到的不良）缺陷圖例定義及產

15、生原因缺陷圖例定義及產生原因停止痕擠壓中機器一時停止時， 產品周 圍發生的帶狀模樣。石墨線制品接觸了擠壓機誘導產 品用的石墨而產生的傷。接頭中空材或用金屬板擠壓后， 一定 會發生的不良， 從外觀看和假接 頭相似。另外在接頭的稍后部位 新舊鋁棒開始替換。刮傷（縱傷 橫傷）因制品相互接觸而產生的 傷。凹凸不 平（擅料痕）擠壓制品表面象洗衣板一樣凹 凸不平的不良。碰傷制品與物體相撞或因動的 荷重而產生的傷、變形。節狀模 樣（假接頭）擠壓中模具吱嘎聲響產生的節 狀模樣。變形因制品的荷重而產生的變 形，及因墊了墊片等而產生 的凹陷。毛刺制品表面因物理性摩擦在而引 起的點狀不良。（白點） 凹陷因冷卻不均一

16、 （局部瞬間冷 卻）而發生的形變。裂紋沿擠壓方向上卷引起的裂紋起皺過度拉伸矯正時， 錳系合金 易看得見的與引方向呈 45°的條形模樣。模具傷與擠壓方向相反， 制品表面局部 性發生的線狀或帶狀傷。破裂因焊合不良制品表面就看 得見的裂紋。模痕線與擠壓方向一致， 貫穿于制品表 面模痕線且非常清晰地顯現出 來的不良。氣泡制品表面部分因氣體而突 起的不良。波紋擠壓時因部分速度差， 出現象波 紋狀起伏的不良。光澤不 均（陰 陽面）制品表面光澤因場所不同 或有光澤或光澤暗淡。段差 （凸線）與擠壓方向平行， 某部分隆起的 不良，發生位置如圖， 足部和交 點處通常稱之為“骨” 。支承墊碰傷擠壓中制品同

17、支承墊相碰， 沿擠壓方向產生的傷。裂角因為模具有裂紋， 擠壓的拐角部 連續出現的小的突起物。雜質、污斑油或鋁棒表面的不純物異 物卷入而顯現在制品表面 的缺陷。模具破損模具的一部分或全部破損， 而不 能制造出所要求的制品。著傷多孔擠壓時， 擠壓材高溫狀 態下， 粘在一起， 將其分開 時留下的印跡。5.2 表面處理后顯在的不良缺陷圖例定義及產生原因缺陷圖例定義及產生原因黑點冷卻時局部過冷（冷卻不均一） 造成過度析出， 堿性冼凈或氧化 后呈黑色狀（或呈白點） ，大小 形狀不一定。臟污間隙里有各種處理液電解 后象口水門狀流在表面。皮膜燒傷陽極氧化處理時電流分布不均 一，因電流密度過大引起表面象 泡漲的

18、不良。亮霧面制品以及單品相互間顏色 不同。皮膜破裂因加熱變形等而產生的皮膜破 裂。雜質粘付電解液中的異物， 臟物或者 因帶入了酸， 膠化后象固體 付著在被涂氣泡 （氣體 堆積）電解中制品部氣體堆積， 陽極氧 化皮膜不均一部分。水跡前工程用的堿液或酸液殘 留在掛著的框架和治具上， 象水滴樣滴在被涂物上留 下的痕跡。噴沙陽極氧化皮膜表面產生粉化的 脆性皮膜。變色燒付時溫度上升，時間長， 局部溫度差引起的。 因為前 工程水洗不良等。 產品主要 變成黃色。擦傷處理使用中表面出現的連續或 斷續的線狀傷。霧狀付著氫氧化鈉液的霧狀物和硫 酸的霧狀物， 付著在電氣涂 裝后燒付前的涂膜上極其 小的腐蝕斑點狀物。

19、白斑陽極氧化皮膜表面不透明的白化狀耐磨性不良（不均）表面很光滑， 但部分光澤不 明，叫做亮度不均。 平滑度 不好的部分象波浪狀， 另象 云狀的缺陷叫做霧狀不均。5.3 與部品質有關的不良缺陷圖例定義及產生原因缺陷圖例定義及產生原因卷入 不純物 縮尾焊合線因模具設計，擠壓條件不 符，外觀看起來有焊合線， 嚴格來說并沒有焊合線。中心裂紋鋁錠氣泡等留在擠壓材或進入 了空氣而破裂。 壓余太簿， 中心 鋁供給不足，造成尾部空心。接狀影響部（縮頭）擠壓接頭部新舊鋁棒交 換，表現在制品表面，堿 冼后呈竹筍狀。裂紋鋁錠鑄造時有巢狀的東西直接 殘留在擠壓材上。粗大結 晶擠壓條件不合或進行高溫 矯正時，看見結晶粒粗大 化，象反應時呈鱗狀物。6、擠壓材的檢查6.1 新模試模驗收的檢查6.1.1 全尺寸檢查，并根據尺寸的穩定性、重要性程度，從中選出生產時在線檢查的尺寸項目（即“必檢 尺寸”）；6.1.2 應確認在正常擠壓條件下形狀、尺寸的穩定性；6.1.3 確認該模擠出材的組織是否符合后處理要求（如加工、陽極氧化等）與滿足使用要求（如力學性能、 焊合性能等） ，對性能薄弱的部分應去除（如收尾、頭部夾心等） ；6.2 在線檢查6.2.1 首件檢查應取擠出后無變形的試樣做從形狀到尺寸再到焊合性、表面處理性的檢查，對控重的產品 還應檢查米重，首檢應連續檢查 3 次（即頭