工業鋁型材生產加工廠家

生產實踐表明，擠壓速度對不同合金鋁型材的影響是不一樣的；對2×××、7×××系列鋁型材和含鎂量較高的5×××系列鋁型材的影響表現最為直觀、明顯；擠壓過程中略加提速，就可能產生裂紋；略為減速，裂紋就可能立即消失；但有例外，對含鉛、鉍的2011等合金型材，如采用硬合金的正常擠壓速度，則鋁型材表面處理過程中可能產生疤痕狀缺陷，完全破壞了表面的平滑性與光潔度；提速擠壓，表面則即刻改觀，不僅不產生裂紋，反而平整光滑，具有極好的光潔度；對3A21、3003、6063等軟合金，則只要在擠壓溫度范圍之內，無論快速擠壓還是慢速擠壓，只會對表面光潔度產生輕微影響，不會出現裂紋等惡性缺陷；造成這些現象的原因是合金本質和擠壓溫升綜合作用的結果；

我們在之前內容中討論了正、反擠壓的變形熱，了解了在擠壓過程中所施外力促使鋁型材變形時所做的功，除極小部分使金屬的晶體點陣發生畸變，作為內能被金屬保留下來外，其余均成為變形熱和摩擦熱，使得變形金屬及與其相接觸的工、模具產生溫升；擠壓時做功越大，產生的熱量越高，溫升越高；做功的大小決定于金屬的變形抗力或者說金屬的硬化系數；而金屬的變形抗力或硬化系數又與擠壓速度密切相關；擠壓速度提高，產生的變形熱和摩擦熱增加，引起金屬溫度上升；在正常情況下，做功產生的熱量一小部分會通過工、模具和鋁型材帶走，余下部分才使金屬產生溫升；但當擠壓速度達到某一定值時，可能會成為一絕熱過程，即擠壓過程產生的所有熱量來不及散逸，全部由變形金屬吸收，變得變形金屬的溫度急劇升高；隨著金屬溫度的升高，其屈服強度與抗拉強度隨之降低；我們知道，金屬發生變形時，鑄錠表現與鋁型材表面因其與工、模具表面產生摩擦，使得表面金屬流速慢，中心金屬流速快，因此除了實現塑性變形所施壓力產生的基本反應力-σ外，在中心產生附加應力-σ1，表面產生附加的抗拉應力+σ2；其工作應力由基本應力和附加應力疊加而成；

在鋁型材中心，工作應力為：

 

鋁型材中心總是處于壓應力狀態，因此如果鑄錠中心本身沒有缺陷，不存在裂紋源，擠壓過程就不會有裂紋發生；

在鋁型材表面，情況則不一樣，其工作應力為： 

 

擠壓速度增快，溫度升高，金屬的抗拉強度σb降低；表面金屬疊加后產生的工作拉應力σ=-σ^*+（+σ2）=-σ^*+σ2＞σb時，就會出現裂紋；裂紋的形狀取決于裂紋向深部擴展的速度υw和金屬的流出速度υ1的相互關系；第一條裂紋出現后，疊加后形成的工作拉應力得到釋放，應力減小，從而使裂紋向深部擴展的速度減慢；；若υw為等減速擴展，則每一瞬間裂紋加深值為△r，而鋁型材以固定速度υ1移動△Z值，其結果得到裂紋如下圖所示的形狀；當此裂紋擴展到一定深度后，該局部的附加應力消失，裂紋停止發展；隨后金屬又呈周期性的出現裂紋，直到調整擠壓速度為止；

 

（鋁型材擠壓周期裂紋的形成過程）

金屬在變形時抵抗拉應力的能力急劇下降，出現裂紋的溫度稱為臨界溫度；2A12合金的臨界溫度為485~495℃，7A04為470~480℃，6A02為520~530℃；

但是2011合金采用遠高于2A11、2A12合金的擠壓速度并不出現上述周期性裂紋，相反還極大地改善了表面質量，這是因為2011合金含有均勻、彌散分布的鉛和鉍；鉛的熔點為327.4℃，鉍的熔點為269℃，在400℃左右時，鉛和鉍均呈液態；擠壓時，鉛、鉍溶體在變形交界面上起相當于潤滑劑的作用，減輕了界面摩擦，降低了界面上附加的摩擦拉應力，同時減少了摩擦熱，降低了溫升，致使鋁型材擠壓表面的工作應力小于該溫度下金屬的抗拉強度，不會產生周期性裂紋；但是，擠壓速度很慢時，分布在合金固溶體中的鉛、鉍液珠，在擠壓過程中發生延伸，但速度慢，不能形成連續液膜，也就不能起到連續的潤滑作用，潤滑較好的部位表面質量平滑、光潔；沒有潤滑的部位，金屬與交界面產生摩擦甚至粘連，破壞了金屬表面的連續性，從而出現疤痕狀缺陷；提高擠壓速度，交界面上的鉛、鉍液珠被拉長拉薄，可能形成連續的潤滑液膜，改善了潤滑狀態，從而使鋁型材表面光潔，具有清亮的金屬光澤；

3A21、3003、6063等軟合金，變形抗力小，產生的變形熱和摩擦熱比較小，導熱性又較好，熱量散逸較多，溫升低；鋁型材出現裂紋的臨界溫度又比較高，所以盡管在生產中采用快速擠壓，也不容易引發裂紋；