6063铝合金连续挤压工艺研究

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　　一、6063铝合金特点
8 R/ ]: E: u, C& Y. j; T　　6063属低合金化的Al-Mg-Si系合金，国标GB/T 3190—1996规定该牌号的化学成分(%)为：Mg＝0.45～0.90，Si＝0.20～0.60，Fe≤0.35，Cu≤0.10，Mn≤0.10，Cr≤0.10，Zn≤0.10，Ti≤0.10，其它≤0.15，其余为Al。其中Mg和Si为主要强化元素，形成主要强化相Mg2Si。6063合金中Mg2Si含量为1.2%左右，Mg与Si的含量是按形成Mg2Si所需要的量，即Mg∶Si＝1.73而设计的。实际上按此比例往往Mg过剩，而过剩的Mg使Mg2Si在Al中的溶解度显著减少，降低强化效果，故多使Si稍偏高，过剩的Si有强化作用，但Si过剩太多则降低合金的抗蚀性。
　　从图1所示的伪二元Al-Mg2Si系相图可以看出，Mg2Si在Al中固溶度随温度明显变化，在共晶温度，Mg2Si的极限溶解度为1.85%；在200℃时，Mg2Si的溶解度为0.27%，因此Al—Mg—Si系合金有明显的时效硬化效应。其中的6063合金，由于高温塑性好，淬火温度宽，临界淬火速度小，可挤压后喷水或风淬，不需要专门的固溶处理，因此在建筑型材、汽车工业等部门获得广泛的应用，从数量上来说，仅次于工业纯铝的用量。

5 j% O5 K0 b9 P6 @& |　　二、6063铝合金连续挤压工艺研究
　　连续挤压是本世纪七十年代问世的有色金属塑性加工新技术，尤其适用于软铝及其合金的加工。它采用直径9.5mm的铝杆为原料，靠挤压轮槽壁的摩擦力将毛坯带进由挤压轮槽与模座组成的弧形挤压室。坯料被伸入轮槽的挡料块挡住，在摩擦力的持续作用下，温度和压力不断升高，达到材料的屈服强度，便从设置在挡料块旁的模具中挤出形成产品。因此连续挤压不需要毛坯加热装置，节省了设备占地面积与投资。只要连续供给毛坯，便能生产出任意长度的产品。产品的特点是小截面(最小为6mm2)，高精度(直径与壁厚公差为±0.05mm)。汽车等工业部门所用6063合金产品，因其截面小精度高，过去生产用常规挤压毛坯再进行拉拔的工艺，现在看来不如采用连续挤压工艺经济。根据连续挤压的特点，探讨了如下问题：
  J% }, w) z. Z2 m& W, x  v9 [　　(1)6063铝杆的退火处理
% [1 U8 v! S* a9 p7 M2 m　　由于6063铝杆的屈服强度较工业纯铝高，加上自然时效使之强度增加塑性下降，因此连续挤压前铝杆应预先热处理。考虑到6063中合金成分易偏折，应采用高温均匀化退火。高温退火后宜快冷，使Mg2Si相颗粒细小，硬度高，有助于提高挤压产品的机械性能。
3 I' u5 B# k2 ^! L　　(2)连续挤压与固溶处理的结合
9 F" p0 B% T* V7 s/ @! T$ d. d8 I2 s　　所谓固溶处理，指合金加热至一定温度，第二相溶入基体而得到单相固溶体。通常认为固溶温度要高，固溶时间要长，固溶效果才好。对于6063合金的常规挤压来说，其坯料为定长的铸造圆棒，挤压前在加热炉中高温长时间预热，挤压筒也充分预热，因此挤压时很容易达到预定的固溶温度，使Mg2Si相充分溶入基体。相比之下，连续挤压的铝杆没有预热装置。从室温的铝杆到变形后高温的产品，所需的变形能与热量全靠挤压轮的摩擦功转换。加之连续挤压时坯料从弧形挤压室的入口到出模口，加热的时间很短，大约为通常固溶保温时间的几百分之一，故对于连续挤压能否与固溶淬火相结合的问题，进行了试验。对三组成分相同的试件，分别经过不同的加热温度与保温时间后，再按相同的规范淬火及时效，最后测量抗拉强度以判别固溶强化的效果。试验结果如表1。
文章关键词： 铝合金   连续挤压