1、前言

　　鋁合金因良好的力學(xué)性能、質(zhì)地輕、易加工性能、表面處理種類多和耐腐蝕性優(yōu)異能被廣泛用于制造生產(chǎn)各種零部件。鋁合金零部件通常在加工完成后會(huì)對(duì)其進(jìn)行表面處理，其主要目的有以下幾點(diǎn)：1、抗腐蝕；2、美化型材外觀3、增加型材表面粗糙度，提高功能性。常見的表面處理種類有：直接氧化、涂裝、電泳、機(jī)械拋光氧化、拉絲氧化等，其中機(jī)械拋光氧化和拉絲氧化在裝飾類零件應(yīng)用最為廣泛，鑒于檢測(cè)設(shè)備等客觀條件影響，本文針對(duì)此問(wèn)題做一些簡(jiǎn)要探討和測(cè)試，旨在為同行遇見同類問(wèn)題時(shí)指出解決方向。

鋁材機(jī)氧化表面發(fā)黑與不發(fā)黑圖對(duì)比

2、不良現(xiàn)象剖析

　　如圖一所示，從型材外觀分析型材表面氧化后發(fā)黑，發(fā)黑形狀極具規(guī)律性，在拉絲面呈現(xiàn)環(huán)形，沿拉絲面邊緣發(fā)展，基本與硬板拉絲過(guò)程中型材表面剝落層相吻合。另外機(jī)械拋光產(chǎn)品在拋光前進(jìn)行打砂，原理與拉絲同樣，其后使用自動(dòng)拋光機(jī)進(jìn)行拋光，氧化后呈現(xiàn)發(fā)黑缺陷與拉絲氧化發(fā)黑一致，同樣沿型材拋光面邊沿展開。

　　我司將同批次氧化不良樣品截?cái)?，檢查型材端面晶粒組織和低倍組織發(fā)現(xiàn)型材端面無(wú)粗晶環(huán)、無(wú)夾心層情況，與不良品無(wú)明顯差異，因此排除因?yàn)樾筒拇志Щ蛘邟伖夂笮筒某霈F(xiàn)夾心層雜質(zhì)兩種情況導(dǎo)致氧化后發(fā)黑。
檢查型材平面度發(fā)現(xiàn)型材拉絲完成后平面存在明顯的凹凸，凹凸平面間隙約0.2左右，部分型材邊緣明顯塌角，型材不同位置拋光或者拉絲量存在明顯差異。

3、實(shí)驗(yàn)方法

　　實(shí)驗(yàn)一：采取排除法針對(duì)可能導(dǎo)致問(wèn)題的原因進(jìn)行交叉試驗(yàn)，一批次使用同一爐鋁棒、同一套模具、同樣的擠壓工藝，擠出型材頭中尾各取三米，每段試樣成品30個(gè)成品，編號(hào)后在同一家氧化廠進(jìn)行測(cè)試，型材按照客戶提供尺寸生產(chǎn)，型材拉絲拋光面平面度0.2左右，實(shí)驗(yàn)擠壓鋁棒數(shù)量為3根鋁棒。

　　實(shí)驗(yàn)二：將模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，模具工作帶由10mm減短到3-4mm，其他工藝和方法按照3.1試樣。

　　實(shí)驗(yàn)三：考慮到拋光和拉絲過(guò)程中性材料表面會(huì)有剝落，因此試驗(yàn)過(guò)程中盡量減少拋光拉絲平面在拋光和拉絲過(guò)程中的型材的剝落厚度因此在試驗(yàn)一條件下調(diào)整模具，控制型材平面度在0.1mm以下，目標(biāo)0.05mm,取樣和標(biāo)識(shí)方法與試驗(yàn)一相同。
 

試驗(yàn)結(jié)果

鋁材機(jī)械拋光、拉絲氧化表面試驗(yàn)對(duì)比表圖

4、影響因素分析

　　4.1　型材平面度影響：

　　當(dāng)型材平面凸起或者凹陷時(shí)型材在機(jī)械拋光和機(jī)械硬板拉絲過(guò)程中，拉絲機(jī)會(huì)將型材平面拉平，因此導(dǎo)致平面不同位置拉絲厚度出現(xiàn)差異化，型材表層與工作帶發(fā)生摩擦金屬組織與型材內(nèi)部組織存在差異，導(dǎo)致型材在氧化過(guò)程中發(fā)生腐蝕速度存在差異，在氧化完成后型材表層易出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同樣條件下當(dāng)型材平面度小的前提下出現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)品的概率相比平面度大的產(chǎn)品有一定降低，實(shí)際在拉絲過(guò)程中在確保型材表面有拉絲效果情況下盡量減少型材拉絲量.大瀝鋁材網(wǎng)

　　4.2　模具工作帶影響：

　　由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出模具工作帶變化對(duì)該問(wèn)題的影響很大，當(dāng)模具工作帶剪短至3-5mm時(shí)該不良現(xiàn)象基本消除，因此判定型材產(chǎn)生問(wèn)題的原因主要為模具工作帶過(guò)長(zhǎng)。鋁合金在工作帶出受力主要表現(xiàn)為三向應(yīng)力：工作帶摩擦力、徑向晶粒間壓應(yīng)力、縱向晶粒見壓應(yīng)力，當(dāng)模具工作帶過(guò)長(zhǎng)時(shí)沿工作帶表面晶粒長(zhǎng)時(shí)間受到鋸切的工作帶摩擦，沿工作帶表面金屬流動(dòng)與中心金屬流動(dòng)產(chǎn)生巨大差異，當(dāng)工作帶越長(zhǎng)，型材擠壓比越大，差異越明顯，金屬間的流速差異造成型材表面金屬組織與內(nèi)部金屬組織發(fā)生差異，嚴(yán)重時(shí)表面出現(xiàn)脫皮情況，加上拉絲過(guò)程中表面剝落厚度不一致造成型材氧化后出現(xiàn)黑色環(huán)狀缺陷。

5、結(jié)論

　  拉絲氧化和機(jī)械拋光氧化是工業(yè)型材常見的表面處理方法，但通常情況下上述兩種表面處理通常會(huì)出現(xiàn)表面發(fā)黑，尤其是實(shí)心棒材、實(shí)心異型材和厚壁管材次問(wèn)題表現(xiàn)更為突出。因?yàn)檠趸蠓侥茱@現(xiàn)，型材擠壓時(shí)無(wú)法針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行檢驗(yàn)控制，本文介紹了通過(guò)模具結(jié)構(gòu)調(diào)整、變更型材尺寸公差和客戶后期表面處理方法的改變解決此問(wèn)題。
           　（1）頭部夾層和縮尾對(duì)于硬板拉絲拋光氧化型材發(fā)黑問(wèn)題影響甚微，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)榇藛?wèn)題盲目的犧牲成品率通過(guò)夾心縮尾切除長(zhǎng)度加長(zhǎng)對(duì)于此問(wèn)題沒有改善作用。

　　（2）實(shí)心棒材與厚壁管材在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量簡(jiǎn)短工作帶，減少鋁流進(jìn)工作帶摩擦阻力，一般情況下工作帶長(zhǎng)度盡量不要超過(guò)4mm，同樣工作帶過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致夾心所謂的加長(zhǎng)。

　?。?）在選擇機(jī)臺(tái)設(shè)備時(shí)盡量有足夠擠壓比，避免出現(xiàn)小噸位設(shè)備生產(chǎn)大斷面棒材或者厚壁管材，擠壓比盡量確保在30以上，當(dāng)模具工作帶同等長(zhǎng)度情況下擠壓比過(guò)小會(huì)加劇擠壓過(guò)程中工作帶表面金屬和中心金屬的流速差異。

　　（4）當(dāng)拉絲為硬板拉絲工藝時(shí)盡量確保型材平面度平整，盡量保持在0.1以內(nèi)，同時(shí)與客戶溝通減少型材在拉絲或者機(jī)械拋光過(guò)程中的表面拉絲拋光量，確保拉絲拋光量一致。