工業(yè)鋁型材擠壓加工質(zhì)量控制及工藝改進(jìn)

王小龍，孫鳳利

（山東兗礦輕合金有限公司，山東 鄒城 273500）

在鋁型材進(jìn)行加工的過程當(dāng)中，做好質(zhì)量控制措施能夠有效提升鋁型材的最終質(zhì)量。同時(shí)降低其在實(shí)際生產(chǎn)過程中的缺陷出現(xiàn)概率。要對(duì)現(xiàn)有的與加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，那么就需要了解到現(xiàn)有鋁加工工藝的基本流程以及工藝特點(diǎn)，然后再對(duì)其利、弊進(jìn)行分析，結(jié)合鋁型材擠壓加工過程中影響質(zhì)量的相關(guān)原因，最終才能夠進(jìn)行鋁加工工藝改進(jìn)措施的提出，由于鋁型材在進(jìn)行擠壓加工工藝的過程當(dāng)中，與其模具的應(yīng)用關(guān)聯(lián)頗大，因此其模具的質(zhì)量控制也應(yīng)考慮在內(nèi)。

1 我國(guó)工業(yè)鋁型材擠壓加工工藝發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋁型材的銷售市場(chǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，在經(jīng)濟(jì)體制改革之前，鋁型材所應(yīng)用的行業(yè)主要以航空、航天以及機(jī)械、電子等相關(guān)的產(chǎn)業(yè)為主。在經(jīng)濟(jì)體制改革之后，鋁型材的消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐漸向民用化傾斜，主要是在人們的日常生活中有所展現(xiàn)，群眾對(duì)鋁型材的日用需求量有所增長(zhǎng)，這也從另外一方面促進(jìn)了鋁型材加工工藝的改進(jìn)、發(fā)展，以及為其技術(shù)研究方向奠定了基礎(chǔ)。在這基礎(chǔ)之上，鋁型材的擠壓加工工藝在整個(gè)鋁型材的加工過程當(dāng)中尤為重要，與最終鋁制品的實(shí)際質(zhì)量相掛鉤。隨著鋁型材需求量的增加，越來越多的企業(yè)也步入了鋁型材的加工、制造行列中，其過程中優(yōu)異的生產(chǎn)效率和可觀的利潤(rùn)度使得越來越多的企業(yè)對(duì)其工藝研究的有了迫切的需求，尤其是在某些沿海地區(qū)，鋁擠壓加工工藝的研究已經(jīng)形成了一種潮流。

2 鋁擠壓加工主要工藝流程及工藝特點(diǎn)分析

2.1 鋁型材擠壓加工工藝流程概述

鋁型材在擠壓加工過程當(dāng)中，其基本的工藝技術(shù)流程：

①加熱鋁棒；②擠壓操作；③冷彎形矯直；④鋁型材的鋸切；⑤鋁型材的時(shí)效處理。在第⑤步驟之后，又分為兩個(gè)方面去進(jìn)行鋁型材的深入加工，分別是包裝入倉和轉(zhuǎn)各表面處理分廠。

2.2 鋁型材擠壓加工工藝特點(diǎn)

鋁型材擠壓加工工藝環(huán)節(jié)多，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有其不同的作用，對(duì)鋁型材的最終質(zhì)量有著非常重要的影響。并且從現(xiàn)有的工藝流程作用來看，每一個(gè)環(huán)節(jié)的作用都是不可替代的，只能說對(duì)其環(huán)節(jié)加工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，而不能省略。由于環(huán)節(jié)眾多，一旦出錯(cuò)就會(huì)對(duì)最終型材的生產(chǎn)造成一定影響，且每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能發(fā)生缺陷，但在工藝較為成熟的環(huán)節(jié)，缺陷發(fā)生的概率較低[1]。影響鋁型材加工工藝質(zhì)量的部分就是環(huán)節(jié)中工藝較為薄弱的部分，例如，時(shí)效處理部分以及熱處理部分等等，在實(shí)際擠壓加工的過程當(dāng)中，尤其需要注意。

2.3 工藝要求高

鋁型材在量產(chǎn)之前，首先要進(jìn)行鋁擠壓模具的生產(chǎn)，它作為鋁型材的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)質(zhì)量要求是特別高的。因此質(zhì)量控制是按照最高標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，在這一基礎(chǔ)之上就需要認(rèn)真的分析鋁型材的模具在加工過程當(dāng)中影響質(zhì)量的原因占比。類似于“預(yù)實(shí)驗(yàn)”的作用。

3 工業(yè)鋁型材在其加工過程當(dāng)中所面臨的質(zhì)量問題匯總

3.1 鋁型材原材料存在缺陷

這里所說的鋁型材原材料存在缺陷，主要是指的是鋁型材所設(shè)置的幾何尺寸和實(shí)際形狀并沒有做到完全符合，或者說超出了一定的誤差范圍。例如，在進(jìn)行實(shí)際加工的過程當(dāng)中，舌頭工作帶由于長(zhǎng)時(shí)間的摩擦造成了磨損，以至于在實(shí)際加工過程當(dāng)中阻力增大，還有情況就是舌頭工作帶有相應(yīng)程度的縮短，使得縱向阻力減小等?；蛘哒f在進(jìn)行鋁擠壓加工工藝的模具制造時(shí)，配料的內(nèi)部有夾渣、氣泡、裂紋等情況的發(fā)生[2]，最終導(dǎo)致鋁型材的加工不合格，無法符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 非擠壓工藝時(shí)長(zhǎng)過長(zhǎng)

在進(jìn)行鋁型材的生產(chǎn)過程當(dāng)中，往往存在一個(gè)問題，由于員工的生產(chǎn)積極性不高，導(dǎo)致在工作當(dāng)中不用心，讓非擠壓工藝時(shí)長(zhǎng)占用了過多的時(shí)間，從而使得超出了平均時(shí)間。這種情況下就會(huì)造成擠壓筒和擠壓墊之間的配合不符合要求，導(dǎo)致最終形成的鋁返鋁嚴(yán)重，使得最后的清理時(shí)間超過了計(jì)算清理時(shí)間。清理鋁型材的時(shí)間跨度過大，大概保持在2min～8min之間，最終使得統(tǒng)一生產(chǎn)時(shí)不能夠達(dá)到要求。

3.3 擠壓工藝時(shí)效性的影響

鋁型材是以鋁為主要組成成分的合金型材。除了鋁成分外，其內(nèi)還含有少量鎂、鋅等成分。在鋁型材擠壓加工的過程當(dāng)中，實(shí)效時(shí)間是被不斷延長(zhǎng)的，在這個(gè)過程當(dāng)中，其他相應(yīng)合金的SCR性能會(huì)有一定的提高。如果在擠壓加工的過程當(dāng)中，不能夠及時(shí)的控制時(shí)效性以及擠壓過程，那么會(huì)使得所生產(chǎn)的鋁型材的臨界斷裂應(yīng)力增大，最終可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出來的鋁型材質(zhì)量不合格，產(chǎn)生斷裂的可能。這種影響對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程來說是比較大的，因此需要進(jìn)一步對(duì)擠壓工藝進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 熱處理環(huán)節(jié)未達(dá)到要求

熱處理工藝環(huán)節(jié)有問題會(huì)導(dǎo)致最終生產(chǎn)出的鋁型材模具硬度無法達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。硬度過低、過高或硬度不均都會(huì)影響鋁型材的實(shí)際加工過程，使得最終的產(chǎn)品無法達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求[3]。在實(shí)際進(jìn)行熱處理的加工過程當(dāng)中，回火的次數(shù)以及相應(yīng)型材的擺放情況，甚至是鋁型材擠壓加工模具在最終的回溫放置等都會(huì)對(duì)實(shí)際鋁型材加工有很大的影響，因此需要格外注意，及時(shí)的做好相應(yīng)模具的分類，并嚴(yán)格按照規(guī)范來進(jìn)行熱處理。但是在進(jìn)行實(shí)際加工工藝實(shí)施的過程當(dāng)中，熱處理環(huán)節(jié)比較容易出問題，同時(shí)也是影響最終工業(yè)鋁型材出品的重要原因之一。

3.5 人工操作不當(dāng)

在工業(yè)鋁型材擠壓加工工藝實(shí)施的過程當(dāng)中，需要人為操作的步驟主要是進(jìn)行出料空刀的使用，它能夠在整個(gè)加工工藝環(huán)節(jié)中起到支撐作用[4]，并且貫穿于擠壓加工工藝實(shí)施的始終，如果相關(guān)工作人員在進(jìn)行出料空刀的使用時(shí)，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)打偏，那么就會(huì)影響整個(gè)鋁型材擠壓加工過程，一旦這一步驟出現(xiàn)問題，之后的環(huán)節(jié)都不能夠再繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)需要對(duì)現(xiàn)有的鋁模具進(jìn)行修模操作，并將現(xiàn)有的鋁型材進(jìn)行修復(fù)。而針對(duì)于鋁型材模具中存在加強(qiáng)筋的模具來講的話，供料孔的加工也是與人為因素相關(guān)的，其順暢與否與實(shí)際加工出來的鋁型材的質(zhì)量有著聯(lián)系。

4 工業(yè)鋁型材擠壓加工工藝改進(jìn)措施匯總

4.1 嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量

要想工業(yè)鋁型材在擠壓加工過程當(dāng)中能夠?qū)崿F(xiàn)良好的質(zhì)量把控，就必須要對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，在工藝實(shí)施項(xiàng)目過程當(dāng)中，對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，實(shí)事求是，針對(duì)性地進(jìn)行工藝步驟中技術(shù)和設(shè)備的改良和改進(jìn)。在這期間控制好鋁擠壓加工工藝的模具原材料的質(zhì)量，能夠有效的保證工業(yè)鋁型材的加工質(zhì)量。針對(duì)某些外表有缺陷的原材料，應(yīng)做淘汰和修復(fù)處理。而針對(duì)于可能存在內(nèi)部缺陷的原材料，需要用超聲波進(jìn)行及時(shí)的探傷處理[5]，針對(duì)不符合要求的原材料不能讓其進(jìn)入下一道工序的加工過程。

4.2 提高員工操作水平及工作積極性，明確非擠壓時(shí)長(zhǎng)

在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步增加員工的培訓(xùn)次數(shù)，調(diào)整員工在工作當(dāng)中的實(shí)施方法，可以讓企業(yè)當(dāng)中的操作技藝較高的優(yōu)秀員工來為其他員工進(jìn)行操作講解。進(jìn)一步完善鋁型材擠壓加工過程的準(zhǔn)確度。同時(shí)在這期間增加考核與評(píng)選措施，提高員工的工作積極性，對(duì)于擠壓過程中擠壓效果最好，以及換模時(shí)間最短的員工給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。

4.3 加強(qiáng)后期質(zhì)檢工作

由于工作的進(jìn)度較低所造成的質(zhì)量影響，就可以以后期的質(zhì)檢工作來進(jìn)行審查和避免，為拋光提供相應(yīng)的便利道路。在實(shí)際生產(chǎn)的過程當(dāng)中，要對(duì)鋁型材的擠壓加工工具進(jìn)行進(jìn)一步的質(zhì)檢，首先要確定好線割余量，盡量將誤差控制在一絲的范圍以內(nèi)[6]，使得后期的環(huán)節(jié)能夠如期的進(jìn)行。這樣做的目的主要是為了避免在拋光的過程中使得工作的角度不當(dāng)。最終影響鋁型材的實(shí)際加工，同時(shí)在這個(gè)過程當(dāng)中要對(duì)工作待進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，避免在實(shí)際加工的過程當(dāng)中出現(xiàn)缺陷。不僅是在這一個(gè)環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)當(dāng)中都需要注意，每一環(huán)節(jié)加工之后就需要對(duì)其半成品或者最終的成品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)針對(duì)于質(zhì)量不合格的，需要進(jìn)行修?；蛱蕴幚?。

4.4 熱處理工藝改進(jìn)

要想在熱處理的過程當(dāng)中，能夠使得鋁型材的硬度能夠符合標(biāo)準(zhǔn)，首先需要進(jìn)行合理的裝爐設(shè)計(jì)，型材的裝爐量以及相應(yīng)的擺放方式都應(yīng)該按照設(shè)計(jì)所需的要求來進(jìn)行，避免出現(xiàn)擺放錯(cuò)誤導(dǎo)致的加熱不均現(xiàn)象，保證在淬火和退火的環(huán)節(jié)中能夠達(dá)到要求。退火主要指將工件加熱到適當(dāng)溫度，然后根據(jù)鋁材的尺寸采用不同的保溫時(shí)間進(jìn)行緩慢冷卻，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后續(xù)加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化。退火根據(jù)目的不同分為再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火球化退火、完全退火等。而淬火是指將型材擠出之后，通過水、風(fēng)等介質(zhì)進(jìn)行快速冷卻[7]。

4.5 針對(duì)于鋁材性能及其組織的雙級(jí)時(shí)效處理

鋁型材在加工的過程當(dāng)中，尤其是擠壓加工過程，時(shí)效處理是必不可少的，有效合理的時(shí)效處理能夠使得鋁型材獲得標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度、韌性等。通過固溶處理以及分級(jí)淬火這兩個(gè)步驟，有效的控制好時(shí)效的溫度以及時(shí)效時(shí)間的參數(shù)。在擠壓加工時(shí)效處理的過程當(dāng)中，將整個(gè)部分分為兩級(jí)來進(jìn)行處理，一級(jí)和二級(jí)時(shí)效所對(duì)應(yīng)的時(shí)間及溫度有不同的標(biāo)準(zhǔn)，在整個(gè)處理當(dāng)中應(yīng)以確保鋁型材的抗應(yīng)力腐蝕性，達(dá)到良好配合為標(biāo)準(zhǔn)。從而使得最終生產(chǎn)的鋁型材性能能有較好的發(fā)揮。

4.6 設(shè)備的維護(hù)和區(qū)域規(guī)劃

在進(jìn)行鋁型材的擠壓工藝生產(chǎn)前，必須要提前對(duì)于原材料，設(shè)備，工裝工器等進(jìn)行仔細(xì)的檢查，確?，F(xiàn)場(chǎng)的所有工具都能夠齊全，同時(shí)每一臺(tái)設(shè)備功能都在有效范圍之內(nèi)。另外在淬火前還需要對(duì)淬火水池進(jìn)行及時(shí)的清理，確保淬火效果能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在鋁型材的淬火存放區(qū)，待制品存放區(qū)，待精整存放區(qū)等等，都需要做出詳細(xì)的劃分，不同類型、不同過程中的鋁型材都需要有單獨(dú)的位置來進(jìn)行存放。確保實(shí)際擠壓過程能夠有序的進(jìn)行下去。

5 總結(jié)

工業(yè)鋁型材的擠壓加工過程離不開鋁模具的利用。在鋁型材擠壓加工工藝中，環(huán)節(jié)眾多，工藝要求較高，因此每一步都需要嚴(yán)格按照規(guī)范來進(jìn)行，對(duì)于加工人員的技能培訓(xùn)以及相應(yīng)的責(zé)任心培養(yǎng)都是必不可少的。本文主要研究了現(xiàn)有工業(yè)鋁型材擠壓工藝加工的現(xiàn)狀，并對(duì)其加工工藝流程進(jìn)行了分析，加工工藝特點(diǎn)為基準(zhǔn)，從加工工藝流程中找到有可能出現(xiàn)質(zhì)量問題的部分原因，并根據(jù)這些原因提出了相應(yīng)的工藝改進(jìn)措施，以達(dá)到控制鋁型材加工工藝流程過程中的質(zhì)量控制目的，在實(shí)際鋁型材的加工過程中，其措施有一定的借鑒意義。