前言
山東兗礦輕合金有限公司（YANCONLA）是致力于成為全球領(lǐng)先的國際高端鋁合金擠壓產(chǎn)品的專業(yè)制造商之一。公司（YANCONLA）項(xiàng)目總投資30億元人民幣，生產(chǎn)能力為擠壓材13.3萬噸/年，圓鑄錠18.5萬噸/年，是亞洲規(guī)模最大、裝機(jī)水平最高、品種規(guī)格齊全的高精度鋁合金及鋁型材生產(chǎn)基地之一。
擠壓材平面度是指擠壓材某部位的平面具有的宏觀凹凸高度相對(duì)理想平面的偏差，也叫平面間隙。將型材放在平臺(tái)上，型材借自重達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，用100mm長的直尺（或刀平尺）沿寬度方向測(cè)量型材平面與直尺間的最大間隙值（F1），如圖1所示該值即為型材任意100mm寬度上的平面間隙；沿寬度方向測(cè)量型材與平臺(tái)之間的最大間隙值（F），如圖1所示，該值（F）即為型材的平面間隙（平面度）。
圖1 平面度簡圖
1 公司典型擠壓板材平面度問題舉例
蘋果ipad后殼所采用的主要原材料為鋁合金6063C的擠壓板材，該板材除了對(duì)硬度、尺寸和內(nèi)部組織要求比較嚴(yán)格外，對(duì)平面度要求也十分苛刻，要求平面度小于0.2mm。圖2為平面度超差的一張實(shí)例圖：
圖2 該板材平面度超差實(shí)例
公司在25MN擠壓機(jī)上對(duì)該種產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)該鋁合金板材的主要工藝參數(shù)如表1所示：
表1 6063C鋁合金板材的工藝參數(shù)
表2 三個(gè)試生產(chǎn)批次的平面度不良率統(tǒng)計(jì)表
從上表中不難看出平面度不良在三個(gè)生產(chǎn)批次中平均不良率為10.9%，平面度不良是制約此類板材生產(chǎn)的主要因素之一。
2 針對(duì)平面度問題的方法探究
通過查閱相關(guān)書籍，咨詢鋁加工行業(yè)的相關(guān)技術(shù)專家，對(duì)影響平面度問題的因素進(jìn)行歸納總結(jié)，并以此為依據(jù)，制定了針對(duì)平面度問題的解決方案。
2.1 利用有效修模來改善制品的平面度
修模是國內(nèi)外對(duì)于擠壓材平面度不良最常用的解決方法，通過這種方法的優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣，基本所有的擠壓材都可以采用這種處理方法，其缺點(diǎn)是需要終止生產(chǎn)，模具處理好以后再次上機(jī)試模，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，同時(shí)也不利于節(jié)能降耗。該板材的平面間隙不良，主要是和模具的流速不均有關(guān)，通過改變導(dǎo)流坑的大小或角度，再或是改變工作帶的長短來有效的調(diào)整金屬流速，以便流速均勻，消除平面間隙不良的缺陷。該類板材在生產(chǎn)初期一般采用這種方法，有的模具修模一次就可以解決平面度問題，有的模具需要三次甚至更多次才能徹底解決平面度問題，這不僅和模具本身有關(guān)，同時(shí)和修模工人的技術(shù)水平也有較大關(guān)系。
2.2 利用離線精整來修正制品平面度
首先根據(jù)該板材具體平面度超差的特征，合理配置離線精整機(jī)的輥片，然后采用一只平面度超差的制品進(jìn)行定輥，通過不斷調(diào)整輥片的高度和位置，待該只制品的平面度合格后，固定輥片的高度和位置，然后對(duì)該批次的制品進(jìn)行離線精整。離線精整一般比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)也容易給制品的外觀帶來一定的影響。圖3為該板材離線精整的實(shí)例圖。該板材的平面度情況是上凸下凹，且平面度超差，采用如圖所示的配輥，制品在通過輥片的過程中，制品的中部和邊部會(huì)受到輥片一定的壓力，從而對(duì)該制品起到矯正平面間隙的作用。
圖3 該板材的離線精整實(shí)例
2.3 采用在線精整來修正制品平面度
考慮到該訂單數(shù)量比較大，如果采用離線精整，會(huì)極大的降低生產(chǎn)效率和浪費(fèi)不少的人力，通過一定時(shí)間的討論摸索并結(jié)合離線精整的原理，提出了在線精整的理念，并決定制作一個(gè)在線精整的小設(shè)備，如果成功，既不影響生產(chǎn)效率也會(huì)節(jié)省不少人力。圖4是針對(duì)該板材設(shè)計(jì)的在線精整設(shè)備簡圖，它是根據(jù)離線精整的原理，在原擠壓機(jī)出口導(dǎo)正裝置的基礎(chǔ)上加裝軸承座及輥片，通過調(diào)節(jié)輥片的高度和位置來改變對(duì)制品壓力的大小使制品發(fā)生一定量的變形，讓制品的平面度控制在合理的范圍內(nèi)，從而達(dá)到在線精整的目的。
圖4 在線精整設(shè)備簡圖
3 采用在線精整進(jìn)行板材試生產(chǎn)根據(jù)在線精整設(shè)備的簡圖，制作了在線精整小設(shè)備，并安置在擠壓機(jī)出口處，之所以安裝在擠壓機(jī)出口處，是因?yàn)橹破吩跀D壓機(jī)出口處溫度高，在同樣壓力的作用下更容易變形，方便在線精整。圖5為使用中的在線精整小設(shè)備，通過反復(fù)試驗(yàn)，此種小設(shè)備能很好的控制該類板材的平面度。
圖5 在線精整小設(shè)備
使用該種在線精整小設(shè)備生產(chǎn)后，我們隨機(jī)抽取了3個(gè)批次針對(duì)平面度不良造成的廢品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表3所示。
從表3中不難看出通過采用這套在線精整小設(shè)備平面度不良率得到了有效控制，通過先后任意三個(gè)批次的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)平均平面度不良率由試生產(chǎn)的10.9%下降到現(xiàn)在的1.16%，極大的提高了成品率和生產(chǎn)效率。
表3 三個(gè)生產(chǎn)批次平面度不良率的統(tǒng)計(jì)表
4 結(jié)束語
6063C鋁合金板材為蘋果ipad后殼的主要原材料，用量大，質(zhì)量要求高。本文主要分析6063C鋁合金板材擠壓生產(chǎn)中平面度問題的原因及控制辦法，從模具、離線精整和在線精整三個(gè)方面進(jìn)行方法探究，并在該產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)離線精整的原理提出了在線精整的理念，并得到了很好的利用。綜上所述，針對(duì)擠壓材平面度不良最常用的解決辦法是修模，但如果訂單量比較大，模具比較多的情況下，這種方法的優(yōu)勢(shì)不明顯，而且修模對(duì)修模工的技術(shù)水平要求非常高，人為影響因素相當(dāng)大。
離線精整可以很好的修正制品的平面度，但比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適合大批量的制品平面度修正。
根據(jù)離線精整的原理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，提出了在線精整的理念，并制作了在線精整小設(shè)備，通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該設(shè)備在控制擠壓板材的平面度方面，效果很好，而且成本比較低，一旦正常使用能很好的控制制品的平面度。
另外，如果擠壓材采用的是在線水霧淬火，也可以通過調(diào)節(jié)水霧來改善制品的平面度。
