1 前言

在鋁合金型材擠壓車間生產6063合金的過程中，經常會出現因鋁型材力學性能低而造成報廢回爐現象。這不但提高了生產成本，同時還可能因漏檢為用戶帶來很大損失，甚至引發工程事故等問題。為此對擠壓、時效生產管理中幾個比較相關的問題簡述如下。

2 影響因素

2.1 擠壓過程影響因素

2.1.1 鋁棒加熱

為使鋁棒在擠壓時的強化相Mg₂Si得到充分的固溶，一般6063鋁合金棒在擠壓前的溫度應保持在460~510℃。具體應考慮不同的狀態和模具類型，對其加熱溫度有所區別，相應參考溫度如下表1所示。使用長棒熱剪爐時，為保證棒溫，剪棒速度不宜太快，具體以保證擠壓機不用等棒擠壓即可。棒溫的控制這一點在實際生產中較容易被操作人員忽視，我們應從源頭控制造成型材硬度不夠的因素，避免造成不必要的浪費。

表 1

2.1.2 鋁型材的淬火

6063鋁合金型材的淬火過程一般采用風冷淬火。為確保鋁型材形成過飽和固溶體和空位，在時效后達到標準規定的力學性能，冷卻速度應足夠大。具體要求是，鋁型材在經過出料口冷卻區及儲料臺冷卻區冷卻后，溫度應降到50℃以下。對于壁厚大于5.0mm的鋁型材，風冷設備如果達不到要求，需要在鋁型材出料口冷卻區對鋁型材增加水霧噴射，加快鋁型材的冷卻速度。

2.1.3 鋁 型材的裝框

同一框鋁型材時效過程中，各點溫度差應不超過5℃。因此，在時效前的鋁型材裝框過程中，鋁型材在物料框內應保證間距，防止鋁型材互扣形式裝框，確保時效過程中的通風效果。這樣做的目的可以減少時效工序的加溫時間，節省能源，同時保證同一框鋁型材硬度的一致性。

2.2 人工時效過程中影響因素

2.2.1 時效工藝參數的設置

型材時效工藝參數的設置對型材力學性能的影響極為重要。時效工藝主要包括保溫溫度及保溫時間。在保溫溫度達到最佳時，還要有一個最佳保溫時間。時效溫度過高和過低及保溫時間過長或過短，都將使時效組織出現過時效或欠時效現象，使鋁合金的力學性能滿足不了國家標準。因此一般鋁型材廠都是根據自己的實踐經驗，制定出各自的操作性強的生產工藝參數與相關的制度。

某鋁型材廠為提高生產效率，節約能源，制定出6063合金、壁厚≤2.5mm鋁型材的時效工藝參數如下表2所示：

表 2 時效工藝參數表

在此工藝條件下時效出來的鋁型材，力學性能符合國家標準要求。

2.2.2 厚壁鋁型材的時效

壁厚≥2.5mm的鋁型材時效與薄壁鋁型材時效，爐內溫度變化如下圖1所示：

圖 1厚、薄壁鋁型材時效爐內溫度變化曲線對比

由圖1可知，厚壁鋁型材到達保溫溫度的時間比薄壁鋁型材的要遲25~30分鐘。所以在實際生產中，壁厚≥2.5mm的鋁型材時效時，保溫時間需要延長25~30分鐘。

2.2.3 時效設備的影響

制定出好的工藝參數的同時，還要有一套控溫準確，保溫性能好的設備來做保證。因此，設備是否以良好的狀態運行，是保證時效后鋁型材合格與否的關鍵因素之一。時效過程中最經常出現的設備故障及造成影響如下表2所示：

表 2

為防止因設備故障而生產不合格品，時效工在責任爐的時效過程中，須定時檢查設備運轉情況；維修工要定期對時效爐爐況進行檢查，發現隱患及時處理；技術員定點、定時檢測溫控系統的準確性，以保證時效爐處于正常工作狀態。

3 結語

針對6063合金在生產過程中鋁型材力學性能達不到要求的現象，現通過對生產實踐過程進行分析總結，得出在擠壓、時效過程中影響鋁型材力學性能的幾個關鍵因素。在鋁型材擠壓、時效過程中，影響型材硬度的因素很多。在實際生產中，如果出現時效后硬度不夠的問題，應經過分析抓住主要因素，并結合企業生產實際，制定出最適宜的工藝參數和工藝條件，同時一定要嚴格執行工藝紀律，以杜絕硬度不夠鋁型材的出現。

經淬火自然時效后的鋁合金（如鋁－銅）重新加熱到200～250℃，然后快冷到室溫，則合金強度下降，重新變軟，性能恢復到剛淬火狀態；如在室溫下放置，則與新淬火合金一樣，仍能進行正常的自然時效，這種現象稱為回歸現象。在理論上回歸處理不受處理次數的限制，但實際上，回歸處理時很難使析出相完全重溶，造成以后時效過程中析出相呈局部析出，使時效強化效果逐次減弱。同時在反復加熱過程中，固溶體晶粒有越來越大的趨勢，這對性能不利。因此回歸處理僅用于修理飛機用的鉚釘合金，即可利用這一現象，隨時進行鉚接，而對其它鋁合金很少有使用價值。 時效是提高可熱處理強化鋁合金力學性能的重要手段，只有摸清了時效強化的規律及其對于不同合金組織與性能的影響，我們才能利用這一工藝來提高鋁合金的綜合性能，以獲得預期的效果。