行業(yè)動(dòng)態(tài)
工業(yè)鋁型材擠壓裂紋產(chǎn)生的原因及消除方法
工業(yè)鋁型材擠壓裂紋產(chǎn)生的原因:
工業(yè)鋁型材擠壓時(shí),常在鋁型材棱角或厚度差較大的臺(tái)階附近產(chǎn)生間斷性裂口,嚴(yán)重的呈鋸齒狀開裂或撕裂,并深入金屬內(nèi)部,嚴(yán)重破壞金屬連續(xù)性;一般硬鋁合金較容易出現(xiàn)。
裂紋的產(chǎn)生與工業(yè)鋁型材在擠壓過程中的受力與流動(dòng)情況有關(guān),以表面周期性裂紋為例,模具形狀的約束和接觸摩擦的作用使坯料表面的流動(dòng)受到阻礙,工業(yè)鋁型材中心部位的流速大于外層金屬流速,從而使外層金屬受到了附加拉應(yīng)力作用,中心受到了附加壓應(yīng)力作用,附加應(yīng)力的產(chǎn)生改變了變形區(qū)內(nèi)的基本應(yīng)力狀態(tài),使表面層軸向工作應(yīng)力有可能成為拉應(yīng)力,當(dāng)這種拉應(yīng)力達(dá)到金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度極限是,在表面就會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)擴(kuò)展的裂紋,其形狀與金屬通過變形區(qū)域的速度有關(guān)。裂紋的產(chǎn)生使局部附加拉應(yīng)力降低,當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定位置時(shí),裂紋尖端處的工作應(yīng)力降低到斷裂強(qiáng)度極限以下,第一個(gè)裂紋不再向內(nèi)部擴(kuò)展,隨著金屬變形不斷進(jìn)行,工業(yè)鋁型材又會(huì)由于附加拉應(yīng)力的增大,其表面層工作應(yīng)力超過金屬的斷裂強(qiáng)度極限,從而出現(xiàn)第二個(gè)裂紋,如此循環(huán)往復(fù),在工業(yè)鋁型材表面就會(huì)形成周期性裂紋。

由于越接近模具出口處內(nèi)、外層金屬的流速差越大,附加拉應(yīng)力也越大,因此表面周期性裂紋通常在模具出口處形成,硬鋁合金在生產(chǎn)中最易出現(xiàn)表面周期性裂紋。
與表面周期性裂紋的形成原因相反,中心周期性裂紋的產(chǎn)生是由于擠壓時(shí)中心流動(dòng)慢,表層流動(dòng)快,而在中心形成了附加拉應(yīng)力。當(dāng)附加拉應(yīng)力使中心工作應(yīng)力稱為拉應(yīng)力且達(dá)到了金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度時(shí),便形成了裂紋,實(shí)際生產(chǎn)時(shí),由于加熱不透形成內(nèi)生外熟,或因擠壓比太小,變形不深入,都可能使金屬的中心流速小于表面流速而產(chǎn)生中心周期裂紋。一般鑄錠加熱溫度太高,在熱脆溫度范圍內(nèi),塑性明顯下降,斷裂強(qiáng)度降低或擠壓速度太快,內(nèi)、外層流速差增大,都易產(chǎn)生裂紋。有的在擠壓后期速度失控,突然加快,使工業(yè)鋁型材尾端產(chǎn)生裂紋。另外由于鋁型材鑄錠雜質(zhì)含量超標(biāo),熱塑性下降,即使正常的擠壓速度也會(huì)產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
工業(yè)鋁型材擠壓裂紋消除方法:
(1)確保工業(yè)鋁型材原材料合金成分復(fù)合規(guī)定要求,提高鑄錠品質(zhì),盡可能減少鑄錠中會(huì)引起塑性下降的雜質(zhì)含量,在高鎂合金中盡量減少鈉含量。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)加熱和擠壓規(guī)范,根據(jù)工業(yè)鋁型材的含金和特點(diǎn),合理的控制擠壓溫度和速度。
(3)改進(jìn)模具設(shè)計(jì),適當(dāng)增大模具定徑帶長度和斷面棱角部分適當(dāng)增加圓角半徑,特別是模橋、焊合室和棱角半徑等處的設(shè)計(jì)要合理。
(4)提高鑄錠的均勻化效果,改善鋁合金的塑性和均勻性。
(5)在條件允許時(shí)采用潤滑擠壓、錐模擠壓或反擠壓等方法來減少不均勻變形。
(6)經(jīng)常巡回檢測儀表和設(shè)備,以保證正常運(yùn)行。
工業(yè)鋁型材擠壓時(shí),常在鋁型材棱角或厚度差較大的臺(tái)階附近產(chǎn)生間斷性裂口,嚴(yán)重的呈鋸齒狀開裂或撕裂,并深入金屬內(nèi)部,嚴(yán)重破壞金屬連續(xù)性;一般硬鋁合金較容易出現(xiàn)。
裂紋的產(chǎn)生與工業(yè)鋁型材在擠壓過程中的受力與流動(dòng)情況有關(guān),以表面周期性裂紋為例,模具形狀的約束和接觸摩擦的作用使坯料表面的流動(dòng)受到阻礙,工業(yè)鋁型材中心部位的流速大于外層金屬流速,從而使外層金屬受到了附加拉應(yīng)力作用,中心受到了附加壓應(yīng)力作用,附加應(yīng)力的產(chǎn)生改變了變形區(qū)內(nèi)的基本應(yīng)力狀態(tài),使表面層軸向工作應(yīng)力有可能成為拉應(yīng)力,當(dāng)這種拉應(yīng)力達(dá)到金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度極限是,在表面就會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)擴(kuò)展的裂紋,其形狀與金屬通過變形區(qū)域的速度有關(guān)。裂紋的產(chǎn)生使局部附加拉應(yīng)力降低,當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定位置時(shí),裂紋尖端處的工作應(yīng)力降低到斷裂強(qiáng)度極限以下,第一個(gè)裂紋不再向內(nèi)部擴(kuò)展,隨著金屬變形不斷進(jìn)行,工業(yè)鋁型材又會(huì)由于附加拉應(yīng)力的增大,其表面層工作應(yīng)力超過金屬的斷裂強(qiáng)度極限,從而出現(xiàn)第二個(gè)裂紋,如此循環(huán)往復(fù),在工業(yè)鋁型材表面就會(huì)形成周期性裂紋。

由于越接近模具出口處內(nèi)、外層金屬的流速差越大,附加拉應(yīng)力也越大,因此表面周期性裂紋通常在模具出口處形成,硬鋁合金在生產(chǎn)中最易出現(xiàn)表面周期性裂紋。
與表面周期性裂紋的形成原因相反,中心周期性裂紋的產(chǎn)生是由于擠壓時(shí)中心流動(dòng)慢,表層流動(dòng)快,而在中心形成了附加拉應(yīng)力。當(dāng)附加拉應(yīng)力使中心工作應(yīng)力稱為拉應(yīng)力且達(dá)到了金屬的實(shí)際斷裂強(qiáng)度時(shí),便形成了裂紋,實(shí)際生產(chǎn)時(shí),由于加熱不透形成內(nèi)生外熟,或因擠壓比太小,變形不深入,都可能使金屬的中心流速小于表面流速而產(chǎn)生中心周期裂紋。一般鑄錠加熱溫度太高,在熱脆溫度范圍內(nèi),塑性明顯下降,斷裂強(qiáng)度降低或擠壓速度太快,內(nèi)、外層流速差增大,都易產(chǎn)生裂紋。有的在擠壓后期速度失控,突然加快,使工業(yè)鋁型材尾端產(chǎn)生裂紋。另外由于鋁型材鑄錠雜質(zhì)含量超標(biāo),熱塑性下降,即使正常的擠壓速度也會(huì)產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
工業(yè)鋁型材擠壓裂紋消除方法:
(1)確保工業(yè)鋁型材原材料合金成分復(fù)合規(guī)定要求,提高鑄錠品質(zhì),盡可能減少鑄錠中會(huì)引起塑性下降的雜質(zhì)含量,在高鎂合金中盡量減少鈉含量。
(2)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)加熱和擠壓規(guī)范,根據(jù)工業(yè)鋁型材的含金和特點(diǎn),合理的控制擠壓溫度和速度。
(3)改進(jìn)模具設(shè)計(jì),適當(dāng)增大模具定徑帶長度和斷面棱角部分適當(dāng)增加圓角半徑,特別是模橋、焊合室和棱角半徑等處的設(shè)計(jì)要合理。
(4)提高鑄錠的均勻化效果,改善鋁合金的塑性和均勻性。
(5)在條件允許時(shí)采用潤滑擠壓、錐模擠壓或反擠壓等方法來減少不均勻變形。
(6)經(jīng)常巡回檢測儀表和設(shè)備,以保證正常運(yùn)行。






