鋁合金量具型材具有輕量化、篼強度、精度持久性好、色澤多樣化、裝飾性能好等諸多優點,是其它材料無法比擬的。國外對鋁合金量具型材的需求量非常大,市場前景十分廣闊。量具型材的質量要求比較高:外觀質量要求不能有任何肉眼可見的裂紋、分層、麻點、色差、擠壓紋、焊合線等質量缺陷。直線度、平面間隙、角度、尺寸公差按國家GB5237標準超高精級控制。材料要求可銑,維氏硬度要大于78.封孔度(磷鉻酸失重法)要求在<10,不能發青,有較好的光澤度。我們通過試驗分析,逐步解決了篼質量鋁合金量具型材的生產難題。
1試驗及其結果1.1試驗方案考察Mg、Si含量對性能的影響。調整合金中Mg和Si含量,觀察其對型材性能的影響,共三組:A組,w考察雜質元素對型材表面質量的影響。一般生產過程中易帶人的雜質元素為Fe和Cu,分為考察擠壓工藝對型材表面質量的影響。分為三組:A組,高溫低速擠壓,鑄錠加熱溫度為500 ~520,擠壓速度為10~12組,低溫篼速擠壓,鑄錠加熱溫度為450 -470,擠壓速度為18~20組,中溫中速擠壓,鑄錠加熱溫度為470考察氧化工藝對型材表面質量(擠壓條紋消除程度,光澤度)的影響,以及氧化成本的影響。共分為四組:A組,除油水洗―堿蝕―水洗―除灰水洗―陽極氧化―水洗―封孔水洗;B組,除油水洗―堿蝕―水洗―酸蝕―水洗―堿蝕水洗―除灰水洗―陽極氧化―水洗―封孔―水洗;C組,噴砂―除油―水洗―堿蝕水洗除灰水洗―陽極氧化7C洗―封孔水洗;D組,噴砂清洗光亮―水洗―陽極氧化7c:洗封孔―水洗。
5g/L,室溫,操作時間間,A組為15min,B組為2min和4 ~5min,C組為3min.酸蝕用氟化氫銨,40,31-331.2min/um.噴砂:型材噴砂機,石英砂。清洗光亮:清洗光亮劑20g/L,28 1.2試驗結果調整Mg和Si含量試驗發現:A組的力學性能均能滿足規定要求,B組不能完全達到規定要求,而C組在氧化處理后發現有黑色斑點。
B組試樣氧化后表面質量好于另外兩組,A組氧化后光澤度*差,并且型材表面呈現灰色麻點。
C組工藝滿足表面質量要求,B組表面有大量的麻點和部分性能不合格,A組生產效率太低。
4種氧化工藝對消除擠壓條紋的情況:D =C>8>(:,光澤度的情況:0>人>8,鋁溶損的情況:D
Fe起著雜質元素的負面作用,Fe易與A1形相,與Si和A1形成AluFeaSi和Al8Fe3Si相。這些硬相質點在擠壓過程中與模具發生接觸,從而在型材表面形成劃痕。因此,Fe的存在總的趨勢是使型材表面質量變差,線紋增多,且明顯降低型材氧化后的光澤度。根據介紹,Fe含量只有在小于0.13%時,才對型材表面質量無影響。但在實際生產中若按此控制,將增加生產成本。實際生產中一般控制在Fe0.25%.Cu的存在雖然能增加合金固溶強化和人工時效效果,進而增加材料的強度,但Cu使材料抗腐蝕性能下降,色調不正。Cu的含量在實際生產中一般控制在0.08%以下。
擠壓過程的工藝控制*重要的是保證可溶解的MSi相從鑄錠加熱到型材淬火過程不從固溶體中析出,或只呈微小顆粒的彌散析出狀態。因此必須匹配好擠壓溫度和速度。一般鑄錠加熱溫度范圍控制在相析出的范圍450 ~520,然后按高溫低速、低溫高速、中溫中速來匹配工藝參數。但由于燃料加熱爐鑄錠溫度表里相差太大,采用低溫高速工藝時,會因擠壓局部溫升過高而造成型材表面產生大量麻點,或由于鑄錠加熱不充分而產生性能不合格;采用高溫低速工藝則大大降低生產效率,不能滿足批量交貨的要求。因此,采用中溫中速的工藝,即鑄錠加熱溫度470~490,擠壓速度13~15m/mi,這樣,既解決了生產效率問題,又能制品出模口溫度不小于495的要求,保證了量具型材的質量。
氧化工藝特別是預處理直接影響型材的外觀質量。砂面是去除擠壓條紋和擦傷的有效方法,砂面可以有化學砂面法和機械砂面法。堿蝕和酸蝕屬于化學砂面法。其本質是利用金屬材料在某種特定的介質中發生腐蝕而達到精飾的目的。噴砂是屬于機械砂面法,它是用壓縮空氣將石英砂射向鋁型材表面,鋁材表面尖銳處在石英砂的沖擊下變得平整,而原本光滑的表面則變得粗糙,*終在型材表面形成一定粗糖度的均勻細致砂面,經噴砂處理可以消除型材表面的擠壓條紋和輕微擦傷。噴砂工藝比堿蝕工藝更具有優勢,其橫向與縱向粗糙度基本一致,噴砂比化學砂面能獲得更為均的砂面。使用石英砂可以避免粗糙度過大,使砂面與化學砂面比較接近,避免了因粗糙度過大而帶來的一系列質量問題。經噴砂處理的型材因其表面真實面積要比化學砂面真實面積大些,因此在陽極氧化時電流密度控制比化學砂面處理的略篼些,控制在1.3 ~1.4A/dm2之間,這樣能保證型材耐蝕性和封孔度。在獲得相同的砂面時,噴砂處理型材的光澤度比堿砂和酸砂的好。噴砂后經過除油、除自然氧化膜、除灰、增亮四合一清洗工藝,可提高表面光澤度,采用D組工藝能滿足量具型材的表面質量要求,并且由于無堿蝕工序,焊合線不易顯露出來,避免了空腔型材因焊合線化學砂面后暴露出來的表面質量缺陷。
3結論為了滿足量具型材的力學性能,應對合金元對合金中雜質元素Fe和Cu的含量應嚴格(3)擠壓工藝的選擇除了要保證型材的力學性能和生產效率外,還應考慮為表面處理提供優良的表面質量,生產中宜采用中溫中速的擠壓工藝。
(4)采用噴砂處理可以比化學砂面處理更有效去除擠壓條紋和擦傷,A1溶損只有0.2%左右。采用清洗光亮處理可以得到較好的光澤度。
來源:中國刀具網