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6063鋁合金型材是門窗、幕墻理想的結(jié)構(gòu)和裝飾材料，隨著門窗、幕墻行業(yè)的發(fā)展，對(duì)6063鋁合金型材的力學(xué)性能（詞條“力學(xué)性能”由行業(yè)大百科提供）提出了更高的要求。高強(qiáng)度的型材可減低設(shè)計(jì)壁厚，減少結(jié)構(gòu)重量，更受市場(chǎng)歡迎。
6063鋁合金系A(chǔ)I-Mg-Si系列可熱處理強(qiáng)化型鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供），塑性高，可高速擠壓（詞條“擠壓”由行業(yè)大百科提供）成斷面復(fù)雜、壁厚各異的型材。淬火溫度寬，淬火敏感性低.可實(shí)現(xiàn)在線風(fēng)冷強(qiáng)制淬火，經(jīng)人工時(shí)效后有中等強(qiáng)度。擠壓后型材表面光潔，極易陽極氧化和著色，還可生產(chǎn)電泳（詞條“電泳”由行業(yè)大百科提供）、噴涂、氟碳噴漆、木紋、斷橋隔熱等型材，因此在建筑型材中具有重要地位，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是房地產(chǎn)市場(chǎng)的高速發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。
在Al-Mg-Si系合金中，主要強(qiáng)化相是Mg2Si，合金在淬火時(shí)，固溶于基體中的Mg2Si越多，時(shí)效后的型材強(qiáng)度就越高，反之，則越低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，鋁合金擠壓型材經(jīng)常出現(xiàn)硬度（詞條“硬度”由行業(yè)大百科提供）偏低或不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象出現(xiàn)。影響型材硬度強(qiáng)度的原因是多方面的，下面結(jié)合我廠的生產(chǎn)實(shí)際，從工藝、設(shè)備、操作等方面分析和總結(jié)影響6063鋁合金型材強(qiáng)度的因素及采取的措施。
1、6063鋁合金化學(xué)成分的控制
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3190-2008和公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對(duì)6063鋁合金的化學(xué)成分規(guī)定如表l所示。
表1 6063鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)
該合金主要元素足Mg和Si。他們?cè)诤辖鹬行纬?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>金屬化合物（詞條“金屬化合物”由行業(yè)大百科提供）Mg：Si是合會(huì)的主要強(qiáng)化相。Mg2Si中Mg和Si的比為1.73。當(dāng)Mg：Si>1.73時(shí)，尚有過剩的Mg存在，它會(huì)顯著降低Mg2Si相在固態(tài)鋁中的溶解度，由于過剩Mg的這種影響，使Mg2Si相在熱處理時(shí)的強(qiáng)化效果顯著降低，從而影響型材的力學(xué)性能。
合金中Si含量的增加可以改善鑄造性能和焊接性能。當(dāng)Mg：Si<1.73時(shí)，合金中有過剩Si存在，它可以與鋁中的其它雜質(zhì)Fe、Mn等生成化合物，增加強(qiáng)化效果。因此對(duì)強(qiáng)度要求較高時(shí)，往往合金中控制過剩Si。但隨著合金中Mg2Si和過剩Si含量的增加.會(huì)使6063鋁合金型材抗腐蝕性能下降，同時(shí)過剩的Si會(huì)影響氧化著色效果。Mg和Si的比例主要根據(jù)對(duì)合金的要求和用途來選擇，“和平 ”公司6063鑄棒Mg：Si=1.38-1.40左右，其中Si過剩，有利于增強(qiáng)力學(xué)性能。
2、鑄棒均勻化退火（詞條“退火”由行業(yè)大百科提供）
為了改善或消除在熔煉過程中形成的成分不均勻性(即成分偏析)，消除鑄棒在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并根據(jù)需要，改善鑄棒的內(nèi)部組織，需要對(duì)鑄棒進(jìn)行均勻化退火。
鑄造內(nèi)部成分不均勻不但影響型材的機(jī)械性能.也會(huì)影響型材的表面處理質(zhì)量。而鑄棒內(nèi)部的鑄造應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。均勻化退火后不同的冷卻方式，在于有效地控制Mg2Si相的大小和分布狀態(tài)。從而達(dá)到控制強(qiáng)度的目的。通常在570～580℃保溫6～8 h。為了使Mg2Si相能以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)均勻分布在整個(gè)金屬基體中，鑄棒出爐后應(yīng)以較高的冷卻速度冷卻，可以用水冷或強(qiáng)制風(fēng)冷，切勿隨爐冷卻。
我公司大部分的鑄棒都是外購(gòu)，并且大部分都是生產(chǎn)建筑型材，因此只有3000T擠壓機(jī)用的Φ254的鑄棒要求均勻化退火處理，其它棒徑的鑄棒都沒有均質(zhì)退火處理。我們可以采用相應(yīng)的對(duì)策：使用廂式鏈條加熱爐，將尾區(qū)(進(jìn)口區(qū))延長(zhǎng)，并在爐子尾區(qū)和中區(qū)分別單獨(dú)設(shè)立溫度控制系統(tǒng)。該溫控區(qū)溫度設(shè)定為均質(zhì)溫度，將均質(zhì)和加熱放在鋁棒加熱爐內(nèi)同爐同步完成。彌補(bǔ)一部分由于鋁棒未均質(zhì)處理造成的擠壓工藝改變和對(duì)擠壓模具的傷害，同時(shí)控制好加熱爐出口鋁棒溫度，確保擠壓型材淬火溫度，進(jìn)而確保型材強(qiáng)度。
3、鑄棒加熱溫度及風(fēng)冷淬火
熱擠壓（詞條“熱擠壓”由行業(yè)大百科提供）時(shí)鑄棒必須加熱，以使金屬具有較高的塑性，減少變形抗力，同時(shí)為型材在時(shí)效時(shí)獲得較好的機(jī)械性能創(chuàng)造條件。為了獲得較高的強(qiáng)度.應(yīng)選擇較高的擠壓溫度，但必須確保擠壓型材具有良好的表面質(zhì)量。一般控制鑄棒溫度在440～500℃之間，我們實(shí)測(cè)出擠壓型材的出口溫度控制在500～525℃之間。
6063淬火敏感性低.只要擠出型材溫度在500-525℃之間.盡快用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，即可阻止合金中強(qiáng)化相的析出，保持隨后時(shí)效強(qiáng)化的能力。只是實(shí)際生產(chǎn)中要注意兩點(diǎn)：一是風(fēng)機(jī)的數(shù)目和容量要足夠大，確保冷卻速度高于60℃/min;二是型材出模后要盡早開始強(qiáng)制冷卻，尤其對(duì)壁厚較厚(δ>2.5mm)的型材更要確保冷卻速度，使型材“淬透”。
如果鑄棒溫度低，或出料口風(fēng)機(jī)冷卻強(qiáng)度不夠甚至不開風(fēng)機(jī)，型材淬火效果很差，即使人工時(shí)效溫度很高(205℃)保溫時(shí)間很長(zhǎng)(8h)，型材力學(xué)性能都不能達(dá)到要求，甚至出現(xiàn)打不出硬度的結(jié)果。
4、鋁型材的裝框、時(shí)效
型材裝框要求通風(fēng)、壁厚差別大的不能混裝，幕墻型材和門窗型材要分開裝框，隔熱型材和非隔熱型材要分開裝框，不同合金狀態(tài)的型材不能混裝。
時(shí)效的目的是為了獲得符合標(biāo)準(zhǔn)或用戶需要的機(jī)械性能。性能指標(biāo)主要有：抗拉強(qiáng)度（詞條“抗拉強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）σb，屈服強(qiáng)度σ0.2，延伸率δ，韋氏硬度（詞條“韋氏硬度”由行業(yè)大百科提供）HW。這些指標(biāo)實(shí)際上是鋁合金型材在使用過程中承受各種應(yīng)力的能力的代用特性。
在制定時(shí)效工藝參數(shù)時(shí)，要綜合考慮幾個(gè)方面的囚素：一是6063合金成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的選擇，它會(huì)使強(qiáng)化相Mg2Si的含量不相同，對(duì)時(shí)效工藝有影響，二是生產(chǎn)調(diào)度和“停放時(shí)間”的控制;三是時(shí)效爐型不同.主要是時(shí)效爐循環(huán)方式、爐內(nèi)溫度均勻性、密封性能及爐子處理量不同，工藝參數(shù)的選擇也會(huì)有所不同。
在生產(chǎn)實(shí)際中，針對(duì)不同的時(shí)效爐，在6063-T5合金成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）的情況下，隔熱型材一般采用175±5℃保溫2小時(shí)，非隔熱型材采用195±5℃保溫2小時(shí)的時(shí)效工藝。對(duì)溫控失靈，循環(huán)風(fēng)機(jī)壞.熱電偶損壞，密封不良，過時(shí)效等原因造成強(qiáng)度指標(biāo)異常的型材必須采用返工返修或報(bào)廢等措施進(jìn)行控制，杜絕流入下一道工序，確保成品型材強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到或滿足用戶需要。
5、結(jié)論
造成6063鋁合金擠壓型材最終硬度不合格是無法挽回的損失，在鋁型材生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格按照擠壓工藝保證鑄棒溫度、風(fēng)冷淬火的強(qiáng)度、風(fēng)冷的速度、時(shí)效溫度保溫時(shí)間等工藝。實(shí)際生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)過程控制和檢驗(yàn)，關(guān)鍵控制好擠壓出料口溫度、在線風(fēng)冷淬火、時(shí)效工藝等，嚴(yán)格按各項(xiàng)規(guī)程操作，方能獲得理想的強(qiáng)度性能指標(biāo)。
