铝合金属异型材料的生产涉及熔炼、铸造、挤压、成型、热处理等多个复杂环节,每个环节的工艺控制和细节管理都会直接影响产品质量。以下是生产过程中需重点关注的注意事项:

一、原材料控制
合金成分精准配比
严格按照目标合金牌号(如 6063、7075 等)的化学成分要求配料,确保主要元素(如 Si、Mg、Cu、Zn)和微量元素(如 Ti、Cr)含量达标,避免杂质(如 Fe、Pb)超标导致性能劣化。
采用光谱分析等手段对原材料进行入厂检测,确保废料回收比例合理(通常不超过 30%,高要求产品需用原生铝)。
原材料清洁度
避免油脂、水分、泥沙等污染原料,熔炼前需对废料进行清洗、烘干,防止熔炼时产生气孔或夹渣。
二、熔炼与铸造环节
熔炼温度控制
根据合金类型设定合理熔炼温度(如 6 系铝合金熔炼温度约 720~750℃),温度过高会导致合金元素烧损(如 Mg 挥发),过低则易造成熔炼不充分或夹渣。
采用电磁搅拌或机械搅拌确保熔体成分均匀,避免局部偏析。
除气与除渣处理
熔炼过程中需进行在线除气(如通入 N₂、Ar 或 Cl₂)和过滤除渣(使用陶瓷过滤板或泡沫陶瓷),去除熔体中的氢气(防止铸件产生针孔)和固态夹杂物(如 Al₂O₃)。
控制熔体静置时间,避免过度氧化。
铸造工艺优化
半连续铸造:
控制铸造速度与冷却强度的匹配,避免铸锭产生裂纹(如冷却不均导致热应力集中)或晶粒粗大(冷却过慢)。
结晶器内壁需光滑并涂覆合适的润滑剂(如石墨乳),防止铸锭粘模或表面划伤。
压铸工艺:
针对复杂异形件,需优化模具温度(如预热至 150~200℃)和充型速度,避免产生冷隔、气孔或欠铸。
三、挤压成型环节
模具设计与制造
根据型材截面复杂度设计模具结构,确保金属流动均匀性:
对壁厚差异大的部位,可通过调整模孔尺寸、工作带长度或分流孔布局平衡流速,避免型材扭曲、开裂或尺寸超差。
模具材料需选用高强度耐热模具钢(如 H13),并进行表面处理(如氮化、PVD 镀层)以提高耐磨性和抗粘铝能力。
挤压工艺参数
挤压温度:根据合金塑性区间设定坯料加热温度(如 6063 铝合金挤压温度约 480~520℃),温度过高易导致型材表面 “过烧”(出现气泡、裂纹),过低则挤压阻力大,型材表面粗糙。
挤压速度:与型材截面复杂程度成反比,复杂异形材需低速挤压(如 0.5~2m/min),避免金属流动不均造成尺寸偏差或表面缺陷。
润滑管理:采用玻璃润滑剂或水基润滑剂,防止坯料与模具直接摩擦导致表面划伤或模具磨损。
牵引与冷却控制
挤压后需立即进行在线淬火(如风冷、雾冷或水冷),冷却速度需满足合金相变要求(如 6063 铝合金需快速冷却以保留过饱和固溶体)。
牵引机张力需与型材强度匹配,避免拉伸变形过度导致尺寸超差或内部应力集中。
四、热处理环节
固溶处理
温度需精确控制在合金固溶线附近(如 6063 铝合金固溶温度 520±5℃),保温时间根据型材壁厚调整,确保第二相充分溶解。
避免加热炉内温度不均匀,可采用循环热风或盐浴炉加热。
时效处理
根据目标力学性能(如 T5、T6 状态)设定时效温度和时间:
T6 状态(人工时效):高温短时间时效(如 180℃×2h),需防止过时效导致强度下降。
T5 状态(自然时效):需控制冷却后的停放时间,避免自然时效过度影响后续加工。
时效炉需配备均匀的热风循环系统,避免型材不同部位性能差异。
五、表面处理与加工
表面预处理
阳极氧化前需彻底去除挤压残留的润滑剂、油污和氧化膜,可采用碱蚀(如 NaOH 溶液)或酸洗(如 HNO₃溶液),但需控制处理时间,避免过度腐蚀。
电镀或喷涂前需确保表面粗糙度适宜(如喷砂处理至 Ra 1.6~3.2μm),提高涂层附着力。
表面处理工艺控制
阳极氧化:控制氧化膜厚度(如建筑型材≥10μm)、封孔质量(耐腐蚀性测试)和着色均匀性(如采用有机染料或电解着色)。
粉末喷涂:涂层厚度需均匀(60~100μm),固化温度和时间需匹配粉末类型(如聚酯粉末固化温度 180~200℃,20min)。
机械加工注意事项
对异形材进行钻孔、铣削等加工时,需使用专用夹具固定,避免型材变形;刀具需锋利,减少切削热导致的表面烧伤。
六、质量检测与过程控制
在线检测
挤压过程中使用激光测径仪或 CCD 视觉检测系统实时监控型材尺寸,发现偏差及时调整模具或挤压参数。
采用超声波探伤或涡流检测排查内部裂纹、气孔等缺陷。
力学性能测试
每批次型材需进行拉伸试验(检测抗拉强度、屈服强度、延伸率)和硬度测试(如韦氏硬度),确保符合标准(如 GB/T 6892、ASTM B221)。
表面质量检验
目视检查表面划伤、气泡、色差等缺陷,重要产品需进行耐盐雾测试(如 GB/T 10125)或耐候性测试(如 QUV 老化试验)。
七、设备与环境管理
设备维护
定期检查挤压机主缸、模具加热系统、时效炉温控仪等关键设备的精度,磨损部件(如挤压垫、模具工作带)需及时更换或修复。
保持熔炼炉、铸造机的清洁,防止氧化物堆积影响生产稳定性。
环境控制
生产车间需保持通风良好,降低熔炼和热处理环节的油烟和热气聚集;湿度较高地区需注意型材存放防潮,避免氧化腐蚀。
八、安全与环保
安全操作
熔炼和挤压环节需防止高温熔体喷溅、模具爆裂等风险,操作人员需穿戴防护装备(如耐高温手套、护目镜)。
热处理炉、表面处理槽等设备需设置安全防护装置(如紧急停机按钮、防烫护栏)。
环保要求
熔炼废气需通过除尘、脱硫处理达标后排放;表面处理废水需经中和、沉淀去除重金属离子(如 Al³⁺、Ni²⁺),符合环保标准(如 GB 8978)。
废料(如铝屑、废模具)需分类回收,减少资源浪费。