鋁合金模鍛件表面黑點(diǎn)的工藝控制

陳復(fù)生，秦秀麗，王同群

（新鄉(xiāng)市航空鍛鑄有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453049）

鋁及鋁合金憑借著密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、耐腐蝕性強(qiáng)以及加入一定合金元素后加工塑性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、船舶、電子通訊等多個(gè)領(lǐng)域[1～3]。鋁合金的成型加工技術(shù)包括軋制、擠壓、拉拔、鍛造等諸多種類，模鍛是鋁合金鍛造中的一種成型方法。在鋁合金表面處理技術(shù)中，陽(yáng)極氧化應(yīng)用較為廣泛。鋁合金陽(yáng)極氧化是指在電解質(zhì)溶液中，通過(guò)施加陽(yáng)極電流使鋁合金表面形成一層氧化膜，達(dá)到增強(qiáng)耐腐蝕性、提高硬度和耐磨性以及增強(qiáng)耐熱性等效果，同時(shí)鋁的陽(yáng)極氧化膜外層多孔，易吸附染料和有色物質(zhì)，可進(jìn)行染色，提高鋁合金表面的裝飾性[4～7]。

圖1 某殼體表面黑點(diǎn)缺陷

陽(yáng)極氧化后表面具有黑點(diǎn)缺陷，如圖1所示為某殼體產(chǎn)品表面黑點(diǎn)缺陷，既影響零件表面美觀，降低了耐蝕性，又影響鋁合金鍛件的使用性能，因此，通過(guò)對(duì)原材料及生產(chǎn)工藝進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤和調(diào)查，總結(jié)出鋁合金陽(yáng)極氧化后產(chǎn)生黑點(diǎn)的主要原因，并針對(duì)產(chǎn)生原因?qū)に囘M(jìn)行改進(jìn)，以減少黑點(diǎn)缺陷。

1 缺陷產(chǎn)生原因分析

通過(guò)對(duì)原材料及生產(chǎn)工藝進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤分析，總結(jié)鋁合金模鍛件陽(yáng)極氧化后表面存在大量黑點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的主要原因，包括以下幾個(gè)方面：

①鋁合金棒料經(jīng)過(guò)酸洗銼修工序后，表面缺陷并未被完全清理干凈，經(jīng)過(guò)車削加工之后表面存在黑點(diǎn)等缺陷；②鋁合金棒料在磚砌加熱爐爐內(nèi)進(jìn)行加熱時(shí)，加熱爐爐襯等部位可能有顆粒物掉落到鋁合金棒料表面，在后續(xù)進(jìn)行模鍛時(shí)，顆粒物被壓入鍛件表面形成表面缺陷；③在油刷潤(rùn)滑，所采用的20號(hào)機(jī)油未進(jìn)行充分檢測(cè)，機(jī)油中可能存在雜質(zhì)，另油刷多次潤(rùn)滑時(shí)，鋁件毛邊的碎屑可能會(huì)粘到油刷上，進(jìn)而在模鍛時(shí)被壓入鍛件表面形成缺陷；④低壓風(fēng)吹型腔時(shí)，未將型腔吹干凈，或是沒有定期檢測(cè)低壓風(fēng)潔凈度；⑤鍛模和切邊模等模具和工具在使用前未進(jìn)行充分清理，如鍛模內(nèi)表面存在顆粒物等雜質(zhì)，在進(jìn)行模鍛時(shí)可能嵌入棒料和毛坯表面形成表面缺陷；工作臺(tái)面不干凈，水箱在使用前未清理等因素也會(huì)造成模鍛件表面附帶雜質(zhì)；⑥在毛坯的流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生磕碰造成鍛件表面凹坑等缺陷，盛放鍛件的盒子不干凈，酸洗過(guò)被腐蝕產(chǎn)生黃斑，大量銼修造成鍛件表面不光滑等。

2 預(yù)防措施及效果

2.1 預(yù)防措施

（1）原材料表面控制。

針對(duì)鋁合金棒料原材料表面原有缺陷，一方面，在機(jī)加工時(shí)增加車外圓工序，且車后為防止表面被氧化，采用油封保護(hù)表面；另一方面，在裝爐加熱前，應(yīng)對(duì)棒料表面進(jìn)行逐一檢查，若有缺陷，則用刮刀等工具修干凈，然后用低壓風(fēng)吹去表面雜質(zhì)，并逐一擦拭表面，再裝爐，若擦拭完需放置，則應(yīng)裝入潔凈且附帶箱蓋的專用箱子中，過(guò)程中不應(yīng)有磕碰，逐件進(jìn)行擺放，如圖2所示。

圖2 擺放鍛件的專用箱子

（2）加熱過(guò)程。

鍛件坯料在加熱時(shí)，不直接放在爐底板上，而是放入爐內(nèi)如圖3所示裝置中，可防止?fàn)t襯掉落細(xì)微顆粒粘附在坯料表面上，避免后續(xù)模鍛壓入鍛件形成缺陷。

圖3 爐內(nèi)放置鍛件裝置

（3）采用專用航空潤(rùn)滑油。

采用專用的航空潤(rùn)滑油代替20號(hào)機(jī)油，用航空液壓油裝入專用罐子在上下型腔噴成霧狀潤(rùn)滑型腔，不允許有雜質(zhì)。潤(rùn)滑時(shí)，先用低壓風(fēng)吹上下型腔，再潤(rùn)滑，再上下吹型腔。

型腔潤(rùn)滑先用低壓風(fēng)吹上下腔，再噴潤(rùn)滑油，再上下吹，模鍛過(guò)程每次取一件輕拿輕放，鍛件坯料不允許落地，如果不慎掉到地上或爐邊上，一定要進(jìn)行擦拭并用風(fēng)槍吹干凈，然后再放入型腔，模鍛完成后，用鉗子或?qū)Ｓ玫墓ぱb將鍛件放入干凈的水箱中冷卻，然后切邊。

（4）增加低壓風(fēng)過(guò)濾器，保證低壓風(fēng)的潔凈度。

對(duì)鍛造車間增加低壓風(fēng)過(guò)濾器，定期在干凈的玻璃上檢查壓縮空氣的潔凈度，定期更換壓縮空氣過(guò)濾裝置中的濾芯。每季度清洗1次，每星期對(duì)壓縮空氣進(jìn)行一次清潔度檢查。將一清潔的玻璃鏡片放在距壓縮空氣噴嘴200mm～250mm的地方，打開噴嘴閥門，讓噴嘴垂直對(duì)準(zhǔn)試片噴15s～30s，然后目視檢查試片表面，不應(yīng)有可見的水、油或固體顆粒的痕跡。

（5）模具及工具表面清理。

鍛模、切邊模在使用前需先將型腔表面清理干凈，切邊模將沖頭清理干凈；模具預(yù)熱時(shí)型腔面朝上分開裝入爐中；制作專用的不銹鋼水箱，且每次進(jìn)行模鍛都需要更換箱子里的水；所有與坯料接觸的工具及工作臺(tái)面清理干凈；若模鍛時(shí)鍛件留在上模，用專用的潔凈工具接住毛坯，防止毛坯上粘附雜質(zhì)；切邊時(shí)，先將毛坯表面擦拭干凈，再進(jìn)行切邊。

（6）轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程避免磕碰。

對(duì)于大小不同的鍛件轉(zhuǎn)運(yùn)方式不同，小鍛件可直接從工作臺(tái)面上取走，而大鍛件可在臺(tái)面下用干凈的黑皮做斜面滑道進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，以減輕碰傷；鍛件在所有轉(zhuǎn)運(yùn)及淬火時(shí)效等工序?qū)嵤┻^(guò)程中注意避免磕碰，轉(zhuǎn)運(yùn)盒子采用帶有分格裝置的干凈的專用盒子，鍛件在轉(zhuǎn)運(yùn)盒子中要求單獨(dú)擺放（如圖4所示），銼修清理完需要入庫(kù)的鍛件經(jīng)檢驗(yàn)合格后，采用專用的包裝紙逐個(gè)包裝入庫(kù)。

圖4 包裝入庫(kù)后的模鍛件

2.2 效果

經(jīng)過(guò)對(duì)原材料及各工藝過(guò)程進(jìn)行控制及改進(jìn)，使得鍛件有效避免了黑點(diǎn)缺陷，鍛件經(jīng)機(jī)加工和陽(yáng)極氧化后，表面質(zhì)量完好，如圖5所示。

圖5 工藝控制及改進(jìn)后的陽(yáng)極氧化后鍛件

3 結(jié)論

為有效防止鋁合金鍛件表面經(jīng)機(jī)加工和陽(yáng)極氧化處理后產(chǎn)生黑點(diǎn)缺陷，需從原材料和加工工藝過(guò)程嚴(yán)格控制。通過(guò)采取控制原材料表面質(zhì)量，采用專用盛放鍛件裝置避免磕碰，采用航空潤(rùn)滑油，改進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置及部分加工工藝，同時(shí)嚴(yán)格分析各工序可能將雜質(zhì)粘附在鍛件表面的因素，進(jìn)而防止鍛件表面粘附雜質(zhì)等措施，有效控制鋁合金鍛件表面缺陷的產(chǎn)生，防止陽(yáng)極氧化后黑點(diǎn)的出現(xiàn)。