工業鋁型材擠壓加工質量控制及工藝改進

王小龍，孫鳳利

（山東兗礦輕合金有限公司，山東 鄒城 273500）

在鋁型材進行加工的過程當中，做好質量控制措施能夠有效提升鋁型材的最終質量。同時降低其在實際生產過程中的缺陷出現概率。要對現有的與加工工藝進行改進，那么就需要了解到現有鋁加工工藝的基本流程以及工藝特點，然后再對其利、弊進行分析，結合鋁型材擠壓加工過程中影響質量的相關原因，最終才能夠進行鋁加工工藝改進措施的提出，由于鋁型材在進行擠壓加工工藝的過程當中，與其模具的應用關聯頗大，因此其模具的質量控制也應考慮在內。

1 我國工業鋁型材擠壓加工工藝發展現狀

隨著我國社會經濟的發展，鋁型材的銷售市場結構已經發生了變化，在經濟體制改革之前，鋁型材所應用的行業主要以航空、航天以及機械、電子等相關的產業為主。在經濟體制改革之后，鋁型材的消費結構逐漸向民用化傾斜，主要是在人們的日常生活中有所展現，群眾對鋁型材的日用需求量有所增長，這也從另外一方面促進了鋁型材加工工藝的改進、發展，以及為其技術研究方向奠定了基礎。在這基礎之上，鋁型材的擠壓加工工藝在整個鋁型材的加工過程當中尤為重要，與最終鋁制品的實際質量相掛鉤。隨著鋁型材需求量的增加，越來越多的企業也步入了鋁型材的加工、制造行列中，其過程中優異的生產效率和可觀的利潤度使得越來越多的企業對其工藝研究的有了迫切的需求，尤其是在某些沿海地區，鋁擠壓加工工藝的研究已經形成了一種潮流。

2 鋁擠壓加工主要工藝流程及工藝特點分析

2.1 鋁型材擠壓加工工藝流程概述

鋁型材在擠壓加工過程當中，其基本的工藝技術流程：

①加熱鋁棒；②擠壓操作；③冷彎形矯直；④鋁型材的鋸切；⑤鋁型材的時效處理。在第⑤步驟之后，又分為兩個方面去進行鋁型材的深入加工，分別是包裝入倉和轉各表面處理分廠。

2.2 鋁型材擠壓加工工藝特點

鋁型材擠壓加工工藝環節多，每一個環節都有其不同的作用，對鋁型材的最終質量有著非常重要的影響。并且從現有的工藝流程作用來看，每一個環節的作用都是不可替代的，只能說對其環節加工工藝進行進一步的改進，而不能省略。由于環節眾多，一旦出錯就會對最終型材的生產造成一定影響，且每一個環節都可能發生缺陷，但在工藝較為成熟的環節，缺陷發生的概率較低[1]。影響鋁型材加工工藝質量的部分就是環節中工藝較為薄弱的部分，例如，時效處理部分以及熱處理部分等等，在實際擠壓加工的過程當中，尤其需要注意。

2.3 工藝要求高

鋁型材在量產之前，首先要進行鋁擠壓模具的生產，它作為鋁型材的生產標準，對質量要求是特別高的。因此質量控制是按照最高標準來進行，在這一基礎之上就需要認真的分析鋁型材的模具在加工過程當中影響質量的原因占比。類似于“預實驗”的作用。

3 工業鋁型材在其加工過程當中所面臨的質量問題匯總

3.1 鋁型材原材料存在缺陷

這里所說的鋁型材原材料存在缺陷，主要是指的是鋁型材所設置的幾何尺寸和實際形狀并沒有做到完全符合，或者說超出了一定的誤差范圍。例如，在進行實際加工的過程當中，舌頭工作帶由于長時間的摩擦造成了磨損，以至于在實際加工過程當中阻力增大，還有情況就是舌頭工作帶有相應程度的縮短，使得縱向阻力減小等。或者說在進行鋁擠壓加工工藝的模具制造時，配料的內部有夾渣、氣泡、裂紋等情況的發生[2]，最終導致鋁型材的加工不合格，無法符合設計要求。

3.2 非擠壓工藝時長過長

在進行鋁型材的生產過程當中，往往存在一個問題，由于員工的生產積極性不高，導致在工作當中不用心，讓非擠壓工藝時長占用了過多的時間，從而使得超出了平均時間。這種情況下就會造成擠壓筒和擠壓墊之間的配合不符合要求，導致最終形成的鋁返鋁嚴重，使得最后的清理時間超過了計算清理時間。清理鋁型材的時間跨度過大，大概保持在2min～8min之間，最終使得統一生產時不能夠達到要求。

3.3 擠壓工藝時效性的影響

鋁型材是以鋁為主要組成成分的合金型材。除了鋁成分外，其內還含有少量鎂、鋅等成分。在鋁型材擠壓加工的過程當中，實效時間是被不斷延長的，在這個過程當中，其他相應合金的SCR性能會有一定的提高。如果在擠壓加工的過程當中，不能夠及時的控制時效性以及擠壓過程，那么會使得所生產的鋁型材的臨界斷裂應力增大，最終可能會導致生產出來的鋁型材質量不合格，產生斷裂的可能。這種影響對于實際生產過程來說是比較大的，因此需要進一步對擠壓工藝進行優化。

3.4 熱處理環節未達到要求

熱處理工藝環節有問題會導致最終生產出的鋁型材模具硬度無法達到設計的要求。硬度過低、過高或硬度不均都會影響鋁型材的實際加工過程，使得最終的產品無法達到工藝設計要求[3]。在實際進行熱處理的加工過程當中，回火的次數以及相應型材的擺放情況，甚至是鋁型材擠壓加工模具在最終的回溫放置等都會對實際鋁型材加工有很大的影響，因此需要格外注意，及時的做好相應模具的分類，并嚴格按照規范來進行熱處理。但是在進行實際加工工藝實施的過程當中，熱處理環節比較容易出問題，同時也是影響最終工業鋁型材出品的重要原因之一。

3.5 人工操作不當

在工業鋁型材擠壓加工工藝實施的過程當中，需要人為操作的步驟主要是進行出料空刀的使用，它能夠在整個加工工藝環節中起到支撐作用[4]，并且貫穿于擠壓加工工藝實施的始終，如果相關工作人員在進行出料空刀的使用時，對目標點打偏，那么就會影響整個鋁型材擠壓加工過程，一旦這一步驟出現問題，之后的環節都不能夠再繼續進行，同時需要對現有的鋁模具進行修模操作，并將現有的鋁型材進行修復。而針對于鋁型材模具中存在加強筋的模具來講的話，供料孔的加工也是與人為因素相關的，其順暢與否與實際加工出來的鋁型材的質量有著聯系。

4 工業鋁型材擠壓加工工藝改進措施匯總

4.1 嚴格把控原材料質量

要想工業鋁型材在擠壓加工過程當中能夠實現良好的質量把控，就必須要對其工藝進行優化，同時，在工藝實施項目過程當中，對可能出現的問題進行分析，實事求是，針對性地進行工藝步驟中技術和設備的改良和改進。在這期間控制好鋁擠壓加工工藝的模具原材料的質量，能夠有效的保證工業鋁型材的加工質量。針對某些外表有缺陷的原材料，應做淘汰和修復處理。而針對于可能存在內部缺陷的原材料，需要用超聲波進行及時的探傷處理[5]，針對不符合要求的原材料不能讓其進入下一道工序的加工過程。

4.2 提高員工操作水平及工作積極性，明確非擠壓時長

在現有的基礎之上，進一步增加員工的培訓次數，調整員工在工作當中的實施方法，可以讓企業當中的操作技藝較高的優秀員工來為其他員工進行操作講解。進一步完善鋁型材擠壓加工過程的準確度。同時在這期間增加考核與評選措施，提高員工的工作積極性，對于擠壓過程中擠壓效果最好，以及換模時間最短的員工給予相應的獎勵。

4.3 加強后期質檢工作

由于工作的進度較低所造成的質量影響，就可以以后期的質檢工作來進行審查和避免，為拋光提供相應的便利道路。在實際生產的過程當中，要對鋁型材的擠壓加工工具進行進一步的質檢，首先要確定好線割余量，盡量將誤差控制在一絲的范圍以內[6]，使得后期的環節能夠如期的進行。這樣做的目的主要是為了避免在拋光的過程中使得工作的角度不當。最終影響鋁型材的實際加工，同時在這個過程當中要對工作待進行實時的檢測，避免在實際加工的過程當中出現缺陷。不僅是在這一個環節，在這些環節當中都需要注意，每一環節加工之后就需要對其半成品或者最終的成品進行質量檢測針對于質量不合格的，需要進行修模或淘汰處理。

4.4 熱處理工藝改進

要想在熱處理的過程當中，能夠使得鋁型材的硬度能夠符合標準，首先需要進行合理的裝爐設計，型材的裝爐量以及相應的擺放方式都應該按照設計所需的要求來進行，避免出現擺放錯誤導致的加熱不均現象，保證在淬火和退火的環節中能夠達到要求。退火主要指將工件加熱到適當溫度，然后根據鋁材的尺寸采用不同的保溫時間進行緩慢冷卻，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后續加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化。退火根據目的不同分為再結晶退火、去應力退火球化退火、完全退火等。而淬火是指將型材擠出之后，通過水、風等介質進行快速冷卻[7]。

4.5 針對于鋁材性能及其組織的雙級時效處理

鋁型材在加工的過程當中，尤其是擠壓加工過程，時效處理是必不可少的，有效合理的時效處理能夠使得鋁型材獲得標準的強度、韌性等。通過固溶處理以及分級淬火這兩個步驟，有效的控制好時效的溫度以及時效時間的參數。在擠壓加工時效處理的過程當中，將整個部分分為兩級來進行處理，一級和二級時效所對應的時間及溫度有不同的標準，在整個處理當中應以確保鋁型材的抗應力腐蝕性，達到良好配合為標準。從而使得最終生產的鋁型材性能能有較好的發揮。

4.6 設備的維護和區域規劃

在進行鋁型材的擠壓工藝生產前，必須要提前對于原材料，設備，工裝工器等進行仔細的檢查，確保現場的所有工具都能夠齊全，同時每一臺設備功能都在有效范圍之內。另外在淬火前還需要對淬火水池進行及時的清理，確保淬火效果能夠達到標準。同時在鋁型材的淬火存放區，待制品存放區，待精整存放區等等，都需要做出詳細的劃分，不同類型、不同過程中的鋁型材都需要有單獨的位置來進行存放。確保實際擠壓過程能夠有序的進行下去。

5 總結

工業鋁型材的擠壓加工過程離不開鋁模具的利用。在鋁型材擠壓加工工藝中，環節眾多，工藝要求較高，因此每一步都需要嚴格按照規范來進行，對于加工人員的技能培訓以及相應的責任心培養都是必不可少的。本文主要研究了現有工業鋁型材擠壓工藝加工的現狀，并對其加工工藝流程進行了分析，加工工藝特點為基準，從加工工藝流程中找到有可能出現質量問題的部分原因，并根據這些原因提出了相應的工藝改進措施，以達到控制鋁型材加工工藝流程過程中的質量控制目的，在實際鋁型材的加工過程中，其措施有一定的借鑒意義。