一  概述

        隨著鋁加工業(yè)的快速發(fā)展，大型擠壓機(jī)技術(shù)快速提升，生產(chǎn)大型鋁合金型材的能力逐漸加強(qiáng)，大型鋁合金型材在結(jié)構(gòu)件方面替代鋼鐵材料的趨勢(shì)逐漸

明顯，促使建筑鋁模板行業(yè)的快速普及，用6061合金生產(chǎn)的建筑鋁模板逐漸替代鋼鐵模板和木質(zhì)模板，解決了以往傳統(tǒng)模板存在的一些缺陷，大大提高了

施工效率和建筑物的整體精度，鋁模板的研發(fā)及施工應(yīng)用，是建筑行業(yè)一次大發(fā)展，以鋁代鋼、以鋁代木是綠色建筑結(jié)構(gòu)材料的未來(lái)和發(fā)展方向。

        建筑結(jié)構(gòu)用的鋁模板不同于建筑裝飾材料，它是整個(gè)建筑物施工的核心部件，為了提高建筑物的精度和提高建筑模板本身的使用壽命，對(duì)生產(chǎn)的鋁模

板型材的幾何尺寸精度和力學(xué)性能要求都非常高，其形狀特點(diǎn)是規(guī)格多、外輪廓和斷積面大、寬厚比大、舌型比大、異形空心型材、半空心型材較多，擠

壓難度系數(shù)較大，成形困難。這些因素致使幾何尺寸（波浪、扭擰、彎曲、平面間隙、尺寸、角度超差等）難以控制，本文重點(diǎn)探討擠壓生產(chǎn)中影響幾何

尺寸的主要因素和防控措施，不當(dāng)之處望大家批評(píng)指正。

        二  幾種典型大型鋁模板的圖紙要求及合金特性

        1 常用的幾種大型建筑模板圖樣及技術(shù)要求

        技術(shù)要求：

        1、角度偏差不得超過(guò)0至-0.5°

        2、扭擰度：≤0.75mm/m,L≤7m，≤4mm/L

        3、彎曲度：≤0.75mm/m,L≤7m，≤4mm/L

        4、平面間隙每100mm寬不得大于0.2mm，總寬度*0.2

        5、韋氏硬度：≥15HW

        6、壁厚偏差不得大于±0.2mm

        7、公差按GB/T14846-2008超高精級(jí)執(zhí)行

        2 6061合金

        6061合金，具有中等強(qiáng)度， 合金成分中Mg和Si含量增多，以及添加少量的Cu和Cr使合金的強(qiáng)度增加，該合金還具有良好的塑性和優(yōu)良的耐蝕性，

是生產(chǎn)模板的優(yōu)選材料。

        含有Mg2Si多的6061合金淬火敏感性高，對(duì)力學(xué)性能影響較大，含有1.4%Mg2Si的6061合金，從545°C冷卻到204°C,較小冷卻速度不應(yīng)小于650

°C/min，才能獲得人工時(shí)效后的較高強(qiáng)度。

        三  難點(diǎn)分析及幾何尺寸變形現(xiàn)象

        圖1、圖3兩種型材屬于典型的扁寬型材，其寬厚比達(dá)到了100，按理論要求必須在7500噸以上擠壓機(jī)上生產(chǎn)，我們較大機(jī)臺(tái)是4500T，擠壓筒直徑

368mm，圖3型材的外接圓直徑幾乎和擠壓筒直徑相當(dāng)，圖1型材的外接圓直徑已經(jīng)大大超過(guò)了擠壓筒直徑，而且該型材中間有兩個(gè)小孔，擠壓時(shí)小模芯

容易發(fā)生嚴(yán)重偏移現(xiàn)象，從而影響出料成型。要生產(chǎn)這兩種型材用一般的平面分流模具是達(dá)不到擠壓型材技術(shù)要求的，這就需要設(shè)計(jì)制作特殊的寬展擠壓

模具才能保證型材成形及寬度和平面間隙合格。

        其難度特點(diǎn)是極容易發(fā)生嚴(yán)重的壁厚超差和平面間隙，易出現(xiàn)寬度方向尺寸不合格，一般偏小較多。角度也出現(xiàn)偏小較多，壁厚易出現(xiàn)壁厚不夠較多，

平面間隙易易出現(xiàn)凹面現(xiàn)象較多，該種型材的大面上極易出現(xiàn)波浪凹凸現(xiàn)象。

        生產(chǎn)圖2型材時(shí)易出現(xiàn)角度不合格現(xiàn)象，該型材屬于典型的半空心大懸臂型材其生產(chǎn)難度有目共睹，擠壓時(shí)懸臂極易壓塌，模具極易損壞，是典型很難

擠出合格型材的，難以保證尺寸精度和形位公差，角度大小變化較多，綜合尺寸難以控制。

        三種型材的角度都超出了鋁擠壓材《標(biāo)準(zhǔn)》中的任何較高等級(jí)的規(guī)定，這給模具設(shè)計(jì)制造帶來(lái)了很大的難度。

        四  影響幾何尺寸的幾種因素及解決措施

        根據(jù)型材斷面和米重我們選擇了在4500T設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)，該設(shè)備擠壓筒直徑368mm，可實(shí)現(xiàn)快速換模，每換一套模具可節(jié)約10——20分鐘，并配

備智能化數(shù)控水霧風(fēng)在線淬火設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)在線淬火，由于鋁合金水霧風(fēng)一體化在線淬火設(shè)備的廣泛的應(yīng)用，提高了制品的表面質(zhì)量和成品率，大大降

低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

        鑄錠我們采用的的是均化處理后的鑄錠，鋁棒加熱爐采用的是工頻加熱爐。

        1 鋁棒影響及措施

        鑄錠質(zhì)量指標(biāo)主要是晶粒度一級(jí)，氫含量少，渣少粒細(xì)，金相組織均勻，無(wú)裂紋、疏松、氣孔和元素偏析。這樣鑄錠的塑性和變形性好，擠壓力下降,

 擠壓速度提高。否則，會(huì)導(dǎo)致擠壓速度慢，模具耗損也大。

        因?yàn)殇X棒在鑄造生產(chǎn)中采用半連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)，冷卻速度快產(chǎn)生非平衡結(jié)晶，偏離平衡結(jié)晶狀態(tài)，α（Al）的固溶體中Si、Mg和Mg2Si不均勻產(chǎn)生

晶內(nèi)偏析和區(qū)內(nèi)偏析，結(jié)晶過(guò)程中生成粗大的Mg2Si，F(xiàn)e和Si生成β（AlFeSi）相，這種不均勻的現(xiàn)象造成鋁棒局部抗力較大，又因?yàn)殍T造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等

因素給擠壓生成帶來(lái)了很多不利影響，擠壓時(shí)模具受力不均勻造成彈性變形，致使幾何尺寸變形較大。

        所以大型斷面擠壓用的圓鑄錠是經(jīng)過(guò)560°C均勻化處理后的鑄錠。以消除晶內(nèi)偏析，使強(qiáng)化相Mg2Si充分溶解，消除鑄造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低擠壓抗

力，提高金屬的塑性，減少擠壓時(shí)對(duì)模具造成的變形，可以減少擠壓時(shí)幾何尺寸的變化。

        2 工模具的影響及措施

        大型鋁模板模具在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮分流孔及導(dǎo)流孔的分布位置，做到各部位能吸收同量的金屬，在不影響模具強(qiáng)度和型材表面質(zhì)量的情況下盡量把分流

孔做大。橋位設(shè)計(jì)時(shí)角度要合理，角度太大增加摩擦，使金屬流動(dòng)變慢，角度越小金屬越容易焊合出料越快，橋位交接處盡量圓滑過(guò)渡減少焊合死角。工作

帶長(zhǎng)度要合理計(jì)算來(lái)均勻金屬流量。以減少模具的局部壓力，減少出料時(shí)幾何尺寸的變形。

        在上機(jī)前模具工作帶要仔細(xì)拋光，保證平面度和垂直度，不得出現(xiàn)凹凸不平。在型材的擠壓中模具受力發(fā)生的變形，對(duì)型材幾何尺寸精度產(chǎn)生較大影響，

模具材料在加熱到480°C左右時(shí)模具硬度降低，在受力方向上模具會(huì)產(chǎn)生彈性變形。為了消除或減少這種變形，我們采取模具專用仿形支持墊來(lái)增加模具抗

力來(lái)減少變形，經(jīng)實(shí)際測(cè)量在同等工藝條件下使用專用仿形支撐墊后可減少壁厚0.1mm以上的變形，其它各部位的幾何尺寸也有了極大的改觀，能夠保證順

利擠壓生產(chǎn)，部分不達(dá)標(biāo)的制品，通過(guò)精整工序整形后都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

        擠壓工藝參數(shù)的影響及措施

        6061合金變形抗力大，所以鑄錠加熱溫度應(yīng)偏上限(460°C——490°C)。鋁棒加熱時(shí)要注意工頻爐的溫度監(jiān)控情況，一定要避免加熱不均勻的鋁棒上機(jī)

生產(chǎn)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明鋁棒加熱不均勻很難平穩(wěn)出料，造成較大的變形情況，甚至造成擠壓悶車現(xiàn)象，，不能順利生產(chǎn)而卸模。

        模具溫度取440°C——460°C，模具采用的是電阻爐加熱方式，到溫后不能馬上上機(jī)生產(chǎn)，因?yàn)槟＞唧w積較大，容易造成表面到溫而內(nèi)部溫度偏低的現(xiàn)

象，這時(shí)候上機(jī)生產(chǎn)會(huì)造成模具斷橋現(xiàn)象致使模具立即報(bào)廢，即使能夠勉強(qiáng)出料也容易造成較大變形，出料不穩(wěn)定，所以模具到溫后必須保溫2小時(shí)以上方可

上機(jī)生產(chǎn)，不過(guò)模具在爐內(nèi)加熱保溫時(shí)間不能超出10小時(shí)，否則易產(chǎn)生模具退火現(xiàn)象，致使?？蘸凸ぷ鲙Мa(chǎn)生斑點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，而影響模具壽命和型材的幾何

尺寸和表面質(zhì)量。

        擠壓筒溫度為410°C—— 430°C 。擠壓筒保持一定溫度使金屬流動(dòng)趨于均勻。因?yàn)閿D壓筒溫度升高，使錠坯內(nèi)外層溫度差減小，擠壓時(shí)金屬內(nèi)外層變形

抗力趨于一致，使得擠壓過(guò)程中的金屬流動(dòng)均勻，減少幾何尺寸變形。

        擠壓速度的選擇對(duì)幾何尺寸的合格與否非常重要，機(jī)手要根據(jù)型材的出料情況合理選擇，在保證幾何尺寸和其它工藝參數(shù)及設(shè)備能量允許的的情況下盡

量選擇大的擠壓速度以提高生產(chǎn)率，我們一般控制在5m／min——12m／min的范圍內(nèi)；擠壓速度高，鋁棒與模具內(nèi)壁接觸時(shí)間短，能量傳遞來(lái)不及，有可

能形成變形區(qū)內(nèi)的絕熱擠壓過(guò)程，使金屬的速度越來(lái)越高，導(dǎo)致制品表面裂紋、拉傷、角度變化較大、表面波浪凹凸不平等缺陷， 當(dāng)棒溫稍高、型材尺寸變

化較大、表面不不好的情況下就要逐漸降低擠壓速度，如果速度降低過(guò)多就會(huì)影響型材的在線淬火溫度，只要幾何尺寸和淬火溫度符合工藝要求又能夠順利

擠壓的情況下可繼續(xù)生產(chǎn)，否則換模生產(chǎn)。

        為保證型材的力學(xué)性能，型材擠壓出口溫度應(yīng)控制在510°C——540°C范圍內(nèi)；6061合金淬火敏感性高，要求淬火冷卻強(qiáng)度大、冷卻速度快，制品出前

梁后立即進(jìn)行在線淬火，使溫度迅速降到150°C以下，擠壓時(shí)開(kāi)啟智能化數(shù)控水霧風(fēng)在線淬火設(shè)備以保證型材淬火工藝要求。

        冷卻要自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)均勻，否則對(duì)型材造成，彎曲、平面間隙超標(biāo)、角度變形等幾何尺寸不達(dá)標(biāo)的情況發(fā)生。

        拉伸矯直的影響及措施

        拉伸矯直時(shí)型材溫度不能過(guò)高，型材的溫度降到50°C以下時(shí)才能拉伸轎直拉伸轎直，如果溫度過(guò)高就拉伸轎直，當(dāng)型材冷卻后會(huì)出現(xiàn)較大程度的彎曲變

形。

        拉伸矯直時(shí)在拉伸機(jī)鉗口和型材之間使用相應(yīng)專用夾具和專用墊，對(duì)型材做好支撐，減少頭尾的變形長(zhǎng)度。特別是一些大懸壁型材及空心型材，如果不

用專用墊直接用鉗口夾住拉伸，會(huì)導(dǎo)致型材頭尾變形量過(guò)大，而在成品鋸切時(shí)，變形部分必須切掉。這樣就造成了成品率下降，廢料太多的現(xiàn)象。 對(duì)于懸壁

較長(zhǎng)又有封閉截面的型材，矯直時(shí)在封閉腔內(nèi)塞入專用墊還要在懸壁部分放支撐架，從而減少長(zhǎng)度方向的變形量。

        夾具和專用墊由專人設(shè)計(jì)，專人管理，并指導(dǎo)工人使用， 同時(shí)為防止工人因嫌麻煩而不愿意使用專用夾具和專用墊的現(xiàn)象，建立了成品率與工資掛鉤的

獎(jiǎng)懲機(jī)制，加強(qiáng)工人的質(zhì)量意識(shí)。

        拉伸矯直是保證型材幾何尺寸是否合格的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，拉伸時(shí)注意拉伸力的合理控制，拉力不可太大，只要能保證制品彎曲度、扭擰度符合要求就可以。

拉力太大會(huì)造成平面間隙、角度等幾何尺寸不合格現(xiàn)象，但是拉力太小會(huì)影響制品時(shí)效后的力學(xué)性能特別是屈服強(qiáng)度，拉伸率過(guò)小會(huì)導(dǎo)致屈服強(qiáng)度偏低現(xiàn)象，

實(shí)踐證明拉伸率應(yīng)控制在1%——2%之間較為合適。

        五  結(jié)論

        1、在大型鋁模板生產(chǎn)過(guò)程中必須控制好鋁棒質(zhì)量、工藝溫度、擠壓速度、冷卻速度、控制好拉伸矯直等各工序才能保證產(chǎn)品的幾何尺寸和力學(xué)性能。

        2、經(jīng)過(guò)以上的控制，生產(chǎn)的鋁模板型材的幾何尺寸已經(jīng)達(dá)到圖紙要求，部分稍微變形超標(biāo)的制品，通過(guò)精整工序整形后都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

        3、擠壓超大型材必須結(jié)合設(shè)備情況和型材的斷面特征制定可行的擠壓生產(chǎn)方案，并通過(guò)實(shí)踐不斷進(jìn)行總結(jié)和完善，就可以掌握生產(chǎn)超大型材的技術(shù)。

更新日期：2018-06-25

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