铝合金模锻件表面黑点的工艺控制

陈复生，秦秀丽，王同群

（新乡市航空锻铸有限公司，河南 新乡 453049）

铝及铝合金凭借着密度小、强度高、导电导热性好、耐腐蚀性强以及加入一定合金元素后加工塑性好等优点，广泛应用于汽车、航空航天、船舶、电子通讯等多个领域[1～3]。铝合金的成型加工技术包括轧制、挤压、拉拔、锻造等诸多种类，模锻是铝合金锻造中的一种成型方法。在铝合金表面处理技术中，阳极氧化应用较为广泛。铝合金阳极氧化是指在电解质溶液中，通过施加阳极电流使铝合金表面形成一层氧化膜，达到增强耐腐蚀性、提高硬度和耐磨性以及增强耐热性等效果，同时铝的阳极氧化膜外层多孔，易吸附染料和有色物质，可进行染色，提高铝合金表面的装饰性[4～7]。

图1 某壳体表面黑点缺陷

阳极氧化后表面具有黑点缺陷，如图1所示为某壳体产品表面黑点缺陷，既影响零件表面美观，降低了耐蚀性，又影响铝合金锻件的使用性能，因此，通过对原材料及生产工艺进行长期跟踪和调查，总结出铝合金阳极氧化后产生黑点的主要原因，并针对产生原因对工艺进行改进，以减少黑点缺陷。

1 缺陷产生原因分析

通过对原材料及生产工艺进行长期跟踪分析，总结铝合金模锻件阳极氧化后表面存在大量黑点缺陷产生的主要原因，包括以下几个方面：

①铝合金棒料经过酸洗锉修工序后，表面缺陷并未被完全清理干净，经过车削加工之后表面存在黑点等缺陷；②铝合金棒料在砖砌加热炉炉内进行加热时，加热炉炉衬等部位可能有颗粒物掉落到铝合金棒料表面，在后续进行模锻时，颗粒物被压入锻件表面形成表面缺陷；③在油刷润滑，所采用的20号机油未进行充分检测，机油中可能存在杂质，另油刷多次润滑时，铝件毛边的碎屑可能会粘到油刷上，进而在模锻时被压入锻件表面形成缺陷；④低压风吹型腔时，未将型腔吹干净，或是没有定期检测低压风洁净度；⑤锻模和切边模等模具和工具在使用前未进行充分清理，如锻模内表面存在颗粒物等杂质，在进行模锻时可能嵌入棒料和毛坯表面形成表面缺陷；工作台面不干净，水箱在使用前未清理等因素也会造成模锻件表面附带杂质；⑥在毛坯的流动过程中发生磕碰造成锻件表面凹坑等缺陷，盛放锻件的盒子不干净，酸洗过被腐蚀产生黄斑，大量锉修造成锻件表面不光滑等。

2 预防措施及效果

2.1 预防措施

（1）原材料表面控制。

针对铝合金棒料原材料表面原有缺陷，一方面，在机加工时增加车外圆工序，且车后为防止表面被氧化，采用油封保护表面；另一方面，在装炉加热前，应对棒料表面进行逐一检查，若有缺陷，则用刮刀等工具修干净，然后用低压风吹去表面杂质，并逐一擦拭表面，再装炉，若擦拭完需放置，则应装入洁净且附带箱盖的专用箱子中，过程中不应有磕碰，逐件进行摆放，如图2所示。

图2 摆放锻件的专用箱子

（2）加热过程。

锻件坯料在加热时，不直接放在炉底板上，而是放入炉内如图3所示装置中，可防止炉衬掉落细微颗粒粘附在坯料表面上，避免后续模锻压入锻件形成缺陷。

图3 炉内放置锻件装置

（3）采用专用航空润滑油。

采用专用的航空润滑油代替20号机油，用航空液压油装入专用罐子在上下型腔喷成雾状润滑型腔，不允许有杂质。润滑时，先用低压风吹上下型腔，再润滑，再上下吹型腔。

型腔润滑先用低压风吹上下腔，再喷润滑油，再上下吹，模锻过程每次取一件轻拿轻放，锻件坯料不允许落地，如果不慎掉到地上或炉边上，一定要进行擦拭并用风枪吹干净，然后再放入型腔，模锻完成后，用钳子或专用的工装将锻件放入干净的水箱中冷却，然后切边。

（4）增加低压风过滤器，保证低压风的洁净度。

对锻造车间增加低压风过滤器，定期在干净的玻璃上检查压缩空气的洁净度，定期更换压缩空气过滤装置中的滤芯。每季度清洗1次，每星期对压缩空气进行一次清洁度检查。将一清洁的玻璃镜片放在距压缩空气喷嘴200mm～250mm的地方，打开喷嘴阀门，让喷嘴垂直对准试片喷15s～30s，然后目视检查试片表面，不应有可见的水、油或固体颗粒的痕迹。

（5）模具及工具表面清理。

锻模、切边模在使用前需先将型腔表面清理干净，切边模将冲头清理干净；模具预热时型腔面朝上分开装入炉中；制作专用的不锈钢水箱，且每次进行模锻都需要更换箱子里的水；所有与坯料接触的工具及工作台面清理干净；若模锻时锻件留在上模，用专用的洁净工具接住毛坯，防止毛坯上粘附杂质；切边时，先将毛坯表面擦拭干净，再进行切边。

（6）转运过程避免磕碰。

对于大小不同的锻件转运方式不同，小锻件可直接从工作台面上取走，而大锻件可在台面下用干净的黑皮做斜面滑道进行转运，以减轻碰伤；锻件在所有转运及淬火时效等工序实施过程中注意避免磕碰，转运盒子采用带有分格装置的干净的专用盒子，锻件在转运盒子中要求单独摆放（如图4所示），锉修清理完需要入库的锻件经检验合格后，采用专用的包装纸逐个包装入库。

图4 包装入库后的模锻件

2.2 效果

经过对原材料及各工艺过程进行控制及改进，使得锻件有效避免了黑点缺陷，锻件经机加工和阳极氧化后，表面质量完好，如图5所示。

图5 工艺控制及改进后的阳极氧化后锻件

3 结论

为有效防止铝合金锻件表面经机加工和阳极氧化处理后产生黑点缺陷，需从原材料和加工工艺过程严格控制。通过采取控制原材料表面质量，采用专用盛放锻件装置避免磕碰，采用航空润滑油，改进转运装置及部分加工工艺，同时严格分析各工序可能将杂质粘附在锻件表面的因素，进而防止锻件表面粘附杂质等措施，有效控制铝合金锻件表面缺陷的产生，防止阳极氧化后黑点的出现。