工业铝型材挤压加工质量控制及工艺改进

王小龙，孙凤利

（山东兖矿轻合金有限公司，山东 邹城 273500）

在铝型材进行加工的过程当中，做好质量控制措施能够有效提升铝型材的最终质量。同时降低其在实际生产过程中的缺陷出现概率。要对现有的与加工工艺进行改进，那么就需要了解到现有铝加工工艺的基本流程以及工艺特点，然后再对其利、弊进行分析，结合铝型材挤压加工过程中影响质量的相关原因，最终才能够进行铝加工工艺改进措施的提出，由于铝型材在进行挤压加工工艺的过程当中，与其模具的应用关联颇大，因此其模具的质量控制也应考虑在内。

1 我国工业铝型材挤压加工工艺发展现状

随着我国社会经济的发展，铝型材的销售市场结构已经发生了变化，在经济体制改革之前，铝型材所应用的行业主要以航空、航天以及机械、电子等相关的产业为主。在经济体制改革之后，铝型材的消费结构逐渐向民用化倾斜，主要是在人们的日常生活中有所展现，群众对铝型材的日用需求量有所增长，这也从另外一方面促进了铝型材加工工艺的改进、发展，以及为其技术研究方向奠定了基础。在这基础之上，铝型材的挤压加工工艺在整个铝型材的加工过程当中尤为重要，与最终铝制品的实际质量相挂钩。随着铝型材需求量的增加，越来越多的企业也步入了铝型材的加工、制造行列中，其过程中优异的生产效率和可观的利润度使得越来越多的企业对其工艺研究的有了迫切的需求，尤其是在某些沿海地区，铝挤压加工工艺的研究已经形成了一种潮流。

2 铝挤压加工主要工艺流程及工艺特点分析

2.1 铝型材挤压加工工艺流程概述

铝型材在挤压加工过程当中，其基本的工艺技术流程：

①加热铝棒；②挤压操作；③冷弯形矫直；④铝型材的锯切；⑤铝型材的时效处理。在第⑤步骤之后，又分为两个方面去进行铝型材的深入加工，分别是包装入仓和转各表面处理分厂。

2.2 铝型材挤压加工工艺特点

铝型材挤压加工工艺环节多，每一个环节都有其不同的作用，对铝型材的最终质量有着非常重要的影响。并且从现有的工艺流程作用来看，每一个环节的作用都是不可替代的，只能说对其环节加工工艺进行进一步的改进，而不能省略。由于环节众多，一旦出错就会对最终型材的生产造成一定影响，且每一个环节都可能发生缺陷，但在工艺较为成熟的环节，缺陷发生的概率较低[1]。影响铝型材加工工艺质量的部分就是环节中工艺较为薄弱的部分，例如，时效处理部分以及热处理部分等等，在实际挤压加工的过程当中，尤其需要注意。

2.3 工艺要求高

铝型材在量产之前，首先要进行铝挤压模具的生产，它作为铝型材的生产标准，对质量要求是特别高的。因此质量控制是按照最高标准来进行，在这一基础之上就需要认真的分析铝型材的模具在加工过程当中影响质量的原因占比。类似于“预实验”的作用。

3 工业铝型材在其加工过程当中所面临的质量问题汇总

3.1 铝型材原材料存在缺陷

这里所说的铝型材原材料存在缺陷，主要是指的是铝型材所设置的几何尺寸和实际形状并没有做到完全符合，或者说超出了一定的误差范围。例如，在进行实际加工的过程当中，舌头工作带由于长时间的摩擦造成了磨损，以至于在实际加工过程当中阻力增大，还有情况就是舌头工作带有相应程度的缩短，使得纵向阻力减小等。或者说在进行铝挤压加工工艺的模具制造时，配料的内部有夹渣、气泡、裂纹等情况的发生[2]，最终导致铝型材的加工不合格，无法符合设计要求。

3.2 非挤压工艺时长过长

在进行铝型材的生产过程当中，往往存在一个问题，由于员工的生产积极性不高，导致在工作当中不用心，让非挤压工艺时长占用了过多的时间，从而使得超出了平均时间。这种情况下就会造成挤压筒和挤压垫之间的配合不符合要求，导致最终形成的铝返铝严重，使得最后的清理时间超过了计算清理时间。清理铝型材的时间跨度过大，大概保持在2min～8min之间，最终使得统一生产时不能够达到要求。

3.3 挤压工艺时效性的影响

铝型材是以铝为主要组成成分的合金型材。除了铝成分外，其内还含有少量镁、锌等成分。在铝型材挤压加工的过程当中，实效时间是被不断延长的，在这个过程当中，其他相应合金的SCR性能会有一定的提高。如果在挤压加工的过程当中，不能够及时的控制时效性以及挤压过程，那么会使得所生产的铝型材的临界断裂应力增大，最终可能会导致生产出来的铝型材质量不合格，产生断裂的可能。这种影响对于实际生产过程来说是比较大的，因此需要进一步对挤压工艺进行优化。

3.4 热处理环节未达到要求

热处理工艺环节有问题会导致最终生产出的铝型材模具硬度无法达到设计的要求。硬度过低、过高或硬度不均都会影响铝型材的实际加工过程，使得最终的产品无法达到工艺设计要求[3]。在实际进行热处理的加工过程当中，回火的次数以及相应型材的摆放情况，甚至是铝型材挤压加工模具在最终的回温放置等都会对实际铝型材加工有很大的影响，因此需要格外注意，及时的做好相应模具的分类，并严格按照规范来进行热处理。但是在进行实际加工工艺实施的过程当中，热处理环节比较容易出问题，同时也是影响最终工业铝型材出品的重要原因之一。

3.5 人工操作不当

在工业铝型材挤压加工工艺实施的过程当中，需要人为操作的步骤主要是进行出料空刀的使用，它能够在整个加工工艺环节中起到支撑作用[4]，并且贯穿于挤压加工工艺实施的始终，如果相关工作人员在进行出料空刀的使用时，对目标点打偏，那么就会影响整个铝型材挤压加工过程，一旦这一步骤出现问题，之后的环节都不能够再继续进行，同时需要对现有的铝模具进行修模操作，并将现有的铝型材进行修复。而针对于铝型材模具中存在加强筋的模具来讲的话，供料孔的加工也是与人为因素相关的，其顺畅与否与实际加工出来的铝型材的质量有着联系。

4 工业铝型材挤压加工工艺改进措施汇总

4.1 严格把控原材料质量

要想工业铝型材在挤压加工过程当中能够实现良好的质量把控，就必须要对其工艺进行优化，同时，在工艺实施项目过程当中，对可能出现的问题进行分析，实事求是，针对性地进行工艺步骤中技术和设备的改良和改进。在这期间控制好铝挤压加工工艺的模具原材料的质量，能够有效的保证工业铝型材的加工质量。针对某些外表有缺陷的原材料，应做淘汰和修复处理。而针对于可能存在内部缺陷的原材料，需要用超声波进行及时的探伤处理[5]，针对不符合要求的原材料不能让其进入下一道工序的加工过程。

4.2 提高员工操作水平及工作积极性，明确非挤压时长

在现有的基础之上，进一步增加员工的培训次数，调整员工在工作当中的实施方法，可以让企业当中的操作技艺较高的优秀员工来为其他员工进行操作讲解。进一步完善铝型材挤压加工过程的准确度。同时在这期间增加考核与评选措施，提高员工的工作积极性，对于挤压过程中挤压效果最好，以及换模时间最短的员工给予相应的奖励。

4.3 加强后期质检工作

由于工作的进度较低所造成的质量影响，就可以以后期的质检工作来进行审查和避免，为抛光提供相应的便利道路。在实际生产的过程当中，要对铝型材的挤压加工工具进行进一步的质检，首先要确定好线割余量，尽量将误差控制在一丝的范围以内[6]，使得后期的环节能够如期的进行。这样做的目的主要是为了避免在抛光的过程中使得工作的角度不当。最终影响铝型材的实际加工，同时在这个过程当中要对工作待进行实时的检测，避免在实际加工的过程当中出现缺陷。不仅是在这一个环节，在这些环节当中都需要注意，每一环节加工之后就需要对其半成品或者最终的成品进行质量检测针对于质量不合格的，需要进行修模或淘汰处理。

4.4 热处理工艺改进

要想在热处理的过程当中，能够使得铝型材的硬度能够符合标准，首先需要进行合理的装炉设计，型材的装炉量以及相应的摆放方式都应该按照设计所需的要求来进行，避免出现摆放错误导致的加热不均现象，保证在淬火和退火的环节中能够达到要求。退火主要指将工件加热到适当温度，然后根据铝材的尺寸采用不同的保温时间进行缓慢冷却，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后续加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。而淬火是指将型材挤出之后，通过水、风等介质进行快速冷却[7]。

4.5 针对于铝材性能及其组织的双级时效处理

铝型材在加工的过程当中，尤其是挤压加工过程，时效处理是必不可少的，有效合理的时效处理能够使得铝型材获得标准的强度、韧性等。通过固溶处理以及分级淬火这两个步骤，有效的控制好时效的温度以及时效时间的参数。在挤压加工时效处理的过程当中，将整个部分分为两级来进行处理，一级和二级时效所对应的时间及温度有不同的标准，在整个处理当中应以确保铝型材的抗应力腐蚀性，达到良好配合为标准。从而使得最终生产的铝型材性能能有较好的发挥。

4.6 设备的维护和区域规划

在进行铝型材的挤压工艺生产前，必须要提前对于原材料，设备，工装工器等进行仔细的检查，确保现场的所有工具都能够齐全，同时每一台设备功能都在有效范围之内。另外在淬火前还需要对淬火水池进行及时的清理，确保淬火效果能够达到标准。同时在铝型材的淬火存放区，待制品存放区，待精整存放区等等，都需要做出详细的划分，不同类型、不同过程中的铝型材都需要有单独的位置来进行存放。确保实际挤压过程能够有序的进行下去。

5 总结

工业铝型材的挤压加工过程离不开铝模具的利用。在铝型材挤压加工工艺中，环节众多，工艺要求较高，因此每一步都需要严格按照规范来进行，对于加工人员的技能培训以及相应的责任心培养都是必不可少的。本文主要研究了现有工业铝型材挤压工艺加工的现状，并对其加工工艺流程进行了分析，加工工艺特点为基准，从加工工艺流程中找到有可能出现质量问题的部分原因，并根据这些原因提出了相应的工艺改进措施，以达到控制铝型材加工工艺流程过程中的质量控制目的，在实际铝型材的加工过程中，其措施有一定的借鉴意义。