探究铝挤压加工的质量控制策略

2021-11-30孙凤利王小龙

世界有色金属 2021年2期

孙凤利，王小龙

（山东兖矿轻合金有限公司，山东邹城 273500）

铝挤压产品加工过程中，质量控制有利于保障企业经济效益，铝加工企业在生产产品过程中，会通过实验室对产品质量进行检验，从而认识到加工流程存在的问题，观察检测数据稳定性，也能对目前铝挤压加工情况展开分析，采取针对性的质量控制方法，避免企业经济效益受损，找到铝挤压加工产品质量控制方法后，消除影响铝挤压产品质量影响因素，有利于提升加压出的产品质量，为企业可持续发展提供支持。

1 铝挤压技术发展趋势

新产品的应用促进各类模具产生，铝挤压技术也在不断完善。未来的模具需求量也持续增长，自电子元器、日用五金及建筑、交通等方面，铝合金挤压模具的应用量也在不断攀升。电子计算机技术及通信网络的有机结合，高精尖模具在此背景下产生。随着产品复杂化及大型化，复杂磨具使用量产生，在航空及通信领域广泛应用。新时期，利用粉末冶金技术可制造出高速钢粉末及陶瓷材料，将钢种在冶炼过程中碳化物影响因素排除，制作的产品质量良好，具有较高的韧性及耐磨性。先进表面处理技术的影响下，模具质量提升，为进一步提升原材料质量，可利用多级淬火及多级回火方法。新型模具在尺寸及精读上不断调整，新结构也标新立异，在镶嵌模、复合模上作出突破。因此，铝挤压技术在新时期已经进入全新发展阶段，铝挤压技术下制作的产品质量更高，满足企业大生产需求。

2 铝挤压加工产品质量影响因素

首先，模具的影响。模具均处在高温环境下工作，受到压力及温度影响，模具容易出现变形问题，模具在工作时工作带自平行挤压方向转变为喇叭状，工作带在刃口部分接触到铝型材料，才能将材料有效切割，粘铝在形成过程中，会受到工作带影响出现形态各异的颗粒，颗粒粘附在铝材表面，出现吸附颗粒现象，随着粘铝不断增大，模具也会瞬间回弹，导致生产的铝材上出现咬痕。粘铝堆积量大，材料无法及时拉出，模具回弹过程中粘铝不会脱落，在型材表面出现粗糙感，甚至出现亮条及型材分裂。模具在工作过程中，铸棒不剥皮，铸棒表面存在杂质堆积的问题，导致模具内金属流动存在死区，挤压铸棒的推进及数量增加，死区杂质也在发生变化，在流出后进入工作带，导致生产的铝材拉脱。

其次，人为因素影响。铝挤压加工过程中，多道程序均需要认为操作，在经验及肉眼的影响下，工作效率可能受到影响，导致加工的产品在质量上存在问题，最为常见的问题便是人工操作空刀，出料空刀出现偏差，供料孔太粗糙，对铝挤压产品质量均会产生影响。悬臂大及散热器型上，出料空刀的作用非常显著，实际操作过程中，人工因素也会对空刀精准度产生影响，存在强筋的产品供料槽是否顺畅与人为因素存在关联。

最后，热处理工艺问题，铝是常见金属，在工业上应用范围广泛，挤压铝材料产品在众多行业均有应用，我国作为全球最大的铝挤压材料生产及出口国，铝挤压材料一般通过铝挤压机进行处理，在冷却、牵引、拉伸等工序后，形成供行业使用的材料，在生产过程中，铝型材在模具中金属流动性较差，加之铝型材料具有内应力，在热处理过程中，受热分散不够均匀，在材料内部产生热应力，导致工件内部应力集中。复杂应力的影响下，挤压铝材料形状会产生不确定变化，导致产品整体形状及外观质量受到影响。挤压铝材料拉伸工序上，有利于改善工件尺寸，但对工件局部变形矫正效果不理想，对此，为达到理想的产品生产目标，还采取有效的处理方法，保证产品形态及质量满足需求。

3 铝挤压加工质量控制策略

3.1 模具设计、制造管理

模具设计应当满足刚度。强度及计算要求，达到减少模具受压弹性变形目标，确定工作带的情况下，工作带长短及空刀形式、模颈、焊合形式均需要思考到最佳值，模具导流孔及分流孔系数也要适当选择，在最大范围内达到减少压力的目标。

模具在制作过程中，还需尽量控制误差，避免模具存在尖角，从而对产品产生伤害。金属流动摩擦表面需要进行光滑处理，控制凸凹不平的区域量，保证模具孔尺寸偏差一致性。模具在使用过程中也要装载合适的模垫，在氮化处理后，上机应用减少粘铝问题。产品生产过程中控制产品形态及尺寸、精度是其中的重要内容，也是保障产品质量的重要影响因素。结构合理的产品性能良好，满足乙方需求，设计人员合理设计产品结构可改善产品组织性能及力学性能，控制产品精度也能提升产品使用寿命，保障企业生产效率，使企业能耗降低。产品设计人员需根据使用条件，比如，挤压机尺寸、产品外形、总装配厚度、挤压材质等合理设计各项结构，满足产品强度及工艺标准下，使用标准化尺寸，可控制设计工作量，提升产品互换性。产品孔尺寸设计过程中，会采取避免尺寸联合修正值的方法进行计算。结合既往生产经验，适当调整修正值。产品制造者对在生产前根据图纸技术标准，对编制加工工艺进行优化，确保产品外形及孔距的同时，完成产品质量控制。利用先进产品热处理方法及工艺标准，能保证产品硬度符合设计标准。产品质量控制是制作过程的重要环节，每个工具均需要检查，避免次品产生的同时，也能提升企业经济效益。产品在出货前需要完成检验，形成检验报告后，才能出厂。

3.2 人工检测，确保产品质量

铝挤压产品在检测过程中，通过化学分析及机械性能分析探究产品质量，检测项目包括Si、Fe、Cu、Mn等，采取的仪器包括直读光电光谱仪等，机械性能分析观察产品抗拉强度及屈服强度、伸长率等。在铝挤压产品质量过程中，需要利用统计技术对检测数据进行分析，从而对产品质量有更加直观的认识，便于在生产加工过程中采取质量控制措施。在产品质量控制过程中，可划分为内部控制及外部控制两个方面。

外部控制目标是评估质量检测水平，及时与实验室沟通，认识到质量控制存在的问题，外部质量控制过程中需要实验室进行对比、审核，在质量管理过程中，企业会使用不同型号设备或者让多台设备一起工作，检测铝挤压加工后的产品，负责人对检测报告进行处理，审批项目包括客户投诉、新检测项目、非标准检测项目等。在实验组织过程中，还需认识到能力验证任务，技术负责人对项目内容进行对比，技术负责人编制结束质量检测内容后，在检测部门主人审批结束后实施检测任务。质量控制内容包括对比及测量、能力验证等项目，技术负责人在取得样品后将样本分成不同等份，技术负责人检测样品参数是否达标，测量审核及能力验证会采取稳健统计技术完成，通过实验室检测方式有利于控制产品质量。

内部控制是根据预先设计条件，在实验室进行样品检测的方法，对比结果是否一致，评价铝挤压加工产品是否存在问题。技术人员在检测产品质量时，会选择合适的检测方法，对参与检测的人员进行培训，避免由于人为原因对产品质量检测产生影响，根据不同检测方法的结果进行对比获得最终的质量检测结果。若检测结果准确性受到怀疑时，技术人员需要利用现有仪器进行分析，对铝挤压产品的生产过程中进行分析。比如，拉伸试验是破坏性实验，检测后需要进行平行样检测，直读光电光谱仪分析产品化学成分时，还需利用有证标准物质进行核查，技术人员也可利用控制图判断生产过程中异常因素，确定生产加工过程产品状态，找到生产过程存在的缺陷，对原因进行分析，重新检测数据，通过内部控制方法也能有效控制产品质量。

3.3 提升产品意识，改善热处理问题

铝挤压加工生产的产品，技术人员及管理人员均需要树立质量控制意识，对全体员工进行质量控制培训，管理人员需要学习加工产品质量控制方向，生产线职工认识到质量与公司发展的关系，认识到产品质量重要性后，根据质量要求严格控制加工流程，生产出质量优良的产品。上文中提到生产加工过程存在的热处理问题，该问题是影响产品质量的关键性问题，热处理效果不明显，生产的产品质量较低，且加工的工件也会存在变形情况，变形的产品无法通过质量检测，也无法提供给需要的企业。对此，企业在选择模具时可选择铬系及钨系材料作为模具钢，这种材料耐温性良好，工作温度需要在650℃以下，适用于分级淬火，在热挤压过程中，HM3钢效果也较为明显，具有较强的韧性，模具在高温下不易变形，铝材料进入其中能按照设计图纸完成加工。企业也可采取人工矫形或者工件矫形的方式，避免产品形态出现问题，在工作过程中，操作人员需要利用模型磨具在人工敲打基础上完成矫形，但这种方式较为耗费人力物力，因此，利用高频精密锻造能实现工件快速加工，保证工件的锻造密度。通过该方式进行铝材矫正加工，有利于优化热处理过程中工件变形问题，也能保证产品质量。该矫正方法为新型矫正方式，对此，在热处理过程中，企业可积极引进该技术，进一步提升工件质量。