擠壓合金鋁管材和型材，采用鑄錠加熱 - 擠壓 - 精整的生產流程;對于熱處理可強化的鋁合金材，還要進行淬火一時效處理。建筑型材采用擠壓后在線風冷淬火和精整的生產工藝。薄壁管采用先擠壓生產出管坯再冷加工的生產工藝，對硬合金小直徑管，常采用二次擠壓法先生產出小規格的擠壓管坯再冷加工的生產工藝。

1 前言

6082屬于可熱處理強化合金，具有良好的可焊接性、抗腐蝕性、可機械加工性和可成型性，同時具有中等強度，主要用于機械結構方面，包括棒材、板材、管材和型材等，其-T6狀態具有較高的機械特性。6082合金在歐洲是很常用的合金產品，在美國也有很高的應用，適用于加工原料，無縫鋁管，結構型材和定制型材等。我司接到國外某公司訂單，為外徑50.55mm，壁厚1.47mm的圓管，客戶要求合金狀態為6082-T6，產品擠壓后需要再經過深加工，要求外徑擴張至55.55mm ，外觀無明顯裂紋如圖1所示，性能要求如表1所示。該型材采用在線淬火生產，為此，工藝部對合金熱處理工藝進行了研究，并將探討結果用于實際，生產出了滿足客戶要求的產品。

表1 6082-T6性能要求

2 材料及試驗方法

試驗合金鋁棒為我司熔鑄車間提供，采用半連續鑄造生產直徑Ф120mm鑄棒，成分按照國家標準要求如表2所示，擠壓在1000T臥式油壓擠壓機上進行，擠壓系數為54.8，采用在線淬火生產，樣品在時效爐內進行195℃ 2.5h人工時效，力學性能測試使用沈陽天星韋氏硬度鉗和客戶提供的專用擴口夾具。

表2 6082合金成分范圍(質量百分數)

在生產過程中，通過對鋁棒均質，淬火方式，模具設計等方面進行試驗：

⑴采用未經均質的鋁棒和經過均質的鋁棒進行對比試驗；

⑵不同的在線淬火方式，分別使用噴霧淬火和風冷淬火；

⑶模具設計優化，1#和3#模具進行對比。

3  實驗過程與討論

3.1 鑄錠均質化對擠壓管材延伸率的影響

分別使用A、B兩種鋁棒直徑 120mm，在同一臺1000T擠壓機上進行YG50.55的生產，A棒為未經均質化處理的鋁棒，B棒則是經過均質化處理的鋁棒。同等工藝下，棒溫480℃-510℃，擠壓機主缸前進速度2.5mm/s，出料口溫度520℃-545℃，達到固溶熱處理的溫度，在線淬火方式采用噴霧淬火（噴霧槽長3m），冷卻速度為13-14℃/s，噴霧后型材溫度降至180℃，已低于淬火敏感溫度區，然后風冷至室溫。力學性能試驗結果如表3所示：

表3 A鋁棒和B鋁棒樣品的力學性能試驗

A1~A6為未均質化的A棒生產，B1~B6為均質棒B棒生產 

從上表可以看出，B棒樣品的延伸率比A棒樣品的延伸率要好得多，這是因為B鋁棒經過均質化后，鑄態合金具有較大的化學均一性和組織均一性，減少了晶內偏析，同時還消除了鋁棒在鑄造時凝固產生的內應力。合金在成分和組織方面的均勻性又促使材料所有的物理和化學性能的均勻，使得擠壓后的產品組織也更均勻，合金的塑性明顯提高，延伸率大大提高, 進行擴口試驗，外徑擴展至55.5mm無明顯裂紋，基本能符合客戶要求。

3.2 淬火速率對擠壓管材延伸率的影響

6082合金對淬火較為敏感，客戶要求產品在抗拉強度符合國標的前提下盡量提高延伸率，方便產品的后續加工，所以產品在擠壓出料后的淬火速率需要控制好。淬火速率過慢，時效后的抗拉強度不達標；淬火速率太快，產品殘余應力增加，同時產品的塑性降低，不利于客戶后續的加工。所以，為了進一步提高產品的延伸率，需要找到合適的的淬火速率。在實際生產中，我們試驗了兩種不同的淬火方式：噴霧淬火和風冷淬火。由于產品YG50.55壁厚只有1.47mm，出料速度8m/min，不是太快，出料口溫度控制在520~545℃范圍內，可以嘗試風機淬火，在滿足時效強化效果的前提下，盡量降低淬火速率。在擠壓出口處分別對擠壓型材進行強風冷淬火和噴霧淬火，性能對比如表4所示。

表4 不同淬火工藝對力學性能的影響

C1~C6為強風冷淬火，D1~D6為噴霧淬火，棒溫480~510℃，出料口520~545℃，出料速度8m/min。 

從表4可以看出，強風冷淬火的樣品在時效后的硬度在15HW以下，而噴霧淬火的樣品時效后的硬度在14HW以上，有的甚至達到了16HW。同時，擴口試驗的結果表明，硬度超過16HW時，產品容易開裂，試驗不合格。淬火速率越大，時效后硬度越高，產品脆性大，容易開裂，延伸率較差。后續使用強風冷淬火，進行了多次的試產，樣品的硬度和擴口試驗都和前面的結果一致，工藝基本穩定。說明型材使用經強風冷淬火，合金力學性能可滿足要求，淬火速率合適，而延伸率也得到了進一步的提高，所以在擠壓生產時選用風冷淬火較為合適。

3.3 模具設計對擠壓型材延伸率的影響

擠壓模具是型材擠壓生產過程中至關重要的工具。它的結構形式、各部尺寸以及所用材料，對擠壓力、金屬流動的均勻性、制品尺寸形狀、表面質量以及自身的使用壽命都有很大影響。目前鋁型材企業中廣發采用的是組合模擠壓空心型材，也稱為焊合擠壓法。其模具結構特點是將模芯置于?？字信c模子組合成一個整體，模孔的形狀和尺寸決定了型材的外形和尺寸，而模芯的形狀和尺寸決定著型材內孔的形狀和尺寸。焊合擠壓有許多優點，如制品尺寸精確，內外表面質量好，縮尾少，可生產復雜的空心型材等。但也存在一些缺點：擠壓時所需的擠壓力大和制品上有焊縫。在生產YG50.55時，焊縫的質量尤為重要。如果產品焊合質量不好，在后續進行深加工時，容易在比較薄弱的焊合位置開裂。我們公司采用了兩套不同設計的模具進行生產試驗，并對比所生產樣品的力學性能，性能對比如表5所示

表5 不同模具對合金性能的影響

E1~E6為1#模樣品，F1~F6為3#模樣品，棒溫480~510℃，出料口520~545℃，出料速度8m/min 

表6 模具尺寸 

從表5可以看出，模具1#生產的樣品明顯要優于模具3#，而表6列出了兩個模具在設計方面的差異，與3#模相比，1#模的焊合室要深一些，上模厚一些。根據同行資料及文獻介紹，模具設計時，要保證焊縫的質量，必須使焊合室焊縫處金屬能充分擴散結合，否則，將形成疏松、顆粒粗大與其它部位的組織不均一，因此，變形程度要大一些，特別是焊合室的金屬變形量要大，同時，焊合室要適當深一些，上模選擇厚一些所以，以便形成足夠大的流體靜壓力。這個和我們的試驗結果也是吻合的。關于模具設計最佳理論值的計算問題，這里就不作更深入的探討。我們公司根據這次試驗的結果，繼續開了4#，5#，6#模具，模具的設計和1#模具一樣。經過三次的試產，3套模具共抽取樣品54支進行擴口試驗，4#，5#，6#模具生產的樣品全部合格。

4 結論

(1) 采用均質6082鋁棒，減少了晶內偏析，保證合金在成分和組織方面的均勻性。

(2) 選擇合適的淬火速率，滿足時效強化效果的前提下適當降低淬火速率，提高產品延伸率。

(3) 優化模具設計，穩定擠壓工藝，擠壓過程做到高溫、高壓、慢速，保證焊合質量。棒溫480~510℃，出料口溫度520~545℃，出料速度8m/min。