1引言

DQx型材是一種空心鉸鏈擠壓型材，用它作為門、窗等連接的結(jié)構(gòu)件。由于DQx型材用舌形模具擠壓，且制成的連接件空心處承受轉(zhuǎn)動(dòng)力較大，因而保證型材焊縫質(zhì)量是一個(gè)突出問題。近兩年，DQx空心鉸鏈型材連續(xù)多批出現(xiàn)焊縫焊合不良且無(wú)規(guī)律性（頭、尾焊縫合格的型材，中間還存在焊縫焊合不良）。出現(xiàn)問題后，我公司從模具修理后加熱時(shí)間、擠壓溫度、擠壓速度、鑄錠清洗、更換新的擠壓工具、改變拉伸機(jī)噸位、改變模具設(shè)計(jì)尺寸等方面制定了多套方案進(jìn)行查找原因，通過調(diào)整工藝、加強(qiáng)檢驗(yàn)控制、制作新模具等方法最終解決了該鉸鏈型材焊縫質(zhì)量問題，為空心型材控制焊縫質(zhì)量問題提供了新思路。

2焊縫形成機(jī)理

舌形模具擠壓法是采用一種特殊構(gòu)造的組合模，在普通的型材擠壓機(jī)上擠壓，可以得到壁厚不均度最小和形狀復(fù)雜的單孔或多孔空心型材。用舌形模擠壓空心型材的過程如下：把金屬鑄錠放人擠壓筒中，經(jīng)填充擠壓后在壓力作用下，金屬通過?？琢鞒觯@個(gè)過程和正常擠壓相同。但是，用舌形模擠壓時(shí)，金屬在進(jìn)入模膛之前，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同而被分成兩股或多股金屬，在模子空腔內(nèi)（模膛）相匯合，在高溫高壓作用下而被焊合，再流出模孔而形成所需要的空心型材。焊縫是舌形模擠壓空心型材最主要的特點(diǎn)，用舌形模擠壓的空心型材，在其宏觀組織上可以看到明顯的焊縫，焊縫的數(shù)目等于鑄錠被分成金屬股的數(shù)目。

金屬經(jīng)過分流孔分成幾股重新聚集在焊合室，由于分流橋的存在，橋底不可避免形成金屬流動(dòng)的剛性區(qū)，使該處金屬原子的擴(kuò)散結(jié)合速度較慢，金屬的組織致密度降低，所以用舌型模擠壓型材將不可避免存在焊縫。要保證焊縫的質(zhì)量，必須使焊合室焊縫處金屬能充分?jǐn)U散結(jié)合，否則，將形成疏松、顆粒粗大與其它部位的組織不均一，或沒有完全焊合導(dǎo)致分層，即焊合不良（見圖1）。

3焊縫焊合不良產(chǎn)生原因分析

3.1模具因素分析

DQx空心鉸鏈型材截面尺寸圖如圖2所示，優(yōu)化前舌型模具結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

(1)從截面尺寸圖可知：截面尺寸不對(duì)稱，實(shí)心部分壁厚不均勻，空心部分尺寸精度要求高，模具設(shè)計(jì)技術(shù)難度大。

(2)從優(yōu)化前模具結(jié)構(gòu)圖可知：分流孔布局不合理、分流橋設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致金屬充填不足；焊合室過淺或容積過小，形成不了足夠的靜水壓力。擠壓時(shí)金屬被模橋分成的兩股金屬的體積不同，金屬沿著模橋的側(cè)表面產(chǎn)生了不均勻的摩擦力，使金屬流出?？讜r(shí)的速度不一致而導(dǎo)致金屬充填不足。再加上型材實(shí)心部分的?？讻]有被模橋遮擋，被分成的金屬供料量較多，模內(nèi)套人口平面的凸臺(tái)過渡處在擠壓過程中起到了促流作用，對(duì)模橋產(chǎn)生側(cè)向壓力，模芯在擠壓過程中處于不穩(wěn)定狀態(tài)，致使型材空心部分金屬也處于不穩(wěn)定狀態(tài)，忽而焊合忽而不焊合。

3.2工藝參數(shù)因素分析

T藝參數(shù)：型材材質(zhì)及狀態(tài)為2A06T4，在19MN水壓機(jī)Φ170mm擠壓筒上用單孔舌型模具擠壓，擠壓系數(shù)為37.1，鑄錠規(guī)格為Φ162x340mm，鑄錠未均勻化處理，鑄錠擠壓溫度為440—460C，模具預(yù)熱溫度為450—500℃，擠壓筒溫度為350—450℃，擠壓速度不大于0.2mm/s，淬火后用100t拉伸機(jī)進(jìn)行張力矯直。

(1)鑄錠的質(zhì)量及成分方面。

鑄錠的內(nèi)、外部缺陷易出現(xiàn)在空心型材的焊縫上（難變形區(qū)）。鑄錠未經(jīng)均勻化處理，強(qiáng)化相及雜質(zhì)相分布不均勻，Mg、Si總量過高以及Fe含量過高將加劇焊合不良。鑄錠表面臟，鋁削及存在潤(rùn)滑油也影響焊縫質(zhì)量。

(2)擠壓溫度、擠壓速度、工模具溫度。

鑄錠實(shí)際溫度低于440℃，實(shí)際擠壓速度超過0.2mm/s，擠壓過程中尺寸不合格導(dǎo)致修模，修模后模具沒有重新加熱工模具溫度不到，都將導(dǎo)致焊縫焊合不良。擠壓筒溫度的選擇不合理也會(huì)影響焊縫的質(zhì)量，另一方面，擠壓筒不干凈，余積氧化皮多，或者擠壓筒已變形如鼓形，以及擠壓筒與擠壓墊間隙過大，這些均影響焊縫質(zhì)量。

(3)精整工藝。

型材彎曲度大，張力矯直時(shí)拉伸率不合理；型材扭擰嚴(yán)重，扭擰機(jī)上扭擰力過大，也會(huì)導(dǎo)致焊縫開裂，導(dǎo)致焊合不良。

4焊縫焊合不良解決措施

4.1優(yōu)化模具設(shè)計(jì)

優(yōu)化后的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

(1)為了均衡金屬，將模橋偏離中心的距離由原來(lái)的34mm改為26mm，將模芯的中心線與模具的中心線重合改為偏離模具的中心線5.24mm。模芯中心位置調(diào)整后，?？子覀?cè)距模內(nèi)套邊緣的距離減少了，模內(nèi)套與模外套配合處易粘鋁，影響型材表面質(zhì)量，為防止發(fā)生此現(xiàn)象，將模內(nèi)套的外形尺寸130mm改為135mm。

(2)為使金屬流速穩(wěn)定，將模內(nèi)套人口表面的凸臺(tái)去掉，在原來(lái)工作帶的基礎(chǔ)上減小5mm，模內(nèi)套的總高度減小10mm。

(3)為便于空心部分的?？滋幗饘僖子诹鲃?dòng)與焊合，在保證模橋強(qiáng)度的情況下，將空心部分的模橋高度減小，即模橋焊合室深度加大8mm。

4.2焊修模具

優(yōu)化后制造的模具，由于制造工藝的誤差，導(dǎo)致型材擠壓時(shí)表面出現(xiàn)波浪及扭擰。對(duì)模具進(jìn)行焊修來(lái)改變模具流速，使空心部位金屬流速略高于型材其它部位金屬流速，一是保證流速穩(wěn)定、金屬分配合理，避免波浪及扭擰；二是保證焊縫部位金屬有機(jī)會(huì)在焊合室充分焊合，從而保證焊縫質(zhì)量；三是空心部位處于型材刀彎外彎，張力拉伸時(shí)拉伸力集中在非空心部位，避免焊縫處受力過大影響焊縫質(zhì)量。焊修示意圖如圖5所示．圖5中所示深色區(qū)域?yàn)楹感迏^(qū)域，增加阻流帶，降低非焊合區(qū)金屬流速，提高焊合腔空心部分金屬流速，從而控制金屬焊合不良等問題。焊修前、后模具對(duì)比圖如圖6所示。

4.3鑄錠均勻化處理

在鑄態(tài)下，2A06合金中主要強(qiáng)化相Al2CuMg、雜質(zhì)相Mg：Si等是不均勻分布的，并且有大量析出，均勻化處理的作用是使鑄造時(shí)形成的強(qiáng)化相溶解、雜質(zhì)相等合金成分分布均勻。鑄錠進(jìn)行均勻化處理，可消除鋁合金鑄錠中的枝晶偏析和內(nèi)應(yīng)力，提高其塑性，降低擠壓抗力。均勻化處理是改善鑄錠質(zhì)量的措施，可進(jìn)一步改善鑄錠的擠壓特性，提高制品力學(xué)性能和焊縫質(zhì)量。鑄錠擠壓前進(jìn)行蝕洗，確保表面清潔，也是保證焊縫質(zhì)量的條件之一。

4.4擠壓工藝參數(shù)

鑄錠擠壓溫度為440—460℃，模具預(yù)熱溫度為450—500℃，擠壓筒溫度為400—420℃，擠壓速度不大于0.2mm/s，拉伸率1.5%—2.0%。

鑄錠的溫度低不利于金屬的擴(kuò)散結(jié)合，擠壓速度快，金屬變形功增大，金屬溫度升高較大。另外，擠壓溫度也不易過高，溫度高擠壓力將降低因而又降低了焊合力。還要保證鑄錠溫度的均勻性，首料上限溫度擠壓，防止悶車，壓壞舌橋。

生產(chǎn)時(shí)，必須做到鑄錠、擠壓筒、設(shè)備及其所接觸的輔助件，都要保持清潔、干凈、公差合理；生產(chǎn)中嚴(yán)禁潤(rùn)滑模具；為避免在擠壓過程中修模或裝模造成模子溫度降低的現(xiàn)象，必須有試模料，每次修模、裝模、停機(jī)等故障消除后再生產(chǎn)時(shí)，至少再擠壓3根試模料帶動(dòng)模子溫升后，再開始擠壓成品料；擠壓時(shí)防止彎曲、扭擰、波浪，保證低的拉伸率，盡可能不手矯。

5效果驗(yàn)證

對(duì)優(yōu)化后的模具及工藝進(jìn)行了3次小規(guī)模試驗(yàn)生產(chǎn)，焊縫合格率達(dá)到95%以上，焊縫不良型材具有規(guī)律性，達(dá)到課題攻關(guān)目的。

6結(jié)束語(yǔ)

(1)設(shè)計(jì)截面尺寸不對(duì)稱、實(shí)心部分壁厚不均勻的空心型材時(shí)，最關(guān)鍵的是合理地分配模橋與模具的中心位置，同時(shí)還要考慮模芯偏離模橋中心的位置。

(2)合理、適當(dāng)?shù)暮感蓿上＞咧圃煺`差對(duì)模具流速的影響。

(3)空心型材鑄錠，鑄錠進(jìn)行均勻化處理，可提高焊縫質(zhì)量。

(4)2A06T4DQx空心鉸鏈型材合理T藝參數(shù)：鑄錠擠壓溫度為440—460℃，模具預(yù)熱溫度為450—500℃，擠壓筒溫度為400—420℃，擠壓速度不大于0.2mm/s，張力拉伸率1.5%—2.0%。