1、前言
鋁合金因良好的力學性能、質地輕、易加工性能、表面處理種類多和耐腐蝕性優(yōu)異能被廣泛用于制造生產各種零部件。鋁合金零部件通常在加工完成后會對其進行表面處理，其主要目的有以下幾點：1、抗腐蝕；2、美化型材外觀3、增加型材表面粗糙度，提高功能性。常見的表面處理種類有：直接氧化、涂裝、電泳、機械拋光氧化、拉絲氧化等，其中機械拋光氧化和拉絲氧化在裝飾類零件應用最為廣泛，鑒于檢測設備等客觀條件影響，本文針對此問題做一些簡要探討和測試，旨在為同行遇見同類問題時指出解決方向。
2、不良現(xiàn)象剖析
如圖一所示，從型材外觀分析型材表面氧化后發(fā)黑，發(fā)黑形狀極具規(guī)律性，在拉絲面呈現(xiàn)環(huán)形，沿拉絲面邊緣發(fā)展，基本與硬板拉絲過程中型材表面剝落層相吻合。另外機械拋光產品在拋光前進行打砂，原理與拉絲同樣，其后使用自動拋光機進行拋光，氧化后呈現(xiàn)發(fā)黑缺陷與拉絲氧化發(fā)黑一致，同樣沿型材拋光面邊沿展開。
我司將同批次氧化不良樣品截斷，檢查型材端面晶粒組織和低倍組織發(fā)現(xiàn)型材端面無粗晶環(huán)、無夾心層情況，與不良品無明顯差異，因此排除因為型材粗晶或者拋光后型材出現(xiàn)夾心層雜質兩種情況導致氧化后發(fā)黑。
檢查型材平面度發(fā)現(xiàn)型材拉絲完成后平面存在明顯的凹凸，凹凸平面間隙約0.2左右，部分型材邊緣明顯塌角，型材不同位置拋光或者拉絲量存在明顯差異。
3、實驗方法
實驗一：采取排除法針對可能導致問題的原因進行交叉試驗，一批次使用同一爐鋁棒、同一套模具、同樣的擠壓工藝，擠出型材頭中尾各取三米，每段試樣成品30個成品，編號后在同一家氧化廠進行測試，型材按照客戶提供尺寸生產，型材拉絲拋光面平面度0.2左右，實驗擠壓鋁棒數量為3根鋁棒。
實驗二：將模具進行優(yōu)化設計，模具工作帶由10mm減短到3-4mm，其他工藝和方法按照3.1試樣。
實驗三：考慮到拋光和拉絲過程中性材料表面會有剝落，因此試驗過程中盡量減少拋光拉絲平面在拋光和拉絲過程中的型材的剝落厚度因此在試驗一條件下調整模具，控制型材平面度在0.1mm以下，目標0.05mm,取樣和標識方法與試驗一相同。
試驗結果
4、影響因素分析
4.1 型材平面度影響：
當型材平面凸起或者凹陷時型材在機械拋光和機械硬板拉絲過程中，拉絲機會將型材平面拉平，因此導致平面不同位置拉絲厚度出現(xiàn)差異化，型材表層與工作帶發(fā)生摩擦金屬組織與型材內部組織存在差異，導致型材在氧化過程中發(fā)生腐蝕速度存在差異，在氧化完成后型材表層易出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象。根據實驗結果，同樣條件下當型材平面度小的前提下出現(xiàn)問題產品的概率相比平面度大的產品有一定降低，實際在拉絲過程中在確保型材表面有拉絲效果情況下盡量減少型材拉絲量.大瀝鋁材網
4.2 模具工作帶影響：
由試驗數據可以看出模具工作帶變化對該問題的影響很大，當模具工作帶剪短至3-5mm時該不良現(xiàn)象基本消除，因此判定型材產生問題的原因主要為模具工作帶過長。鋁合金在工作帶出受力主要表現(xiàn)為三向應力：工作帶摩擦力、徑向晶粒間壓應力、縱向晶粒見壓應力，當模具工作帶過長時沿工作帶表面晶粒長時間受到鋸切的工作帶摩擦，沿工作帶表面金屬流動與中心金屬流動產生巨大差異，當工作帶越長，型材擠壓比越大，差異越明顯，金屬間的流速差異造成型材表面金屬組織與內部金屬組織發(fā)生差異，嚴重時表面出現(xiàn)脫皮情況，加上拉絲過程中表面剝落厚度不一致造成型材氧化后出現(xiàn)黑色環(huán)狀缺陷。
5、結論
拉絲氧化和機械拋光氧化是工業(yè)型材常見的表面處理方法，但通常情況下上述兩種表面處理通常會出現(xiàn)表面發(fā)黑，尤其是實心棒材、實心異型材和厚壁管材次問題表現(xiàn)更為突出。因為氧化后方能顯現(xiàn)，型材擠壓時無法針對此問題進行檢驗控制，本文介紹了通過模具結構調整、變更型材尺寸公差和客戶后期表面處理方法的改變解決此問題。
（1）頭部夾層和縮尾對于硬板拉絲拋光氧化型材發(fā)黑問題影響甚微，因此在實際生產過程中因為此問題盲目的犧牲成品率通過夾心縮尾切除長度加長對于此問題沒有改善作用。
（2）實心棒材與厚壁管材在模具設計過程中盡量簡短工作帶，減少鋁流進工作帶摩擦阻力，一般情況下工作帶長度盡量不要超過4mm，同樣工作帶過長也會導致夾心所謂的加長。
?。?）在選擇機臺設備時盡量有足夠擠壓比，避免出現(xiàn)小噸位設備生產大斷面棒材或者厚壁管材，擠壓比盡量確保在30以上，當模具工作帶同等長度情況下擠壓比過小會加劇擠壓過程中工作帶表面金屬和中心金屬的流速差異。
（4）當拉絲為硬板拉絲工藝時盡量確保型材平面度平整，盡量保持在0.1以內，同時與客戶溝通減少型材在拉絲或者機械拋光過程中的表面拉絲拋光量，確保拉絲拋光量一致。
