?

　　全文：

　　0 序言

　　XX公司在制造6060-T5壓塊鋁型材時，經(jīng)熱擠壓、在線水淬、矯直、鋸切、時效、檢測、包裝，備貨至顧客處精切、機加工、研磨去毛刺、清洗、備貨，終端顧客裝配、閃電沖壓、水檢。在水檢時辨認(rèn)出個別鋁型材側(cè)表層出現(xiàn)外泄。為了弄清外泄的原因，對沖壓瑕疵件（以下簡稱瑕疵件）進行宏觀經(jīng)濟無腺分析、低倍組織機構(gòu)檢查和、機械操控性試驗和造影組織機構(gòu)檢查和及分析，以確定其瑕疵的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，以便在制造中避免此類瑕疵。

　　1 瑕疵件分析操作過程

　　1.1 宏觀經(jīng)濟無腺分析

　　圖1為瑕疵件的宏觀經(jīng)濟無腺照片，沖壓件外泄邊線位于內(nèi)腔底部，對泄露邊線進行滲入檢測后，檢視到一條長度約為5mm裂縫類瑕疵，如箭頭右圖。

　　a 滲入檢測前 b 滲入檢測后

圖1 送檢待測宏觀經(jīng)濟無腺

　　1.2 低倍檢視

　　鋁型材切面和側(cè)表層經(jīng)強混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時間后的低倍組織機構(gòu)特點如圖2、圖3右圖。沖壓件粘毛口的切面待測的低倍組織機構(gòu)特點如圖4右圖。

　　從圖2能窺見，鋁型材助松孔隙細小、四面孔隙粗大，外表層孔隙較粗大，孔隙度為M-12.5級。從圖4能窺見，沖壓區(qū)右側(cè)的孔隙體積顯著比右側(cè)孔隙體積大，結(jié)合顧客的沖壓工藝，可知沖壓時的主熔化挖仔莊右側(cè)外表層，助焊劑依靠基體傳導(dǎo)的熱量熔化，進而將外接管沖壓在工件上。右側(cè)基體在沖壓操作過程中長時間熔化，其孔隙體積顯著高于同側(cè)基體。

　　圖2 鋁沖壓件（切面孔隙無腺）

　　圖3 鋁沖壓件（外表層孔隙無腺）

　　圖4 鋁沖壓地區(qū)切面孔隙無腺

　　1.3 機械操控性

對瑕疵件的邊沿粗晶區(qū)和助松分別制取中國重汽待測（采樣邊線參考圖2），操控性試驗結(jié)果如表1。

　　表1 機械操控性對照

　　表1說明，邊沿粗晶區(qū)的強度小于助松約30MPa，邊沿粗晶導(dǎo)致鋁型材操控性不均。

　　1.4 造影組織機構(gòu)分析

　　在滲入檢測辨認(rèn)出裂縫的邊線制取金相待測，組織機構(gòu)無腺如圖5～圖8右圖。可見，微裂縫呈沿晶走向，部份微結(jié)構(gòu)邊線能檢視到微結(jié)構(gòu)過燒后呈現(xiàn)的熔融形態(tài)，許多微結(jié)構(gòu)顯著已經(jīng)裂開，部份三叉微結(jié)構(gòu)處形成較大的間隙，說明該地區(qū)受高溫出現(xiàn)了過燒。

　　圖5 鋁沖壓組織機構(gòu)無腺 200X 圖6 組織機構(gòu)無腺 400X

　　圖7 鋁沖壓組織機構(gòu)無腺 1000X 圖8 組織機構(gòu)無腺 1000X

　　2 實驗方法與校正

　　2.1 討論

基于上述分析操作過程，同時因鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等都很大。沖壓加工時必須采用能量集中、功率較大的熱源，因此沖壓熱處理可強化的鋁合金時，沖壓林宏吉使溝槽附近地區(qū)的操控性變壞。初步得出結(jié)論：鋁型材切面中部孔隙細小，四面孔隙粗大，外表層孔隙較粗大。進而顧客閃電沖壓加工時出現(xiàn)瞬態(tài)高溫，較容易誘發(fā)外表層粗晶地區(qū)出現(xiàn)過燒并沿微結(jié)構(gòu)開裂。

　　XX公司希望在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的條件下通過對成份進行適度調(diào)整、恰當(dāng)控制，增加熔解減緩原素Mn、Cr和Ti的占比來提高熔解的溫度、減緩孔隙長大，進而達到孔隙明晰的目的。

　　2.2 校正

　　XX公司試作一爐圓鑄錠，用試作棒制造出6060-T5壓塊鋁型材（以下簡稱試作件）的成份與瑕疵件的成份對照如表2。

表2 6060鋁合金成份

　　2.2.1 試作件低倍組織機構(gòu)檢視

　　試作件切面經(jīng)強混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時間后的低倍組織機構(gòu)特點如圖9，從圖2 沖壓件（切面孔隙無腺）與圖9的對照檢視中能窺見:試作件切面四面孔隙得到顯著明晰，四面孔隙大小與鋁型材助松孔隙無顯著差別。

　　圖9 試作件（切面孔隙無腺）

　　2.2.2 機械操控性

　　對試作件的邊沿足部和助松分別制取中國重汽待測（采樣邊線參考圖9），操控性試驗結(jié)果如表3。

　　表3 機械操控性對照

　　表3說明，試作件結(jié)權(quán)和助松的機械操控性已無顯著差別，結(jié)合表1及圖9，可推斷出通過對成份的適度調(diào)整，增加熔解減緩原素Mn、Cr和Ti的占比，邊沿足部的孔隙已得到明晰。

　　2.2.3 試作件造影組織機構(gòu)分析

模擬顧客閃電沖壓條件加工試作件后在其外表層與瑕疵件出現(xiàn)沖壓裂縫的相同邊線制取金相待測，其造影組織機構(gòu)如圖10～圖12。

　　從圖10～圖12中未辨認(rèn)出沿晶開裂現(xiàn)象，且試作件造影組織機構(gòu)未辨認(rèn)出復(fù)熔共晶球、微結(jié)構(gòu)局部復(fù)熔加寬和復(fù)熔三角形。故判定其造影組織機構(gòu)無過燒、沿晶開裂瑕疵。

　　圖10 6060沖壓組織機構(gòu)無腺 200X

　　圖11 組織機構(gòu)無腺 400X

　　圖12 6060沖壓組織機構(gòu)無腺 1000X

　　3 實驗結(jié)果分析

通過以上對照實驗分析，適度提高Mn、Cr和Ti的含量能夠明晰6060鋁型材的孔隙。錳能阻止鋁合金的熔解操作過程，提高熔解溫度，并能顯著明晰熔解孔隙，熔解孔隙的明晰主要是通過MnAl6化合物彌散質(zhì)點對熔解孔隙長大起阻礙作用。鈦是鋁合金中常用的添加原素，以Al-Ti或Al-Ti-B中間合金形式加入，鈦與鋁形成TiAl3相，成為結(jié)晶時的非自發(fā)核心，起明晰鑄造組織機構(gòu)和溝槽組織機構(gòu)的作用。鉻在鋁中形成的（CrFe)Al7和（CrMn)Al12等金屬間化合物，可阻礙熔解的形核和長大操作過程。

　　4 結(jié)論

用戶采用XX公司制造的6060-T5壓塊鋁型材在沖壓后出現(xiàn)外泄現(xiàn)象。通過對外泄足部高倍及低倍金相的檢視及分析得知：外泄足部存在微裂縫，而微裂縫與材料的孔隙粗大有直接的關(guān)系。通過孔隙明晰和提高熔解溫度，能有效地改善沖壓開裂現(xiàn)象。適度提高Mn、Cr和Ti的含量能夠提高熔解溫度，減緩熔解孔隙長大，進而達到明晰孔隙的目的。鋁型材孔隙明晰后，操控性更均勻，沖壓處理的熱效應(yīng)不足以誘發(fā)孔隙明晰后的鋁型材出現(xiàn)過燒、沿晶開裂。