孟祥志，王東輝，王 爽，周丹桐，張 建

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

近年來，由于環(huán)保和節(jié)能要求日趨嚴格，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展勢不可擋的趨勢[1]。鋁合金是汽車工業(yè)現(xiàn)代化和輕量化的優(yōu)選材料[2-4]。6061鋁合金具有密度小、中等強度、有良好可成型性、可焊接性、可機加工性和耐腐蝕性，現(xiàn)被廣泛應用于汽車車身與汽車底盤等領域[5-7]。

近期某機臺在生產6061-T4狀態(tài)鋁合金型材，該型材拉彎加工過程中，部分產品出現(xiàn)不同程度的橘皮、裂紋等缺陷。為了解決該鋁合金拉彎后帶來的產品缺陷問題，提高型材拉彎成品率，現(xiàn)對此問題進行微觀組織和性能分析討論。

1 試驗材料及方法

1.1 試樣選取

鋁合金的外部形狀是倒角矩形管，尺寸規(guī)格為56 mm×45 mm×2 mm，倒圓角R=2 mm，具體型材斷面見圖1。

試驗是根據(jù)型材在拉彎后出現(xiàn)橘皮和裂紋等缺陷的不同程度選取3組試樣。編號L3為拉彎表面橘皮和裂紋嚴重、編號L4為拉彎表面橘皮和裂紋較輕、編號L5為拉彎表面無橘皮和裂紋。三組試樣拉彎效果見圖2。

圖1 型材斷面圖

1.2 擠壓及拉彎工藝

型材擠壓及拉彎工藝參數(shù)見表1。

2 試驗結果及分析

2.1 化學成分

從表2中可以看出，三組試樣的成分均滿足國際標準要求，L3和L4中Si含量都高于L5中Si含量，Si在結晶過程中易析出形成硬點，雖然可提高抗拉強度、硬度以及高溫強度，但會使延伸率降低。其他合金含量無明顯差異。

(a)L3；(b)L4；(c)L5

表1 擠壓及拉彎工藝參數(shù)表

2.2 拉伸試驗

從表3中可以看出，三組試樣的力學性能均能滿足GB/T 6892—2015要求。L5試樣的力學性能值明顯低于其他兩組，斷后延伸率高于其他兩組。分析認為L3、L4強度高是由于鋁合金中添加Mg和Si元素較多，固溶處理和自然時效后形成的強化相多[2]，密度較大，對位錯運動的阻力增大，因而強度高，斷后延伸率低。斷后伸長率對表面橘皮、裂紋等缺陷有一定的影響，斷后伸長率越高，拉彎過程中組織形變越均勻，表面橘皮、裂紋等缺陷越輕，產品表面質量越好。

表3 力學性能

2.3 高倍組織

從圖3中可以看出，組織中無形狀粗大的脆性化合物，L3析出相多于L4和L5，其他無明顯差異。從圖4中可以看出，L5晶粒最小且較均勻，L4晶粒大小次之，而L3試樣晶粒度最大并且粗大不均。從圖5中可以看出，L3晶粒度級別為2.5級，L4晶粒度級別為1.5級，L5晶粒度級別為1級。分析認為L3鑄棒加熱溫度過高，鋁合金固溶溫度過高，使其在晶界上少量的FeAl3、MnAl6等彌散相溶解消失，晶粒突然長大，得到不均勻的粗大晶粒，并且L3擠壓速度較快，擠壓材表面溫度較高，晶粒長大速度高于L4、L5。加熱溫度過高和擠壓速度過快是L3比L4、L5晶粒粗大不均勻的原因。不均勻的粗大晶粒是產生橘皮、裂紋等缺陷的主要原因。

(a)L3；(b)L4；(c)L5

(a)L3；(b)L4；(c)L5

(a)L3；(b)L4；(c)L5

3 結論

1)提高材料的熔鑄質量，減少夾雜、晶內偏析、折疊等缺陷；2)適當減少鋁合金中Mg和Si的含量，降低強度，提高伸長率；3)降低鑄棒加熱溫度，防止固溶溫度過高得到不均勻的粗大晶粒；4)適當?shù)亟档蛿D壓速度，防止鋁合金擠壓過程中表面溫度過高，晶粒長大過快。

晶粒粗大且不均勻和伸長率低是造成6061鋁合金型材拉彎橘皮、裂紋等缺陷的原因，通過以上幾點的控制，6061鋁合金型材拉彎過程中產生的橘皮、裂紋等缺陷有明顯的改善。