李洪林，周廣宇，王國(guó)冰，吳 琪，馮志強(qiáng)

（遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧遼陽(yáng)111003）

0 前言

1070屬于純鋁合金，不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化，其強(qiáng)度低、切削性不好。但其板材具有塑性高、耐蝕、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，可進(jìn)行接觸焊、氣焊[1]，常應(yīng)用于制造一些具有特定性能的結(jié)構(gòu)件、電儀表部件、熱交換材料等。例如其鋁箔制品可用作墊片及電容器、電子管隔離網(wǎng)、電纜的防護(hù)套，以及網(wǎng)、線芯及飛機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的零件及裝飾件。

1070合金板材生產(chǎn)過(guò)程中，易出現(xiàn)板材表面色差大以及震紋等問(wèn)題，其電導(dǎo)率可達(dá)到59.5%IACS。此次所需產(chǎn)品表面不能有明顯色差，表面粗糙度Rz≤18，電導(dǎo)率要求≥61%IACS。本文對(duì)擠壓模具結(jié)構(gòu)、擠壓速度及合金成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)擠壓后的板材進(jìn)行表面質(zhì)量和性能檢測(cè)，以獲得最佳的工藝參數(shù)，并產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1070鋁合金板材的生產(chǎn)工藝路線為：熔煉鑄造→均勻化退火→鑄錠加熱→擠壓→淬火→鋸切→性能檢測(cè)。對(duì)鑄錠化學(xué)成分進(jìn)行設(shè)計(jì)，化學(xué)成分見(jiàn)表1中a、b兩種配比。

客戶(hù)按照J(rèn)ISH 4100標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，要求產(chǎn)品表面平整、潔凈，無(wú)劃痕、無(wú)油污，不能有明顯色差和表面機(jī)械紋，表面粗糙度（Rz≤18）；切割面應(yīng)平滑，無(wú)毛刺、毛邊、拉毛、夾渣；電導(dǎo)率≥61%IACS。具體性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表1化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

表2性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

在相同擠壓工藝參數(shù)下，設(shè)計(jì)兩種不同結(jié)構(gòu)的模具，擠壓工藝參數(shù)見(jiàn)表3。根據(jù)不同的合金成分、擠壓速度和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選取三因素兩水平做L4（2^3）的正交表，如表4所示。正交試驗(yàn)共4組，分別按照表3生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，分析在不同因素水平組合下擠壓板材的電導(dǎo)率和表面質(zhì)量情況。

表3 生產(chǎn)工藝參數(shù)

表4 L4（2^3）因素水平表

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 電導(dǎo)率分析

用于強(qiáng)化合金的常規(guī)方法通常會(huì)降低導(dǎo)電性，例如合金化、沉淀強(qiáng)化和應(yīng)變硬化[3]。要想提高強(qiáng)度而又不損害太多的導(dǎo)電性，微合金化是實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電率和高強(qiáng)度電導(dǎo)體的最有效方法之一[4]。采用AG-X 100KN電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、渦流電導(dǎo)儀對(duì)試樣進(jìn)行力學(xué)性能和電導(dǎo)率檢測(cè)，其正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表5。通過(guò)表5正交數(shù)據(jù)結(jié)果可知，只有采用化學(xué)成分b生產(chǎn)的產(chǎn)品電導(dǎo)率符合客戶(hù)的高性能指標(biāo)。因此，在JISH4100標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，微調(diào)合金元素，將鑄錠的鋁含量由99.7%提高到99.8%，可有效提高擠壓產(chǎn)品的電導(dǎo)率值。

表5正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

2.2 表面質(zhì)量分析

擠壓制品速度越快，其產(chǎn)品表面質(zhì)量越難以控制。根據(jù)表4數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，采用化學(xué)成分a進(jìn)行擠壓時(shí)，當(dāng)制品擠壓速度達(dá)到10m/min時(shí)，2#擠壓模具生產(chǎn)的制品仍然具有良好的表面情況，只有輕微的震紋；采用化學(xué)成分b進(jìn)行擠壓生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)擠壓速度控制在6m/min，同時(shí)采用2#擠壓模具，可以得到優(yōu)質(zhì)的制品表面；而采用化學(xué)成分a和1#模具進(jìn)行擠壓時(shí)，當(dāng)擠壓速度達(dá)到10m/min時(shí)，其制品表面已出現(xiàn)嚴(yán)重震紋并伴有起浪現(xiàn)象。

2.3 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖1是本試驗(yàn)采用的兩種不同結(jié)構(gòu)的擠壓模具截面圖。合理的模具結(jié)構(gòu)在一定程度上可控制產(chǎn)品的內(nèi)部組織和力學(xué)性能。合理的模具設(shè)計(jì)和精確的制作能大大提高模具使用壽命，提高生產(chǎn)率、降低能耗[2]。針對(duì)1070鋁合金鑄錠本身較軟的特點(diǎn)，根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在鑄錠經(jīng)模具擠壓成型的過(guò)程中，金屬流經(jīng)過(guò)模具工作帶的擠壓時(shí)間越短越好。于是按照這個(gè)思路設(shè)計(jì)了2#模具。相比于1#模具，其獨(dú)特之處在于把工作帶打磨成2～5°的微小傾角，即打磨成促流角，使模具工作帶長(zhǎng)度由2.0變成0.2，降低工作帶粘著區(qū)寬度，減小該區(qū)的摩擦力，增大滑動(dòng)區(qū)。這樣，不僅不會(huì)影響模具壽命，而且能有效避免1070鋁合金擠壓板材表面起浪面、粗糙度變大等問(wèn)題。

圖1模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

通過(guò)上述試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)在1070純鋁合金擠壓生產(chǎn)時(shí)，將鑄錠中Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高至99.8%，控制擠壓工藝速度為6～8m/min，對(duì)模具增設(shè)促流角并縮短模具工作帶長(zhǎng)度，可生產(chǎn)出符合客戶(hù)要求的高質(zhì)量表面和高電導(dǎo)率的1070擠壓板材。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于純鋁系鋁合金，生產(chǎn)工藝對(duì)材料的電導(dǎo)率影響不大，鑄錠成分對(duì)材料電導(dǎo)率影響較為明顯，可對(duì)鑄錠成分做進(jìn)一步提純，減少雜質(zhì)相的配比，以此提高材料電導(dǎo)率。

（2）增設(shè)促流角并縮短模具工作帶長(zhǎng)度，降低工作帶粘著區(qū)寬度，增大滑動(dòng)區(qū)，不僅不影響模具壽命，還能有效避免1070鋁合金擠壓板出現(xiàn)表面起浪面、粗糙度變大等問(wèn)題。

（3）合理控制制品擠壓速度，當(dāng)擠壓工藝速度為6～8m/min時(shí)，制品表面質(zhì)量最好。