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0 序言
XX公司在制造6060-T5壓塊鋁型材時(shí),經(jīng)熱擠壓、在線水淬、矯直、鋸切、時(shí)效、檢測(cè)、包裝,備貨至顧客處精切、機(jī)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(shí)辨認(rèn)出個(gè)別鋁型材側(cè)表層出現(xiàn)外泄。為了弄清外泄的原因,對(duì)沖壓瑕疵件(以下簡(jiǎn)稱瑕疵件)進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)無腺分析、低倍組織機(jī)構(gòu)檢查和、機(jī)械操控性試驗(yàn)和造影組織機(jī)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(jì)無腺分析
圖1為瑕疵件的宏觀經(jīng)濟(jì)無腺照片,沖壓件外泄邊線位于內(nèi)腔底部,對(duì)泄露邊線進(jìn)行滲入檢測(cè)后,檢視到一條長(zhǎng)度約為5mm裂縫類瑕疵,如箭頭右圖。
a 滲入檢測(cè)前 b 滲入檢測(cè)后
圖1 送檢待測(cè)宏觀經(jīng)濟(jì)無腺
1.2 低倍檢視
鋁型材切面和側(cè)表層經(jīng)強(qiáng)混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時(shí)間后的低倍組織機(jī)構(gòu)特點(diǎn)如圖2、圖3右圖。沖壓件粘毛口的切面待測(cè)的低倍組織機(jī)構(gòu)特點(diǎn)如圖4右圖。
從圖2能窺見,鋁型材助松孔隙細(xì)小、四面孔隙粗大,外表層孔隙較粗大,孔隙度為M-12.5級(jí)。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(shí)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(jìn)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(zhǎng)時(shí)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(jī)械操控性
對(duì)瑕疵件的邊沿粗晶區(qū)和助松分別制取中國重汽待測(cè)(采樣邊線參考圖2),操控性試驗(yàn)結(jié)果如表1。
表1 機(jī)械操控性對(duì)照
表1說明,邊沿粗晶區(qū)的強(qiáng)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(jī)構(gòu)分析
在滲入檢測(cè)辨認(rèn)出裂縫的邊線制取金相待測(cè),組織機(jī)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(jī)構(gòu)無腺 200X 圖6 組織機(jī)構(gòu)無腺 400X
圖7 鋁沖壓組織機(jī)構(gòu)無腺 1000X 圖8 組織機(jī)構(gòu)無腺 1000X
2 實(shí)驗(yàn)方法與校正
2.1 討論
基于上述分析操作過程,同時(shí)因鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等都很大。沖壓加工時(shí)必須采用能量集中、功率較大的熱源,因此沖壓熱處理可強(qiáng)化的鋁合金時(shí),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(xì)小,四面孔隙粗大,外表層孔隙較粗大。進(jìn)而顧客閃電沖壓加工時(shí)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(duì)成份進(jìn)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(zhǎng)大,進(jìn)而達(dá)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(jiǎn)稱試作件)的成份與瑕疵件的成份對(duì)照如表2。
表2 6060鋁合金成份
2.2.1 試作件低倍組織機(jī)構(gòu)檢視
試作件切面經(jīng)強(qiáng)混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時(shí)間后的低倍組織機(jī)構(gòu)特點(diǎn)如圖9,從圖2 沖壓件(切面孔隙無腺)與圖9的對(duì)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(jī)械操控性
對(duì)試作件的邊沿足部和助松分別制取中國重汽待測(cè)(采樣邊線參考圖9),操控性試驗(yàn)結(jié)果如表3。
表3 機(jī)械操控性對(duì)照
表3說明,試作件結(jié)權(quán)和助松的機(jī)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(duì)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(jī)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(cè),其造影組織機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)無過燒、沿晶開裂瑕疵。
圖10 6060沖壓組織機(jī)構(gòu)無腺 200X
圖11 組織機(jī)構(gòu)無腺 400X
圖12 6060沖壓組織機(jī)構(gòu)無腺 1000X
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過以上對(duì)照實(shí)驗(yàn)分析,適度提高M(jìn)n、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(diǎn)對(duì)熔解孔隙長(zhǎng)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(shí)的非自發(fā)核心,起明晰鑄造組織機(jī)構(gòu)和溝槽組織機(jī)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(zhǎng)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(duì)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M(jìn)n、Cr和Ti的含量能夠提高熔解溫度,減緩熔解孔隙長(zhǎng)大,進(jìn)而達(dá)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。
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