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[摘 要]本文研究了在反向36MN挤压机上，采用不同的挤压工艺对制品的影响。通过实验分析，确定了既能满足性能需要，又能提高生产效率的优化方案。
[关键词]反向挤压 6061铝合金 工艺参数
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0570-01
一、概述
1.6061铝合金
1.1 6061铝合金属Al-Mg-Si系，主要合金元素为镁和硅，并形成Mg2Si强化相。在Mg2Si中，Mg：Si为1.73，但是在实际生产中难以保持此比例。当合金中含有过量的镁时，合金的抗腐蚀性较好，但是强速和塑形较低；当合金中含有过量的硅时，合金的强度高，但塑形和焊接性能较低，抗晶间腐蚀倾向稍好。6061铝合金可以加工成板、棒、管、型、线材和锻件，主要用作建筑材料，以及需要良好耐蚀性能的大型结构件、卡车、船舶结构件等。
1.2 6061铝合金具有如下特点：
（1）具有中等强度，有良好的塑形和优良的可焊性和抗蚀性，特别是无应力腐蚀开裂倾向。
（2）可阳极氧化着色，也可涂漆，适合做建筑装饰材料。
1.3 6061铝合金化学成分及典型性能（表1、2）
二、反向挤压
2.1 挤压成型按照挤压时金属流动方向和挤压杆运动方向之间关系的不同，可分为正向挤压、反向挤压、联合挤压。挤压时，挤压力施加的方向与制品流出的方向相反，称之为反向挤压法。
2.2 反向挤压的优点
反向挤压具有以下优点：（1）金属流动均匀、变形均匀、挤压过程温升小。（2）铸锭同挤压筒内壁几乎不存在摩擦，不产生摩擦热，制品尺寸精度高，组织性能好。（3）可以采用低温挤压，挤压速度高。（4）挤压筒内衬等挤压工具寿命长。
基于这些优点，反向挤压可比正向挤压挤压力降低20-30%，挤压速度可提高30-50%。此外，由于压余短，幾何废料少，成品率可提高8-10%，生产效率可提高30-50%。因此反向挤压的吨产品能耗比正向挤压的产品能耗降低30%以上。
2.3 高品质铝合金反向挤压产品的市场需求
当前市场对挤压制品的质量要求越来越高，对大截面、高精度的挤压制品需求也越来越大。特别是近年来光学设备需求的增加，对偏心率很小的反向挤压管需求量显著增长。目前山东兖矿轻合金有限公司、吉林麦达斯铝业、青海国鑫铝业等均拥有目前国内最大的55MN反向挤压机。
三、6061铝合金反向挤压36MN生产工艺研究
3.1 试验所需6061制品主要性能要求如（表3）：
3.2 确定挤压工艺方案
6061铝合金在挤压生产时，在挤压机出料口直接进行穿水淬火处理，减少了热处理工序，提高了生产效率。为了使6061合金挤压制品满足上述强度、晶粒度等要求，首先要将均质处理完的铸锭加热到一定温度，然后快速挤压，使铸锭在挤压筒内逐步升温，并在通过模孔时温度达到最高值，以使Mg2Si充分固溶。不同Mg2Si含量的AI-Mg-Si系合金的充分固溶热处理温度是不同的。为获得高的挤压温度，有两种方法：一是把铸锭加热到500℃及以上，二是把铸锭加热至450℃以上进行快速挤压，使制品出模后温度升到500℃以上。第一种方法因铸锭温度太高，必须降低挤压速度，否则会使制品表面质量下降，甚至有时还会产生表面裂纹。
Mg2Si强化相的固溶温度约为520-530℃，为保证材料才完全固溶条件下进行，试验研究了三种反向挤压工艺方案
方案一：铸锭加热温度为470℃，挤压速度为4mm/s；
方案二：铸锭加热温度为470℃，挤压速度为8mm/s
方案三：铸锭加热温度为500℃，挤压速度为2mm/s。
3.3 实验数据对比
将三种方案试挤的挤压材同时进行175℃、8h时效处理后，得到性能结果如（表4）：
3.4 试验对比
综合对比三种反向挤压工艺条件下的型材组织和机械性能可发现，方案一、方案三产品力学性能较好，制品组织晶粒度为1级；方案二强度和韧性较差，切晶粒度不能满足工艺要求。在试挤生产中，方案一挤压温度比方案三低30℃，同时挤压速度是方案三的2倍。所以方案一在保证质量的前提下能提高生产效率，是一种优化工艺。
3.5 结论
l、铸锭温度的升高和挤压速度的增大都将增大粗晶层的深度。但同时提高挤压速度和挤压比，降低挤压温度可使再结晶后的组织晶粒尺度得到有效控制。
2、当挤压温度和挤压速度都偏低时，挤压制品出口问题较低，导致淬火温度低于临界温度，制品的机械性能出现明显下降。
3、通过对三种不同工艺的挤压制品进行的机械性能和晶粒度分析测试，发现铸锭加热温度470℃，挤压速度4mm/s是生产该6061制品的一种优化工艺。
参考文献
[1] 肖亚庆，谢水生，刘静安，王涛.《铝加工技术使用手册》2004.
[4] 刘静安.《金属反向挤压技术及其应用》，1999.
[关键词]反向挤压 6061铝合金 工艺参数
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0570-01
一、概述
1.6061铝合金
1.1 6061铝合金属Al-Mg-Si系，主要合金元素为镁和硅，并形成Mg2Si强化相。在Mg2Si中，Mg：Si为1.73，但是在实际生产中难以保持此比例。当合金中含有过量的镁时，合金的抗腐蚀性较好，但是强速和塑形较低；当合金中含有过量的硅时，合金的强度高，但塑形和焊接性能较低，抗晶间腐蚀倾向稍好。6061铝合金可以加工成板、棒、管、型、线材和锻件，主要用作建筑材料，以及需要良好耐蚀性能的大型结构件、卡车、船舶结构件等。
1.2 6061铝合金具有如下特点：
（1）具有中等强度，有良好的塑形和优良的可焊性和抗蚀性，特别是无应力腐蚀开裂倾向。
（2）可阳极氧化着色，也可涂漆，适合做建筑装饰材料。
1.3 6061铝合金化学成分及典型性能（表1、2）
二、反向挤压
2.1 挤压成型按照挤压时金属流动方向和挤压杆运动方向之间关系的不同，可分为正向挤压、反向挤压、联合挤压。挤压时，挤压力施加的方向与制品流出的方向相反，称之为反向挤压法。
2.2 反向挤压的优点
反向挤压具有以下优点：（1）金属流动均匀、变形均匀、挤压过程温升小。（2）铸锭同挤压筒内壁几乎不存在摩擦，不产生摩擦热，制品尺寸精度高，组织性能好。（3）可以采用低温挤压，挤压速度高。（4）挤压筒内衬等挤压工具寿命长。
基于这些优点，反向挤压可比正向挤压挤压力降低20-30%，挤压速度可提高30-50%。此外，由于压余短，幾何废料少，成品率可提高8-10%，生产效率可提高30-50%。因此反向挤压的吨产品能耗比正向挤压的产品能耗降低30%以上。
2.3 高品质铝合金反向挤压产品的市场需求
当前市场对挤压制品的质量要求越来越高，对大截面、高精度的挤压制品需求也越来越大。特别是近年来光学设备需求的增加，对偏心率很小的反向挤压管需求量显著增长。目前山东兖矿轻合金有限公司、吉林麦达斯铝业、青海国鑫铝业等均拥有目前国内最大的55MN反向挤压机。
三、6061铝合金反向挤压36MN生产工艺研究
3.1 试验所需6061制品主要性能要求如（表3）：
3.2 确定挤压工艺方案
6061铝合金在挤压生产时，在挤压机出料口直接进行穿水淬火处理，减少了热处理工序，提高了生产效率。为了使6061合金挤压制品满足上述强度、晶粒度等要求，首先要将均质处理完的铸锭加热到一定温度，然后快速挤压，使铸锭在挤压筒内逐步升温，并在通过模孔时温度达到最高值，以使Mg2Si充分固溶。不同Mg2Si含量的AI-Mg-Si系合金的充分固溶热处理温度是不同的。为获得高的挤压温度，有两种方法：一是把铸锭加热到500℃及以上，二是把铸锭加热至450℃以上进行快速挤压，使制品出模后温度升到500℃以上。第一种方法因铸锭温度太高，必须降低挤压速度，否则会使制品表面质量下降，甚至有时还会产生表面裂纹。
Mg2Si强化相的固溶温度约为520-530℃，为保证材料才完全固溶条件下进行，试验研究了三种反向挤压工艺方案
方案一：铸锭加热温度为470℃，挤压速度为4mm/s；
方案二：铸锭加热温度为470℃，挤压速度为8mm/s
方案三：铸锭加热温度为500℃，挤压速度为2mm/s。
3.3 实验数据对比
将三种方案试挤的挤压材同时进行175℃、8h时效处理后，得到性能结果如（表4）：
3.4 试验对比
综合对比三种反向挤压工艺条件下的型材组织和机械性能可发现，方案一、方案三产品力学性能较好，制品组织晶粒度为1级；方案二强度和韧性较差，切晶粒度不能满足工艺要求。在试挤生产中，方案一挤压温度比方案三低30℃，同时挤压速度是方案三的2倍。所以方案一在保证质量的前提下能提高生产效率，是一种优化工艺。
3.5 结论
l、铸锭温度的升高和挤压速度的增大都将增大粗晶层的深度。但同时提高挤压速度和挤压比，降低挤压温度可使再结晶后的组织晶粒尺度得到有效控制。
2、当挤压温度和挤压速度都偏低时，挤压制品出口问题较低，导致淬火温度低于临界温度，制品的机械性能出现明显下降。
3、通过对三种不同工艺的挤压制品进行的机械性能和晶粒度分析测试，发现铸锭加热温度470℃，挤压速度4mm/s是生产该6061制品的一种优化工艺。
参考文献
[1] 肖亚庆，谢水生，刘静安，王涛.《铝加工技术使用手册》2004.
[4] 刘静安.《金属反向挤压技术及其应用》，1999.