6082鋁合金擠壓鋁型材生產工藝研究
1.前言
6082鋁合金屬於Al - Mg - Si系熱處理可強化的鋁合金，具有中等強度和良好的焊接性能和耐腐蝕性，主要被用於交通運輸和結構工程上，如橋梁、起重機、屋頂構架、交通車和運輸船等。
本文對6082鋁合金應用於擠壓型材生產進行了試驗研究，以確定合適的熔鑄和擠壓工藝制度。
2.熔鑄工藝
2.1化學成分
GB/T3190 -1996中6082鋁合金化學成分見表1。
6082鋁合金成分具有兩個主要特點：第壹，含有適量的Mn和Cr；第二，Mg、Si含量相對較高。其中，Mn、Cr等合金元素可阻礙擠壓時和擠壓後發生再結晶或再結晶晶粒長大，細化晶粒。但（Mn + Cr) 總量過高可能形成分別含Mn、Cr的粗大第二相，削弱Mg 2 Si相的沈澱強化效果，抵消其阻礙再結晶和細化晶粒的作用。同時，Mn、Cr元素會增大6082鋁合金的淬火敏感性。且易在α(Al)相中產生嚴重的晶內偏析，造成擠壓制品粗晶組織，降低型材氧化著色效果。對於Mg、Si成分，6082鋁合金在Mg 2 Si強化的同時，通過增加適量過剩Si來促進強化。
因此，重點對Mn的含量進行試驗確定：以Mn含量為0.6% ~0.65%及0.9% ~0.95%進行對比。發現Mn含量偏上限時，制品尾部粗晶組織較多，且力學性能偏低，所以對比確定Mn含量的優化範圍為0. 6% ~0.65%。Cr的含量宜控制在0.15%以下，（Mn + Cr)總量控制在0.70% ~0.80%範圍內。Mg 2 Si含量宜控制在1.5% ~ 1.6%，過剩Si含量控制在0.3%左右。
6082鋁合金的實際成分控制範圍見表2。
2.3工藝控制
由於6082鋁合金最大的特點是含難熔金屬Mn，Mn的適量存在易引起晶內偏析及固液區塑性降低，導致抗裂能力不足，故熔鑄工藝主要需註意三點：第壹，熔煉應註意控制溫度在740 760℃間並攪拌均勻，保證金屬完全熔化、溫度準確、成分均勻。第二，鑄造應考慮金屬Mn增大了合金的粘度，使其流動性下降，影響了合金鑄造性能。鑄造速度要適當降低，控制在80 100mm/min範圍內。第三，加大冷卻強度，加快冷卻速度，以利於消除晶內偏析現象。控制壹次冷卻強度，加大二次冷卻強度以減少鑄造時產生的應力集中，避免產生鑄錠裂紋缺陷。冷卻水壓應控制在0. 1 ~0.3MPa範圍內。
3.均勻化退火
6082鋁合金變形抗力大，力學性能指標偏高。通過均勻化處理工藝改善合金組織，達到三個主要效果：充分固溶解Mg 2 Si相；消除晶內偏析；β(Al 9 Fe 2 Si 2 )相向α(Al 12 Fe 3 Si 2 )相轉變，並細化含鐵相粒子。
由於合金中Mn的存在可降低轉變溫度、縮短轉變時間，且為保持合金擠壓性能和擠壓效應，采用中溫均化工藝，即均勻化溫度555 ~565℃；保溫時間6h；冷卻速度≥200℃/h。
4.擠壓工藝
4.1鑄錠加熱方式
鑄錠加熱采用工頻感應加熱，這種加熱方式的特點是加熱時間短，在3min內即可達到500℃左右；溫度控制準確，誤差不超過±3℃。如果用電阻爐緩慢加熱，將會導致Mg 2 Si相析出，影響強化效果。
4.2擠壓
綜合考慮6082鋁合金的主要特點，結合實踐生產制訂擠壓工藝如下：
(1)、6082合金變形抗力大，所以鑄錠加熱溫度應偏上限（480 ~500℃）。
(2)、模具溫度取460℃為宜，擠壓筒溫度為440 ~500℃。
(3)、擠壓速度控制在7~11m/min的範圍內；
(4)、要使合金主要強化相Mg 2 Si完全固溶，須保證淬火溫度在500℃以上，因此型材擠壓出口溫度應控制在500 ~530℃範圍內；
(5)、6082合金淬火敏感性高，要求淬火冷卻強度大、冷卻速度快，制品出前梁後必須立即進行在線淬火。對於壁厚2.5mm以下的型材可考慮用強風冷卻淬火；壁厚2.5mm以上的型材必須用水霧淬火處理，須使溫度迅速降到50℃以下。
(6)、6082鋁合金型材拉伸矯直，應將拉伸率控制在1.0% ~2.0%範圍內。擠壓工藝參數見表3。
5.時效制度
時效是型材達到規定力學性能的最後壹個環節，合理的時效制度既要保證產品的性能，又要考慮生產效率及生產成本。結合試驗研究，6082型材最佳時效制度定為：時效溫度170 ~ 180℃，保溫時間8h，時效前型材的停放時間不超過8h。
6.結論
根據6082鋁合金型材的特點和性能要求，上述工藝是比較合理的。在熔鑄工藝中，6082鋁合金成分控制重點在於Mn和Cr含量範圍。Mn含量優化控制範圍為0.6%~0. 65%，Cr的含量宜控制在0. 15% 以下，（Mn + Cr)總量控制在0.70% ~0.80% 範圍內。Mg 2 Si含量宜控制在1.5% ~ 1.6%，過剩 Si含量控制在0.3%左右。在擠壓工藝中，擠壓出口溫度和淬火效果控制則是保證產品性能的關鍵，應保證淬火溫度在500℃以上，型材擠壓出口溫度應控制在500 ~530℃，淬火力求強度大、速度快。