挤压制品质量控制课件

挤压制品质量控制挤压与拉拔——第十一讲主要内容：挤压制品常见形状尺寸、表面缺陷的产生与防止。目的及要求：清楚挤压制品主要缺陷的产生原因；基本掌握挤压制品一些主要缺陷的正确判断；能够根据制品缺陷的种类、形态，选择正确的修模方法。7.1实心型材的形状尺寸缺陷7.1.1扭拧如图7-1所示。扭拧分为麻花状扭拧和螺旋状扭拧。图7-1型材的扭拧缺陷

（1）麻花状扭拧当型材在挤压过程中受到与挤压方向垂直的力矩作用时，发生转动，使型材发生扭拧。

主要原因：型材一个壁的两侧摩擦状况或工作带长度不一致。

判断方法：型材端头各处流速差不明显，有一纵向对称轴线，型材扭拧好似绕此轴线进行旋转。型材平面间隙不好，流速快的一侧有凸起。

修理方法：在流速快的一侧工作带处做阻碍角，或在另一侧加快，使之产生一反向力矩。（2）螺旋型扭拧当型材一个壁的流速大于其他壁的流速时，流速快的壁愈来愈长，就会绕流速慢的壁旋转。判断方法：型材端头不齐，流速快的壁较流速慢的先流出模孔。修模方法：将流速快的一侧加以阻碍。7.1.2波浪如图7-2所示。图7-2型材的波浪及修正

产生原因：当型材某个壁流速较快，且刚性较小，形不成扭拧时，此壁受到压应力作用产生纵向弯曲—波浪。

修模方法：在流速快的部位（图中A、B、C处），将工作带作成阻碍角。7.1.3侧弯如图7-3所示。多出现在扁条型材中。图7-3型材的侧弯

a-不等厚排材；b-工字型材

产生原因：模孔两侧的工作带设计不当，锭坯加热不均匀，模孔布置不合理等，造成两端流速不均。

判断方法：制品沿纵向向左或向右形成均匀的镰刀形弯曲。

修模方法：将流速快的部位加以阻碍或将流速慢的部位加快；或在流速慢的模子端面上涂润滑油；或使锭坯加热均匀；或改善模孔分布状态。7.1.4扩口（或并口）如图7-4所示。主要出现在槽形型材中。图7-4槽形型材的扩口、并口及修模

产生原因：型材的两个（或一个）腿工作带两侧流速不一致，使之向外（或向内）凸起。向外凸起形成并口，反之形成扩口。

判断方法：检查平面间隙，凸起侧流速快。修模方法：一般情况下，修模时将流速快的一侧加以阻碍。但轻微时，或沿型材长度方向扩口（并口）不是连续出现时，不必修模，可通过辊矫来校正。7.1.5平面间隙不合格平面间隙包括纵向间隙和横向间隙。如图7-5所示。图7-5平面间隙

a-纵向间隙；b-横向间隙

纵向间隙的产生原因：挤压排材时，若排材上下两侧金属流速不一致，就会上、下翘曲，产生纵向间隙。挤压型材时，型材某一部位的金属流速略有差异时，也会产生间隙。当流速差较大时，就会产生弯曲；产生弯头；很严重时发生堵模。

横向间隙产生的原因：挤压“T”形型材时，当立边两侧流速不均时，就会形成横向间隙。挤压槽形型材时，由于悬臂不稳定，会产生弹性变形，引起底面产生横向间隙。各种典型间隙情况如图7-6所示。

图7-6各种典型间隙及修模方法

判断方法：将直尺或刀尺沿型材平面的纵向和横向平方，用塞尺进行测量判定其间隙大小。修模方法：间隙如果是由于工作带设计不合理引起的流速不均所致，修模时将流速快（产生凸起）的一侧工作带加以阻碍即可（见图7-6）。如果是由于模子弹性变形引起尺寸变小和平面间隙不合格，则可将悬臂部分的工作带作一斜角来解决（见图7-7）。

图7-7模孔弹性下塌及修模7.1.6尺寸不足

（1）金属充填不满引起尺寸不足如图7-8所示的LX625型材，挤压时型材宽度L和两端1及2处往往小于负偏差。图7-8型材尖角充不满引起尺寸不足

产生原因：一方面，是由于1、2两处靠近模子边缘，同时也距离挤压筒边缘较近，金属流动阻力大，易造成充不满模孔现象；另一方面，由于型材中间部位较厚，流速快，使1、2两处受较大拉力，将其拉细、拉薄。修模方法：在修模时可将1、2两处工作带减薄，或增大模孔尺寸，或采用局部润滑等方法。

（2）流速不均引起尺寸不足如图7-9所示的型材，在壁厚为6mm的立边，挤压时容易超负偏差，高度尺寸也容易小于负偏差。图7-9流速不均引起型材尖角充不满

产生原因：这主要是由于中间壁厚尺寸大，又处于挤压筒中心，金属流速快，对流动较慢的立边造成很大的拉应力。

修模方法：两立边模孔尺寸在高度和壁厚方向同时扩大。

（3）模孔弹性变形引起的尺寸不足如图7-10所示的具有深槽形的型材，挤压时模具悬臂部分发生弹性变形，使槽底和工字型材的立边壁厚尺寸变小。图7-10模孔弹性变形引起尺寸减小

产生原因：模子悬臂部分发生弹性弯曲变形，造成了槽形型材底部和工字型材立边的壁厚尺寸变薄。修模方法：在设计时可加大模具厚度，采用专用支承垫。修模时可将悬臂部分工作带修成外斜角。

（4）模孔下塌引起尺寸不足如图7-11所示，由于模孔强度不够引起模孔下塌，使型材尺寸超负偏差。图7-11模孔下塌引起型材尺寸减小产生原因：由于模具材料选择不当，热处理硬度偏低，或模具设计强度不够，在挤压时易引起模孔弹性下塌，使型材尺寸超负偏差。修模方法：将模孔工作带锉成外斜角，在挤压过程中发生弹性变形下塌后，正好使尺寸符合要求。

（5）模具弹性变形和整体弯曲引起中间尺寸变小如图7-12所示，挤压宽厚比大的带筋壁板时，由于模具产生大的弹性变形和整体弯曲，使模孔中间部分明显变小。图7-12壁板型材模孔尺寸修正

产生原因：挤压宽厚比大的带筋壁板、薄壁排材、扁宽型材时，模具产生了较大弹性变形，整体发生弯曲，使得中间部位下塌，尺寸变小。

修模方法：减慢中部流速，扩大中部模孔尺寸。根据型材宽度、宽厚比及合金性能的不同，中部模孔尺寸有时比边部大1.5~3mm。

（6）金属供应不足引起中部尺寸超负差如图7-13所示，挤压纯铝和软合金排材时，由于中部金属供应不足，引起制品中间部位下凹出现超负偏差。图7-13软铝合金排材模孔尺寸修正

产生原因：挤压纯铝和软合金排材时，由于中部流速过快，造成金属供应不足，引起制品中间部位下凹出现超负偏差。

修正方法：扩大中部模孔尺寸，使之呈凸形。7.1.7竹节如图7-14所示，挤压软合金排材及扁宽型材时，在其的表面上周期性出现的波浪形缺陷，通常称为“竹节”或“搓衣板”。

产生原因：由于模孔工作带过长，或锭坯温度过低所造成。在挤压过程中可听到“通”、“通”的声音，挤压杆也呈跳跃式前进。

修模方法：将工作带减薄或提高锭温。

图7-14型材表面的“竹节”缺陷7.1.8裂角如图7-15所示，在型材两壁相交的角部产生的裂纹。有内裂角和外裂角。图7-15型材的内裂角及修正

产生原因：是由于工作带棱角处过于尖锐，摩擦阻力大或挤压速度过快。

修模方法：将工作带入口处修一小圆角，或在易裂角处涂润滑油。7.1.9氧化色不同有些建筑铝型材，氧化上色后，型材尖角处的颜色与其他部位不一致（如图7-16a所示）。图7-16型材表面氧化色不一致

产生原因：由于模孔棱角处金属受到的摩擦阻力大，物理变形也较大，组织差异悬殊，造成氧化上色后，型材尖角处的颜色与其他部位不一致。

修模方法：将模孔棱角部位修成过渡圆弧或斜角（如图7-16b所示）。7.1.10综合形状缺陷两种以上缺陷。如图7-17所示的工字型材的侧弯与间隙综合缺陷。图7-17工字型材的侧弯与间隙缺陷

为了修正，可以采用两种方法：一是阻碍上面工作带“a”，二是加快下面的工作带“b”。如果仅考虑修理右上壁间隙不合格，可采用阻碍上面的工作带“a”的方法。但综合考虑到型材向右侧弯，显然右侧金属流速较慢，如果将“a”处阻碍，右侧金属流速将更慢，型材向右侧弯曲将更严重。因此，用加快下面工作带“b”处的流速是最合适的，既可以解决上面右壁间隙问题，又可以解决向右侧弯的问题。7.2空心型材的形状尺寸缺陷7.2.1四壁凹下如图7-18a所示。图7-18方管的四壁凹下及修模

产生原因：模子刚性不够，挤压时发生弹性变形使模芯下移，造成舌头上的实际工作带缩短，使内侧流速加快引起四壁凹下。如果仅一壁、两壁或三壁凹下，则可能是由于舌头与模孔工作带配合不良引起的流速不均造成的。（如图7-18b所示）。

修模方法：在上模和下模的结合面上加入适当厚度的垫片，然后从上、下模的外端面去掉与垫片相同的厚度，以保持模子总厚度不变。如果是一个壁凹下，则可将该处的舌头工作带加以阻碍，或在相应处减薄模子工作带。（如图7-18c所示）。7.2.2四壁外凸如图7-19a所示。图7-19方管四壁外凸及修模

产生原因：由于舌头工作带磨损出现凹坑，阻碍金属沿舌头表面流动，造成型材外侧流动速度大于内侧，引起四壁外凸。如果仅一壁、两壁或三壁外凸，也可能是由于舌头工作带与模孔工作带配合不当或舌头局部磨损所引起。如图7-19b所示。

修模方法：当型材壁厚尺寸偏小时，可将舌头工作带凹坑挫平，减小摩擦阻力。或将模孔工作带加以阻碍，使外部流速减慢。如果只个别壁外凸时，则应阻碍相应壁处的模孔工作带。7.2.3扭拧与弯曲如图7-20所示。图7-20方管的扭拧、弯曲及修模

产生原因：与平模挤压实心型材时的基本相同，主要是由于金属供给不平衡所引起的流速不均造成的。引起流速不均的原因除了工艺因素（锭坯加热温度不均等）外，模子工作带设计不合理、模孔排列不当和分流孔供给金属不平衡。如图7-20c所示是由于分流孔3、4面积不等；分流孔1、2面积虽然相差不太大，但孔2较孔1更远离中心，造成四孔的金属供给和摩擦阻力不相等。

修模方法：调整分流孔的面积及分布，即将4孔扩大，使其面积与3孔相当；将2孔向模子中心方向扩大，其与模子中心的距离及面积大小与1孔相当。如果扭拧和侧弯曲是由于工作带长短不一致引起的，则可修理工作带以加速或阻碍金属流动。7.2.4角变形如图7-21a所示。图7-21矩形管的角部变形及修模

产生原因：在挤压方管、矩形管或类似产品时，由于工作带不合适或其他原因，造成流速不均，有一侧流速稍快于另一侧，造成一侧受拉、一侧受压，使角度发生变化，甚至出现外凸内凹的间隙不合格等缺陷。

修模方法：准确判断属于哪一侧的问题，采取阻碍或加速的方法修正。如图7-21b所示，锉掉工作带的多余部分。7.2.5空心型材焊缝不合格

产生原因：（1）挤压比小。（2）挤压温度低。（3）焊合室面积小、高度低。（4）挤压速度过快或不均匀。（5）锭坯表面不干净。（6）挤压压余太短或清理不干净。（7）模腔和模桥有脏物。

采取措施：（1）在可能的情况下增大挤压比。（2）提高挤压温度。（3）扩大焊合室面积，增加焊合室高度。（4）降低挤压速度。（5）保持锭坯表面干净。（6）增大压余长度。（7）把模腔和模桥处清理干净。7.2.6角裂如图7-22a所示。图7-22方管的角裂及修模

产生原因：产生角裂的原因很多，除了如锭坯表面不干净，有油污，锭坯加热温度低，挤压速度过快等工艺因素外，模具设计是否合理也是一个重要的原因，如焊合室的面积和高度小，焊合室的体积与制品断面积之比太小，造成金属供应不足或形成的静水压力过小等，都会引起制品角部焊合不良或撕裂。

一般来说，焊合室的面积与制品的断面积之比应大于4，焊合角在30°左右为好，最大不要超过45°。焊合室的高度H一般由桥宽B来决定：

H=（Btg60°）/2

修模方法：首先检查和调整工艺因素，如还不能消除时，用砂轮打磨，扩大焊合室的面积和高度，并修理焊合角使之有利于焊合与金属流动。7.3挤压制品的表面缺陷7.3.1裂纹挤压制品的表面裂纹如图7-23所示。图7-23制品的表面裂纹

产生原因：裂纹的产生与金属流动不均匀所导致的局部附加拉应力大小有关。即，在挤压过程中，由于金属流动不均，导致制品外部受附加拉应力作用，内部受附加压应力作用。当这个附加拉应力超过制品表面金属的强度时，在制品表面就会产生裂纹。裂纹的产生与以下因素有关：（1）锭坯加热温度过高；（2）锭坯沿长度方向温度不均，由低突然变高；（3）挤压速度过快；

（4）更换合金时，未及时调整挤压速度；（5）多孔模挤压时，模孔排列太靠模子中心，或太靠挤压筒壁；（6）模孔工作带入口棱角太尖锐。减少裂纹的主要措施：

（1）制订并严格执行合理的加热和挤压规程；（2）合理设计、加工模具，精心修模；（3）采用挤压新技术、新工艺（等温挤压、锭坯梯温加热等）。7.3.2起皮、气泡产生原因：（1）挤压筒和挤压垫磨损超差；挤压筒和挤压垫尺寸配合不当；同时使用的两个挤压垫直径相差太大。（2）挤压筒和挤压垫太脏，粘有油污、水分和石墨等。（3）润滑油中含有水分。

（4）锭坯表面铲槽太多、太深，有气孔、砂眼、组织疏松等。

（5）更换合金时筒内清理不干净。（6）锭坯加热温度、挤压筒温度过高。（7）锭坯直径超过允许负偏差。

防止措施：（1）减小填充挤压变形量。（2）对锭坯进行梯温加热。（3）当挤压筒磨损超差时，应及时更换挤压筒内衬。保持挤压筒、挤压垫清洁。

（4）尽可能减少使用“条件锭坯”。

（5）控制合适的锭坯加热温度。

7.3.3划伤、磕碰伤产生原因：（1）模子工作带不光滑，多肉或少肉，或硬度小。（2）模子空刀处有棱角，空刀尺寸太小，不光滑。（3）出料台不光滑，导辊不转动，导路不光滑。（4）挤出制品与出料台上原有的制品之间划伤。

（5）多孔模挤压由于流速不均造成的划伤。（6）模孔裂边或裂角造成划伤。

防止措施：（1）及时检查和抛光工作带。（2）清理模子空刀、导路和出料台面。（3）位于出料台上的制品应及时拿走。（4）合理设计模具。7.3.4麻面型材表面上由许多麻点形成的缺陷，如图7-24所示。图7-24挤压制品表面的麻点形貌

产生原因：主要是模子工作带出口端粘金属所造成。当制品从模孔流出时，其表面会与工作带上所粘的金属发生局部粘结。由于制品是连续向前流动的，这种粘结过程只是瞬间发生的，会很快与制品表面撕开，然后又会与新到来的表面发生粘结，如此粘结→撕开→再粘结→再撕开，在制品的表面上出现了许多小麻点。

防止措施：

（1）增大工作带出口端空刀量。（2）模子工作带出口处保持较尖锐的角度，修模时避免修出圆角。（3）将模子工作带部分作成带有一定锥度的斜面，防止工作带出口端粘金属。（4）对模子工作带进行渗硼、渗氮等处理。（5）采用合适的挤压工艺制度，在生产中注意正确地光模、修模。7.3.5管材内表面擦伤挤压铝合金管材时，在挤出的管材内表面上，常常会产生一些擦伤缺陷，降低了管材质量，造成大量的废品。根据擦伤的形式和产生机制，可归结为四类：纵向直条状擦伤，螺旋纹状擦伤，石墨压入和点状擦伤。

（1）纵向直条状擦伤擦伤形貌如图7-25所示。图7-25纵向直条状擦伤形貌

纵向直条状擦伤是铝合金管材挤压中最严重、最多的一种擦伤缺陷。产生原因：

a

穿孔针不均匀粘金属。

b

穿孔针上抹油不均。

c

润滑剂质量不符合要求（如汽缸油有水分、闪点低、石墨质量不良等）。

d

润滑剂配比不当。

e

穿孔针抹油后至挤压的间隔时间太长。

f

挤压速度不均或太快。

g

硬合金的挤压温度过高。

h

穿孔针表面不光滑、硬度低，有损伤。

i

空心锭内孔质量差。预防措施：

a对穿孔针表面进行抛光、渗硼、渗氮等处理，提高其表面光洁度和硬度。

b穿孔针使用前严格检查表面质量，使用过程中加强修针。

c提高空心锭的镗孔质量。d使用质量合格的润滑剂，并尽可能将润滑剂均匀地涂抹在穿孔针上，涂油后尽快挤压。

e采用合适的挤压温度和挤压速度。

f在不影响锭坯装入挤压筒的前提下，尽可能减小锭与筒的间隙，避免涂有润滑剂的穿孔针从锭坯内孔穿过时，润滑剂被锭坯端面刮掉。

（2）螺旋纹状擦伤

其形貌如图7-26所示。图7-26管材内表面螺旋纹状擦伤形貌

产生原因：

a、空心锭镗孔后内表面车刀痕太深，或刀痕虽然不深但刀花不良、不光滑，这是造成管材内表面螺旋纹状擦伤缺陷最主要的原因，如图7-27所示。

b、润滑剂粘度太大。

c、润滑剂配比不当，石墨太多。

预防措施：提高锭坯内孔的镗孔质量是消除螺旋纹状擦伤的根本措施；采用合适配比的润滑剂；采用较低的填充挤压速度。

正常刀痕