在铝型材挤压过程中，沿着挤出方向，在挤出铝型材产品的表面上产生纵向连续的线条，称之为模痕。模痕的外观如图1所示。
模痕产生的原因来自于挤压模具本身、铝型材挤压工艺及材料三个方面。在模具方面，挤压模具工作带的光洁度、加温工艺及工作带长短均会对模痕产生影响。工作带未抛光或抛光效果不好的模具，在挤出产品的表面会产生模痕，如图2所示；模具在长时间生产后，通过反复加温及抛光，模具工作带基体受损或氮化层剥落，会导致模痕的产生，需要重新氮化及抛光后再投入使用；模具加温时间过长、温度越高，会使模具工作带氧化或发生部分退火使强度降低（俗称“红包”），也会导致模痕的产生；此外，模具工作带越长，在挤出过程中摩擦时间也越久，会使工作带粘铝，导致挤出铝材的表面变粗，甚至产生模痕。
在挤压工艺方面，挤压温度越高，铝合金的粘度增加，会使挤出产品表面产生模痕的几率增加，同时，挤压速度过快也会导致模痕产生。在挤压5×××合金与7×××合金管材的时候，因材料的合金含量高，在挤压模具工作带的出口部位极易析出少量颗粒状的硬质化合物相（图3），使产品表面产生模痕，这种模痕多数情况下是不规则的，非连续的。模痕产生的因果图见图4。
<!--[if !supportLists]-->2、 <!--[endif]-->防止模痕产生的办法
通过对模痕产生原因的分析，我们可以试着分析防止或减少模痕产生的办法（表1）。
模痕产生的原因来自于挤压模具本身、铝型材挤压工艺及材料三个方面。在模具方面，挤压模具工作带的光洁度、加温工艺及工作带长短均会对模痕产生影响。工作带未抛光或抛光效果不好的模具，在挤出产品的表面会产生模痕，如图2所示；模具在长时间生产后，通过反复加温及抛光，模具工作带基体受损或氮化层剥落，会导致模痕的产生，需要重新氮化及抛光后再投入使用；模具加温时间过长、温度越高，会使模具工作带氧化或发生部分退火使强度降低（俗称“红包”），也会导致模痕的产生；此外，模具工作带越长，在挤出过程中摩擦时间也越久，会使工作带粘铝，导致挤出铝材的表面变粗，甚至产生模痕。
在挤压工艺方面，挤压温度越高，铝合金的粘度增加，会使挤出产品表面产生模痕的几率增加，同时，挤压速度过快也会导致模痕产生。在挤压5×××合金与7×××合金管材的时候，因材料的合金含量高，在挤压模具工作带的出口部位极易析出少量颗粒状的硬质化合物相（图3），使产品表面产生模痕，这种模痕多数情况下是不规则的，非连续的。模痕产生的因果图见图4。
<!--[if !supportLists]-->2、 <!--[endif]-->防止模痕产生的办法
通过对模痕产生原因的分析，我们可以试着分析防止或减少模痕产生的办法（表1）。
| 影响因素 | 解决办法 | |
| 1 | 挤压模具 | <!--[if !supportLists]-->① <!--[endif]-->建立模具抛光合格的基准，日常模具抛光工作依据基准执行； <!--[if !supportLists]-->② <!--[endif]-->模具设计时，选取合适的工作带长度，在产品尺寸的稳定性与挤出产品表面质量上找到平衡点； <!--[if !supportLists]-->③ <!--[endif]-->建立模具依据生产量的氮化制度，按时氮化模具； <!--[if !supportLists]-->④ <!--[endif]-->严格执行模具加温工艺，防止模具过烧； |
| 2 | 挤压工艺 | <!--[if !supportLists]-->① <!--[endif]-->在满足淬火要求及焊合质量的情况下，尽可能降低挤压温度，高温挤压对材料表面没有好处； <!--[if !supportLists]-->② <!--[endif]-->挤压速度要根据不同的合金及产品要求，在生产过程中调试，找到最佳挤压时间； |
| 3 | 挤压材料 | 挤压高合金含量的材料时，可以采取给挤压模具充氮降温的方式，降低模具温度，减少合金相在工作带出口析出； |
表1：模痕产生的防止办法
<!--[if !supportLists]-->3、 <!--[endif]-->模痕深度的测量办法
选用一段表面有模痕的产品，采取两种测量方法对模痕深度进行测量对比，测量方式、过程及结果如下：
3.1用显微镜测量产品截面模痕深度
图5：镶样测量模痕深度流程图
测量结果：模痕深度34um；
图6：光学显微镜测量模痕深度结果
3.2用粗糙度仪测量模痕深度
测量结果：模痕深度32um
图7：粗糙度仪测量模痕深度结果
3.3两种测量方法及优劣点对比
<!--[if !supportLists]-->3、 <!--[endif]-->模痕深度的测量办法
选用一段表面有模痕的产品，采取两种测量方法对模痕深度进行测量对比，测量方式、过程及结果如下：
3.1用显微镜测量产品截面模痕深度
图5：镶样测量模痕深度流程图
测量结果：模痕深度34um；
图6：光学显微镜测量模痕深度结果
3.2用粗糙度仪测量模痕深度
测量结果：模痕深度32um
图7：粗糙度仪测量模痕深度结果
3.3两种测量方法及优劣点对比
| 测量方法 | 测量结果 | 优点 | 缺点 |
| 镶样投影 | 34um | 能清楚观察到模痕的截面形貌 | 直接切断后模痕不可见，必须要镶样、抛光后才可以测量，速度慢，效率低 |
| 粗糙度仪 | 32um | 测量速度快，效率高 | 对粗糙度仪针头的精密度要求高，针尖测量角越小结果越准确 |
| 在实际生产中，可以用粗糙度仪直接测量模痕深度，提高测量效率。 | |||
表2：两种模痕深度测量方法优缺点对比
<!--[if !supportLists]-->4、 <!--[endif]-->阳极处理与机械抛光对模痕的消除程度
模痕在挤压过程中不可避免，但并不是所有表面有模痕的产品都不能接受，通过后段的机械抛光或阳极处理工序，模痕对产品外观的影响可以减轻，同时一些轻微的模痕可以去除掉。选取同一批次挤压的产品3pcs，通过抛光、阳极处理后测量模痕深度，与挤压材进行对比，结果如表3所示：
<!--[if !supportLists]-->4、 <!--[endif]-->阳极处理与机械抛光对模痕的消除程度
模痕在挤压过程中不可避免，但并不是所有表面有模痕的产品都不能接受，通过后段的机械抛光或阳极处理工序，模痕对产品外观的影响可以减轻，同时一些轻微的模痕可以去除掉。选取同一批次挤压的产品3pcs，通过抛光、阳极处理后测量模痕深度，与挤压材进行对比，结果如表3所示：
| 模痕深度 | 深度5-7um | 深度2-3um | 深度4-5um |
| 说 明 | 有轻微手感，外观看上去较为明显，是本公司阳极氧化料的最大可接受程度（即符合内控外观三级标准） | 采用麻轮抛光，抛光后模痕变细，外观看上去清晰可见，再通过阳极处理后，基本上可以完全除去掉 | 挤压材直接阳极氧化（未抛光），虽然模痕深度并未明显减小，但模痕外观变得模糊，符合绝大部分客户对氧化料外观要求 |
表3：挤压材、阳极处理、机械抛光模痕深度与形貌对比
当模痕深度在8um以上时，用手触摸有明显手感，普通阳极处理就无法消除模痕对产品外观的影响。由此可见，阳极处理对模痕的消除程度是有限的，只有当模痕深度在7um以下时，普通阳极处理可以基本消除表面模痕对产品外观的影响。如果工序中设计有机械抛光工序，则挤压材的模痕深度可以允许放宽至10um左右。
小结：模痕是挤压缺陷之一，对产品外观有不良的影响。但模痕是可控的，通过对模具设计、模具使用的管理，对挤压工艺的改善，是可以将模痕发生的严重程度降低到最小。同时，通过对不同深度的模痕进行测量，再进行后段的阳极氧化与抛光试验，可以建立不同品质要求的挤压材模痕深度的外观限度标准，对挤压材外观判定起到有效的指导作用。
当模痕深度在8um以上时，用手触摸有明显手感，普通阳极处理就无法消除模痕对产品外观的影响。由此可见，阳极处理对模痕的消除程度是有限的，只有当模痕深度在7um以下时，普通阳极处理可以基本消除表面模痕对产品外观的影响。如果工序中设计有机械抛光工序，则挤压材的模痕深度可以允许放宽至10um左右。
小结：模痕是挤压缺陷之一，对产品外观有不良的影响。但模痕是可控的，通过对模具设计、模具使用的管理，对挤压工艺的改善，是可以将模痕发生的严重程度降低到最小。同时，通过对不同深度的模痕进行测量，再进行后段的阳极氧化与抛光试验，可以建立不同品质要求的挤压材模痕深度的外观限度标准，对挤压材外观判定起到有效的指导作用。
发表评论