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　　全文：

　　0 序言

　　XX公司在制造6060-T5壓塊鋁型材時，經熱擠壓、在線水淬、矯直、鋸切、時效、檢測、包裝，備貨至顧客處精切、機加工、研磨去毛刺、清洗、備貨，終端顧客裝配、閃電沖壓、水檢。在水檢時辨認出個別鋁型材側表層出現外泄。為了弄清外泄的原因，對沖壓瑕疵件（以下簡稱瑕疵件）進行宏觀經濟無腺分析、低倍組織機構檢查和、機械操控性試驗和造影組織機構檢查和及分析，以確定其瑕疵的性質和產生的原因，以便在制造中避免此類瑕疵。

　　1 瑕疵件分析操作過程

　　1.1 宏觀經濟無腺分析

　　圖1為瑕疵件的宏觀經濟無腺照片，沖壓件外泄邊線位于內腔底部，對泄露邊線進行滲入檢測后，檢視到一條長度約為5mm裂縫類瑕疵，如箭頭右圖。

　　a 滲入檢測前 b 滲入檢測后

圖1 送檢待測宏觀經濟無腺

　　1.2 低倍檢視

　　鋁型材切面和側表層經強混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時間后的低倍組織機構特點如圖2、圖3右圖。沖壓件粘毛口的切面待測的低倍組織機構特點如圖4右圖。

　　從圖2能窺見，鋁型材助松孔隙細小、四面孔隙粗大，外表層孔隙較粗大，孔隙度為M-12.5級。從圖4能窺見，沖壓區右側的孔隙體積顯著比右側孔隙體積大，結合顧客的沖壓工藝，可知沖壓時的主熔化挖仔莊右側外表層，助焊劑依靠基體傳導的熱量熔化，進而將外接管沖壓在工件上。右側基體在沖壓操作過程中長時間熔化，其孔隙體積顯著高于同側基體。

　　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 鋁沖壓地區切面孔隙無腺

　　1.3 機械操控性

對瑕疵件的邊沿粗晶區和助松分別制取中國重汽待測（采樣邊線參考圖2），操控性試驗結果如表1。

　　表1 機械操控性對照

　　表1說明，邊沿粗晶區的強度小于助松約30MPa，邊沿粗晶導致鋁型材操控性不均。

　　1.4 造影組織機構分析

　　在滲入檢測辨認出裂縫的邊線制取金相待測，組織機構無腺如圖5～圖8右圖。可見，微裂縫呈沿晶走向，部份微結構邊線能檢視到微結構過燒后呈現的熔融形態，許多微結構顯著已經裂開，部份三叉微結構處形成較大的間隙，說明該地區受高溫出現了過燒。

　　圖5 鋁沖壓組織機構無腺 200X 圖6 組織機構無腺 400X

　　圖7 鋁沖壓組織機構無腺 1000X 圖8 組織機構無腺 1000X

　　2 實驗方法與校正

　　2.1 討論

基于上述分析操作過程，同時因鋁合金的導熱系數、比熱容等都很大。沖壓加工時必須采用能量集中、功率較大的熱源，因此沖壓熱處理可強化的鋁合金時，沖壓林宏吉使溝槽附近地區的操控性變壞。初步得出結論：鋁型材切面中部孔隙細小，四面孔隙粗大，外表層孔隙較粗大。進而顧客閃電沖壓加工時出現瞬態高溫，較容易誘發外表層粗晶地區出現過燒并沿微結構開裂。

　　XX公司希望在滿足國家標準的條件下通過對成份進行適度調整、恰當控制，增加熔解減緩原素Mn、Cr和Ti的占比來提高熔解的溫度、減緩孔隙長大，進而達到孔隙明晰的目的。

　　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（以下簡稱試作件）的成份與瑕疵件的成份對照如表2。

表2 6060鋁合金成份

　　2.2.1 試作件低倍組織機構檢視

　　試作件切面經強混和酸水溶液常壓下Sonbhadra適度時間后的低倍組織機構特點如圖9，從圖2 沖壓件（切面孔隙無腺）與圖9的對照檢視中能窺見: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 機械操控性

　　對試作件的邊沿足部和助松分別制取中國重汽待測（采樣邊線參考圖9），操控性試驗結果如表3。

　　表3 機械操控性對照

　　表3說明，試作件結權和助松的機械操控性已無顯著差別，結合表1及圖9，可推斷出通過對成份的適度調整，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 試作件造影組織機構分析

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沖壓裂縫的相同邊線制取金相待測，其造影組織機構如圖10～圖12。

　　從圖10～圖12中未辨認出沿晶開裂現象，且試作件造影組織機構未辨認出復熔共晶球、微結構局部復熔加寬和復熔三角形。故判定其造影組織機構無過燒、沿晶開裂瑕疵。

　　圖10 6060沖壓組織機構無腺 200X

　　圖11 組織機構無腺 400X

　　圖12 6060沖壓組織機構無腺 1000X

　　3 實驗結果分析

通過以上對照實驗分析，適度提高Mn、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化合物彌散質點對熔解孔隙長大起阻礙作用。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，成為結晶時的非自發核心，起明晰鑄造組織機構和溝槽組織機構的作用。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大操作過程。

　　4 結論

用戶采用XX公司制造的6060-T5壓塊鋁型材在沖壓后出現外泄現象。通過對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象。適度提高Mn、Cr和Ti的含量能夠提高熔解溫度，減緩熔解孔隙長大，進而達到明晰孔隙的目的。鋁型材孔隙明晰后，操控性更均勻，沖壓處理的熱效應不足以誘發孔隙明晰后的鋁型材出現過燒、沿晶開裂。