淺談鋁合金鑄錠銑面缺陷及其控制措施

李國良，張 闖，王世超

（河南中孚實業(yè)高精鋁公司，河南 鄭州 451200）

鋁合金扁錠在鑄造生產(chǎn)過程中，表面存在著錠尾彈跳裂紋、錠面夾渣、疏松、皺褶、表面縮孔氣孔、偏析瘤、冷隔等缺陷，只有通過機械加工銑削的方法去除來保證鑄錠的表面質量，如不能有效的去除或減少上述缺陷，鑄錠后續(xù)軋制過程中板帶材會產(chǎn)生裂邊、裂紋、起皮、夾渣、斷帶等缺陷，在下游客戶使用過程中，更會出現(xiàn)材料拉裂、破損等殘次品，特別是常見的3104易拉罐材料，后續(xù)通過沖壓機沖壓變形過程中出現(xiàn)斷罐、漏罐等，嚴重影響客戶使用，因此，鑄錠的表面缺陷消除異常重要。

1 鋁合金鑄錠銑面設備配置

目前，國際上較為著名的銑面機品牌有日本SNK、德國SMS（Meer）等,鑄錠銑面機有各種形式：按照一次銑面能力可分為雙面銑、單面銑；按照鑄錠銑面時的位向，又可分為臥軸式和立軸式。

銑面機同時配備了鑄錠運輸輥道、鑄錠翻轉機、碎屑機、風機、旋風分離器、鑄錠測量系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、銑刀潤滑系統(tǒng)等。而鑄錠在銑削加工中，根據(jù)合金牌號、生產(chǎn)工藝要求、下游工序配套設備要求等對其進行兩面銑、六面銑、八面銑。

2 鋁合金鑄錠的外形測量及銑面量的確定

鋁合金鑄錠宏觀上來看是規(guī)整的六面體或八面體，但實際上表面的氧化皮是凹凸不平的、整體上鑄錠也存在一定的凹度或凸度，這些都影響鑄錠銑面時的參數(shù)設定。為了更準確的、微觀上知道鑄錠的表面情況，較為先進的銑面機上都有配備了鑄錠外形測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)多采用激光掃描測量的方式，在鑄錠進入銑床床身后，測量系統(tǒng)對鑄錠整體進行掃描，準確的確定鑄錠表面高低點，計算出加工前鑄錠的寬度和厚度，并進一步根據(jù)測量和計算結果求出鑄錠表面的不平整度和切削深度，并且由此計算出銑削后的鑄錠的寬度和厚度。如圖1所示。

圖1 鑄錠外形測量值和銑面切削深度的關系

3 鑄錠銑面后表面缺陷產(chǎn)生原因及控制改善措施

3.1 鑄錠表面裂紋、氣孔、夾渣

產(chǎn)生原因：銑面后鑄錠存在裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，這些缺陷均為鑄錠的鑄造缺陷，且對下游工序的使用影響較大。

控制措施：為了消除這些缺陷，鑄錠需經(jīng)過加鋸加銑的方式來處理這些缺陷，會產(chǎn)生過多的廢料，造成金屬損失、能耗增加，根本上解決這些缺陷需要從鑄錠的鑄造環(huán)節(jié)進行改善，控制鋁液的精煉時間、鑄造速度、鑄造溫度、冷卻水流量等參數(shù)在合理的范圍內。

3.2 鑄錠表面氧化皮未消除

產(chǎn)生原因：鑄錠銑面后氧化皮未消除主要出現(xiàn)在鑄錠引錠頭端，常存在于鑄錠側面，少數(shù)存在于鑄錠大面，造成該缺陷是由于鑄錠在鑄造初始階段的冷卻水流量、鑄造速度、結晶器金屬液位、結晶器填充高度等多個參數(shù)不穩(wěn)定造成的引錠頭端翹曲。

控制措施：鑄錠大面氧化皮銑面后未消除的缺陷，在下游工序板帶材的軋制過程中會造成帶材起皮、斷帶、軋輥硌傷等多種問題，所以該缺陷必須經(jīng)過二次銑面徹底消除后方可放行；鑄錠側面氧化皮銑面后未消除的缺陷，由于在下游工序軋制過程中帶材會經(jīng)過切邊，該缺陷通常情況下可直接放行，但是，側面過多的氧化皮會在板帶材的軋制過程中脫落至帶材表面引起少量壓入性起皮，所以該缺陷也不可忽視；鑄錠的引錠頭端翹曲問題無法徹底消除，只能在鑄錠鑄造過程中根據(jù)經(jīng)驗不斷的優(yōu)化參數(shù)減少翹曲量。

3.3 鑄錠表面油污

產(chǎn)生原因：鑄錠銑面后表面油污主要是因為設備本體油污過多，造成在銑面過程油污滴落至鑄錠表面引起的污染，該缺陷會在鑄錠加熱時引起表面油斑，進而在后續(xù)軋制過程中形成帶材表面缺陷。

控制措施：制定銑面機清潔生產(chǎn)標準，對銑面機定期清理避免設備本體油污聚集；對銑面后鑄錠表面的油污一定要使用專用清洗油及時清理，避免帶入下游工序。

3.4 鑄錠錠面劃傷、粘鋁

產(chǎn)生原因：鋁合金鑄錠銑面機銑刀多采用硬質合金鎢鋼刀片，長期使用造成刀片磨損、粘鋁從而進一步引起鑄錠銑面后表面劃傷、粘鋁缺陷，此外，切削液潤滑量不足問題也會引起該缺陷。錠面劃傷、粘鋁缺陷在下游工序軋制過程中會造成帶材表面起皮，影響客戶使用，所以該缺陷在鑄錠銑面時必須消除。

控制措施：生產(chǎn)過程中需停機檢查銑刀磨損情況、粘鋁狀態(tài)和切削液潤滑系統(tǒng)運行情況，保證銑刀無明顯大塊粘鋁，正常銑面過程中無明顯鋁屑飛濺，切削液流量正常，噴嘴角度、距離可保證切削液有效潤滑至銑刀表面。

3.5 鑄錠表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平

產(chǎn)生原因：鑄錠表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平等缺陷主要是因為銑刀位置未調整到位引起的，因為鋁合金扁錠銑面機單次加工量較大（20mm～30mm），刀片分為多層，若每層間的間隙偏差較大，輕則造成鑄錠銑面后表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平的產(chǎn)品缺陷，重則還會造成設備運行中刀片異常損耗、刀片破裂、設備損壞事故等。

控制措施：將銑面機刀盤銑刀以標準要求調整至合適的位置，每層刀片根據(jù)使用過程中的作用不同保證其水平誤差?，F(xiàn)以日本SNK MS-26型鋁合金鑄錠銑面機銑刀校驗標準為例做簡要說明：主銑刀盤共有銑刀20把，其中粗刀（R1）12把、粗刀（R2）6把，精刀（F）1把、半精刀（S）1把，粗刀R2刀片位置距離加工完畢的鑄錠表面尺寸約為13mm～15mm，粗刀R2主軸中心距直徑為Φ2622.55mm，該刀片主要用于生產(chǎn)過程中鑄錠需要較大加工量時的銑削；粗刀R1主軸中心距直徑為Φ2590.80mm，影響鑄錠最終的表面平整度，與最終的銑面質量關系較大，所以校驗精度要求較高，粗刀R1=R2+(13-15)mm，保證所有R1的整體長度誤差在0.15mm之內，其水平誤差在±0.1mm之內；半精刀S主軸中心距直徑為Φ2568.45mm，影響鑄錠最終的表面質量，安裝時使用同一水平基準的百分表測量半精刀S與粗刀R1間的距離（應將12把粗刀R1中最低的一把粗刀作為依據(jù)），保證半精刀S和粗刀R1間的距離為0.3mm～0.55mm；精刀F主要用于生產(chǎn)過程中鑄錠表面的精加工，確保最終的鑄錠表面質量，保證精刀F和半精刀S間的距離為0.08mm～0.2mm。經(jīng)過標準位置校準的銑刀，可有效保證鑄錠銑面后粗糙度Ra≤1.0μm（新刀狀態(tài)下可達0.15μm以下），表面平行度≤0.2mm/m。

4 結語

鋁合金鑄錠銑面后的缺陷主要有鑄錠鑄造時的自身缺陷和后期加工中的銑面缺陷，這些缺陷在不同程度上對后續(xù)板帶材的加工及下游客戶的使用都有影響，作為鋁加工鏈條的第一道工序，只有保證了鑄錠的銑面質量，打牢基礎，才能進一步保證后續(xù)加工的產(chǎn)品質量。