前言 铝合金管材热挤压时，在内表面常常产生一种称作擦伤的缺陷，破坏了内表面金属的连续性，即使通过冷加工仍然无法根本消除，严重时甚至会将管材内表面擦裂，给产品质量带来不利影响。因此，这一问题成了铝加工界急待解决的“老大难”问题，需要相关企业给以足够重视。
1.铝合金管材的特点
铝合金管材按品种不同可分为有缝管和无缝管。无缝管材按其壁厚和生产方式又可分为厚壁管和薄壁管，通常采用的生产方式见图有缝管材的主要生产方式有两种，一种是利用分流组合模热挤压生产，包括连续挤压法；另一种是利用铝板带焊管法生产，而无缝管材的生产是研究的重点。厚壁管材通常是由热挤压法直接生产成品，薄壁管材则是通过热挤压生产出毛坯，然后经冷轧或冷拉生产成品。即无缝管材生产中，无论是薄壁管材还是厚壁管材，通常都需经过热挤压工序。
2. 管材内表面擦伤的形式
2.1 直条状擦伤
这类擦伤的方向与挤压方向相同，这主要是铝合金管材挤压温度通常较高，挤压时挤压针与铝发生相对运动，由于变形热、摩擦热的作用，挤压针与铝接触的表面温度还要高在高温高压的条件下，金属变形过程及摩擦状态复杂，润滑条件恶劣，造成了挤压针表面粘铝，针上的粘铝与管材表面的金属铝产生摩擦，从而造成管材内表面擦伤。之所以会发生粘铝，一方面与铝本身的特点有关，也与挤压针的表面粗糙度有关。铝晶体为面心立方晶格，有较多的滑移系，塑性变形时有利于通过塑性粗糙化过程与相接触的表面在几何外形上吻合。由于铝的硬度较低，粘着的质点不易被拉开，从而利于粘铝的发展。而挤压针表面从宏观上看是光滑的，但从微观上看是凹凸不平的，存在着微凸体，在挤压过程中，当接触面上局部出现干摩擦时，在高温下硬度很低的铝将被压入到硬度高的针表面微凸体的峰谷中，在铝的变形流动过程中，这种微凸体的凸峰对接触面上的铝的流动起阻碍作用。
2.2螺旋状擦伤
这是一种有规律的，呈螺旋线状分布的擦伤，由于擦伤轨迹在管材表面上像龟鳞状的小毛刺，故也称作鱼鱗状擦伤。这种缺陷的产生，主要与空心铸锭的内孔表面状况不良有关。镗孔过程中，镗屑与铸锭基体的分离过程实际上也是塑性变形过程因此，刀刃的光滑和锋利程度，镗削的深度，进刀量等对内孔表面质量的影响很大。而铸锭内孔表层金属在挤压过程（主要是镦粗变形）中，铸锭内孔表面层的金属在向挤压针表面径向流动时，各部位所处的应力应变状态不同，其流动速度也不同。位于刀痕槽顶部的金属，在向挤压针方向产生径向流动的同时，还向刀槽方向产生纵向流动；而位于刀痕槽底部的金属，由于受其周围金属的影响，只能向挤压针方向产生径向流动，因此在镦粗变形过程中，刀痕槽底部金属的径向流动速度大于刀痕槽顶部金属的径向流动速度。随着镦粗过程金属径向流动的继续，刀痕槽深度逐渐变浅，宽度也逐渐减小。由于采用润滑挤压针的工艺，在镦粗变形过程中，铸锭内孔表面刀痕顶部的金属首先与挤压针表面的润滑剂接触。随着变形的进行，润滑剂受压力，沿着挤压针表面流向未被金属和润滑剂充满的深刀痕槽中，使得刀痕槽部位与挤压针表面之间的润滑剂增多。在正常挤压阶段，随着金属向模孔流动，与挤压针接触的表面层金属沿针尖部位表面展开，刀距拉长，刀痕槽变浅，有一部分润滑剂从中被挤出，而仍有一部分润滑剂留在其中，并沿着被拉长的刀痕呈螺旋状分布在管材内表面上。从而形成了螺旋状擦伤。
2.3点状擦伤、石墨压入
铝合金管材润滑挤压时，通常采用石墨和汽缸油按一定比例均匀混合后来润滑挤压针。但实际生产中往往是操作者根据经验，估计重量来配制润滑剂，有时难免会使石墨含量过高。若混合后搅拌不均匀，易出现较多大的石墨团块，当含有未搅拌散的石墨团块的润滑剂涂抹到挤压针上时，由于高温作用，汽缸油挥发，使石墨团块突出在针表面上，造成针表面的润滑油膜厚度不一致。随着镦粗过程金属径向变形流动，铸锭内孔表面层金属首先与凸起的石墨团块接触，受到阻碍。由于石墨具有较高的抗压性能，而铝在高温下的硬度很低，受到阻碍的一部分金属不能正常流动，在铝与石墨接触的部位石墨团块被压入了铝中。到正常挤压过程时，金属将沿挤压针表面产生纵向流动，在润滑层中出现剪切变形。由于石墨的抗剪切强度很低,石墨团块沿接触表面被剪断，一部分同其他润滑剂一起留在挤压针表面，而被剪下的一部分则随变形金属向模孔方向流动，在挤出管材的内表面形成了较严重的片状、条状及带状石墨压入。即使搅拌比较均匀，石墨也会以小的团块分布在汽缸油中，在挤出管材的内表面上出现较密的分布均勻的点状擦伤、石墨压入。
3.减少减少管材内表面擦伤的措施
3.1直条状擦伤
在挤压针的表面层易形成嵌入式固溶体，可以提高其表面硬度和抗磨损性能，阻碍铝元素向针表面层扩散，从而减少挤压针粘铝造成的直条状擦伤；控制挤压速度。挤压速度越快，变形热、摩擦热等不易散失，由于热效应，使接触面上的温度升高。而扩散系数随温度的升高而增大，因此挤压速度快，利于铝与挤压针铁原子的扩散，造成挤压针粘铝，进而产生擦伤；采取有效的工艺润滑可减少铝与挤压针表面的直接接触，减少挤压针粘铝。而在涂油操作时，应尽量涂抹均勻，且尽可能缩短涂油后到挤压的时间间隔。否则会使涂抹的润滑剂燃烧，降低润滑效果。此外还应注意润滑剂中不应有金属屑、沙石等杂物。
3.2螺旋状擦伤
提高铸锭内表面镗孔质量。选择不同镗孔质量的铸锭挤压管材进行对比试验，当镗孔质量较好，刀痕很浅而光滑时，一般很少产生螺旋状擦伤，而粗糙刀痕更容易产生重的螺 旋状擦伤；降低挤压时的镦粗速度。镦粗速度太快，金属纵向流动加快，不利于刀痕槽底部金属的径向流动，若刀痕槽气深,进人刀痕槽中的润滑剂也容易被封闭在其中，而使螺旋状擦伤加重，且较低的镦粗速度还可以减少管材前端的偏心。
3.3点状擦伤、石墨压入
按规定比例配制润滑剂。对于不同合金采用不同的配制比例。如挤压硬合金时，石墨含量可适当高一些；挤压软合金时，应适当减少石墨的含量。因为当变形金属的硬度较低时，在高温高压下，挤压针表面上的石墨团块易压入金属中，从而易在挤出管材上形成较严重的石墨压入，这就是同等条件下软合金比硬合金更易产生石墨压入的原因。在向汽缸油中加入石墨时，应边加入边搅拌。由于汽缸油粘度较大，寒冷季节配制时应将汽缸油适当加热，以增加流动性，利于搅拌均匀。
4.减少减少管材内表面擦伤的措施
4.1穿孔针柔性连接方式选择及结构设计
为了保证挤压过程中穿孔针和挤压模能够自适应和自调整，二者之一必须与设备柔性连接，挤压模与挤压筒存在配合关系，挤压模的柔性连接需要庞大的挤压筒系统柔性连接，不容易办到，挤压针的柔性连接是唯一选择。
4.2挤压工艺润滑研究
需要对管锭内外表面、挤压筒内表面、挤压模工作面和穿孔针进行工艺润滑，主要研究内容有：不同位置润滑剂的选择，管锭内外表面处理方式，润滑剂施加方式。
不同位置润滑，由于施加的现场操作环境不同，需要选用不同的润滑剂，其中高温润滑脂、润滑油，水基胶体石墨，油性二硫化钼，超低温玻璃粉均是可选择的范围，需要针对不同的工艺要求，通过试验确定。
4.3模具结构研究
必须通过试验，确定何种模具结构更有利于管锭在全润滑挤压过程中的均匀流动，可选的模具结构有锥模和流线模，其中锥模更有利于工艺润滑，而流线模更有利于均匀流动，模具采用何种结构以及具体的尺寸参数需要通过试验确定。
4.4管锭的梯温均匀加热工艺研究
管锭周向温度越均匀，就越有利于均匀流动，是保证尺寸精度的必要条件，保证管锭加热均匀性的方法有管锭旋转和合理布置加热元件，需要针对现场加热炉的具体情况进行改进。
管锭的梯温加热也有利于实现精密热挤压，温度分布区间、梯度大小范围均需要试验确定。
结语 使用空心铸锭润滑挤压针挤压铝合金管材时，容易产生内表面擦伤。主要表现为直条状擦伤、螺旋状擦伤、石墨压入及点状擦伤。而且各种擦伤的影响因素有些相互交叉，为彻底解决造成了较多困难。因此，需要针对危害给出解决措施，减少企业损失，有效提高铝合金管制的使用质量。
