铝型材挤压生产过程中对温度控制的一些心得
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    一般而言,工业铝型材的产能主要由挤压速度决定,而影响挤压速度主要有四个因素,一是挤压机的吨位,吨位高速度自然较快;二是模具设计的合理性;三是原材料的物理特性;此三项我们是没有办法改变的,是有决定挤压速度的最后一项--温度是我们可控制的,下面,我就这方面谈谈我个人的心得。

     

    我们都知道温度对挤压型材表面质量影响很大,所以,每道工序的温度均需要严格的把控,马虎不得。需要控制的地方包括挤压时的温度及挤压时摩擦所引起的上升温度,盛锭筒的温度,模具的温度,铝棒的温度,热处理的温度(包括:均质化处理的温度、固溶热处理(淬火)的温度、时效的温度和退火的温度)等一系列的温度。挤压是一套讲究团队配合的工作,每一步都需要严格把关, 东莞市德盈铝制品幸运飞艇对这方面做的很到位,我们的工艺员对温度的变化以及温度的变化给型材带来的影响都做有详细的记录,经过多年的经验累计,摸索出了一套最适合我们的生产工艺,制定出一套行之有效的作业标准并严格执行,以保证我们的产品质量稳定可靠。

     

    先说说模具温度的控制及影响,挤出形状由模具决定,它的质量好坏将直接影响挤压出来型材表面质量的好坏。模具及相关的器具在挤压之前要进行加热处理,其加热必须在挤压开始前完成,并在挤压的过程中保持特定的温度,这样做是为了减少挤压过程中的热应力及热疲劳,同时减缓模具在挤压过程的冷却速度,从而减少变形抗力和模具的负荷,延长模具的寿命。一般的情况下,模具在上机前要放到模具加热炉里面加热到427℃以上,持续加热1.5到5个小时不等。平板型(flat)模要加热2个小时以上;空心模则要加热4个小时以上。

    若是体积比模具大两倍的模具支撑块未加热,那么支撑块也会成为模具的散热片,使加热的效果大打折扣。若是加热的温度低于427℃,则容易产生断裂现象或需要用特殊的合金铝棒来制造所需要的挤压形状。但模具加热的温度也不是说越高越好,高了则会使其硬度降低而产生氧化物,氧化物一般发生在受力面。

    盛锭筒如果加热得不均匀就会产生较大的热应力,热应力简单来说就是由于热量分布的不均匀所引起的膨胀压力的不均匀。热应力是有害的,当热应力超过盛锭筒所能承受的最大应力时就会造成盛锭筒破裂。所以,对盛锭筒的加热,时间一定要足够,梯度式升温,每小时温度的增加幅度不可以超过37℃,而且每升到一个新的温度都要保温一定的时间,切不可急于求成。目前比较常见的做法是,先把盛锭筒逐步加热到加热232℃后保温8个小时,然后在开始挤压前温度到达427℃时再保温4个小时,确保盛锭筒整个筒体温度分布均匀,其内部的热应力也充分消失,这时就可以开始挤压了。为了得到最佳的挤压效果,在挤压的过程中,盛锭筒的温度应该比铝棒的温高低10℃-38℃左右。但在实际的挤压过程中盛锭筒的温度难免会受到挤压速度的影响,高于铝棒的温度。这时要设法对盛锭筒进行冷却。因为在一般情况下,盛锭筒温度到达468℃时,废品就会增加。

     

    如果对型材表面的要求极其苛刻时,挤压杆前垫(压饼)的温度亦应当有所控制,以减少铝屑,也就是说让铝棒末端的温度不会因为太高而挤出杂质。方法是:在挤压杆轴心通入空气直达挤压杆前垫(压饼),使前垫的中心部分降低约52℃左右,这样就可以减少废品的产生,提高生产力。同时,这些空气还可进一步使盛锭筒降低24℃,也有助于生产力的提高。

    盛锭筒的温度对挤压非常重要,为了使热应力降到最低,防止内衬收缩,并且使盛锭筒与内衬同时达到可操作的温度,对盛锭筒的加热必须渐进式地完成。

     

    铝棒的温度分为在铝棒加热炉里预热的温度、在盛锭筒里面的温度和在出料口的温度。

     

    铝棒加热炉里预热的温度:铝棒在挤压前的预先加热是放在铝棒加热炉里进行的,加热时要确保铝棒前后和内外的温度均匀透彻。目前国内常用的铝棒加热炉有燃油反射炉和燃气喷射炉。在使用气体加热炉加热时,要留意温度及时间,不要把铝棒放在325℃-425℃的加热炉里超过一个小时,否则,任何合金都会在时效后达不到要求的机械性能,特别是硬度。

    铝棒在盛锭筒里的温度:挤压时最适宜的温度跟挤压机型的吨位数、挤压合金的种类、型材的形状、模具的温度和挤压的速度等一系列因素有关。

    通过加热使铝棒达到固溶相线温度(Solvus temperature),这样硅跟镁就能在铝棒里固溶,并在其中均匀地流动。由于挤压时铝料与盛锭筒筒壁摩擦,温度会上升38℃左右,使挤出的型材的温度超过固溶相线温度,此时镁和硅熔化,向四处流动,极不稳定。不过有时较低温的铝棒在挤压过程中有较大的升温空间,也可以得到较高的挤压速度。所以铝棒的温度最好保持在420℃-440℃间,高了会引起撕裂,低了会降低挤压速度、生产效率。

    出料口的温度:为了使镁和硅在铝棒里固溶,出料口的温度应保持在520℃到550℃之间。但决不能高过固溶相线温度,否则会导致撕裂,并影响型材的表面质量。

    型材的出料温度也是一流的挤压厂商密切关注的,这个温度是由挤压杆的速度和模具的摩擦程度所决定。挤压温度不应低于固溶相线温度(Solvus temperature),不高于固相线温度,具体的固溶相线温度要根据不同合金来定,如:6063合金的固溶相线温度是615℃、6005合金的固溶相线温度是607℃。

     

    总之,在挤压生产过程中控制好各方面的温度,使个方面的温度配合得当,就可以大大提高生产效率。但要获得适合自己的一套温度工艺参数那是一个长期积累的过程,要靠平时在生产中对各温度及各温度变化对型材的影响做严格的记录和控制,才能找到一套适合自己的生产工艺,保证产品质量。

    一流的工业铝型材生产厂商,拥有的不单是先进的生产设备,还要拥有丰富的生产经验及先进的管理系统,两者配合才能生产出一流的产品。


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