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铝型材挤压流程及技术控制点:三温

发布日期:2019/4/21 5:47:32 访问次数:60

为了获得较高的机械性能,应选择较高的挤压温度。然而,对于6063合金,一般挤压温度高于540℃时,型材的机械性能不再增加,低于480℃时,抗拉强度有不合格的危险。



挤压温度过高将会使产品出现气泡、裂纹及由于模具工作粘铝而造成的产品表面划痕严重,甚至出现毛刺等缺陷。因此,为了获得高表面质量的产品,常采用较低的挤压温度。



为了提高铝材挤压生产效率,好的设备也是关键,特别是铝材挤压机、铝棒加热炉、模具加热炉这三大件,另外最重要的当成是有一个好的挤压班厂及挤压工。





图丨铝型材挤压机



热量分析



铝条和铝棒在挤压前需预先加热,达到接近溶线温度(Solvus temperature),以便在铝棒内的及镁能熔化,并在铝料中均匀地流动。当铝棒被放进挤压机内时,温度没有太大的变化。



而当挤压机开动时,挤压杆的巨大推挤力量把软化了的铝料由模具孔挤出,产生很大的摩擦力,这摩擦力转化为温度,使挤出的型材温度超过熔线温度,此时镁熔化,向四处流动,极不稳定。



温度的提高绝不能高出固熔相线(Solidus temperature),不然铝也会熔化,而型材就无法成型。铝棒温度铝棒温度应保持在400-540°C之间(以6xxx系铝合金为例),最好是470-500°C。



太高会引起撕裂现象,太低会减低挤压速度(因铝料必须软化)挤压的摩擦力大部分会转化为热量,导致温度上升,温度的上升与挤压速度及挤压压力成正比。



这就是大家常说的三温:铝棒温度、模具温度、挤压筒温度,另一个就是挤压速度一定要控制好。



出口温度出口温度应保持在550-575°C之间,起码也要在500-530°C之上,不然铝合金内的镁和就不能熔化而影响金属性能。但绝不能高过固熔相线,太高的出口温度会导致撕裂现象,并且影响型材的表面品质。



最佳挤压温度铝棒温度要结合挤压速度来调节,使挤压温差不低于溶线温(Solvus temperature),也不高于固相线温度(Solidus temperature),即620°C。不同的合金有不同的溶线温度,比如6063合金的溶线温度是498°C,而6005合金的溶线温度则是510°C。



牵引机速度


牵引机速度是生产效率的一个重要指标。但不同的型材、形状、合金、尺寸等都有可能影响牵引机速度,固不能一概而论。现代西方的挤压型材厂都能做到每分钟80米的牵引机速度。



挤压杆速率挤压杆速率是生产率的另一重要指标。它是以毫米/分钟为量度单位的,在研究生产效率时,挤压杆速率往往比牵引机速度更可靠。



模具温度Die Oven模具温度对挤压型材的品质至关重要。模具温度在挤压前须保持在426°C左右,不然会容易产生堵塞甚至损毁模具的现象。盛料筒温度盛料筒温度须保持在426°C左右。淬火温度(温差)淬火(冷却)的目的在于"冷冻"合金元素,即镁和,把不稳定的镁和(矽)原子稳定下来,不让其沉淀,以保持型材的强度。





图丨铝型材挤压成品



三种主要的淬火方式包括:



风冷水雾冷却水槽冷却。用哪种淬火方式取决于挤压速度、型材厚度及所需的物理性能,特别是对强度的要求。合金型态是合金的硬度和弹性能的综合标示,美国铝业协会对铝合型态已有详细规定:基础状态代号铝、镁及其合金的基础状态代号为:F自由加工状态,适用于在成型过程中对温度或材料的加工硬化程度无特殊控制的产品(对加工产品无力学性能要求);



O退火状态。适用于经退火获得最低强度的加工产品及经退火提高延展性和尺稳定性的铸造产品,O後可缀有除零以外的一位阿拉伯数字;H加工硬化状态,适用于通过加工硬化提高强度的产品(这种产品可通过热处理降低一些强度),H後总是缀有两位以上的阿拉伯数字;



W固溶热处理状态(一种不稳定状态)。仅适用于固溶热处理後在室温自然时效的合金,并只有具体指出自然时效的时间才使用这种特殊代号,如W1/2小时;T热处理後产生的稳定状态(不同於F、O和H状态),适用于经热处理产生稳定状态的产品(这种产品也可进行加工硬化),T字母总是缀有一位以上的阿拉伯数字;时效大部分型材在淬火之後,需要在时效炉内进行热处理,时效的作用主要是对合金元素(镁)进行重新配置,使其能均匀地分布在型材的所部位,以提高型材的强度。



温度和时间是两个人工时效需要严格控制的指标。在人工时效炉内,每个部位的温度都必须一样。低温时效虽然能提高型材的强度,但所需的时间也需相应地拉长。最佳金属物理性能的达成要达到最佳金属物理性能必须:选取适当的铝合金及其最佳的型态选择适当的淬火(冷却)方式,应用合适的时效温度及控制时效时间成品率,成品率是生产效率的另一重要指标。100%的成品率,理论上是不可能实现的,因为挤压切头(Butts)和因牵引机及拉伸机夹痕而切掉的料材是无可避免的。

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