6063鋁型材擠壓工藝的優化 2 鋁型材擠壓機工作原理

2022-05-06 22:24:05 字數 3368 閱讀 1495

3.1鑄錠加熱

對擠壓生產來說,擠壓溫度是最基本的且最關鍵的工藝因素。擠壓溫度對產品質量、生產效率、模具壽命、能量消耗等都產生很大影響。

擠壓最重要的問題是金屬溫度的控制,從鑄錠開始加熱到擠壓型材的淬火都要保證可溶解的相組織不從固溶中析出或呈現小顆粒的瀰散析出。

6063合金鑄錠加熱溫度一般都設定在m安徽工程技術學校g2si析出的溫度範圍內,加熱的時間對mg2si的析出有重要的影響,採用快速加熱可以大大減少可能析出的時間。一般來說,對6063合金鑄錠的加熱溫度可設定為:

未均勻化鑄錠:460-520℃;均勻化鑄錠:430-480℃。

其擠壓溫度在操作時視不同製品及單位壓力大小來調整。在擠壓過程中鑄錠在變形區的溫度是變化的,隨著擠壓過程的完成,變形區的溫度逐漸公升高,而且隨著擠壓速度的提高而提高。因此為了防止出現擠壓裂紋,隨著擠壓過程的進行和變形區溫度的公升高,擠壓速度應逐漸降低。

3.2擠壓速度

擠壓過程中必須認真控制擠壓速度。擠壓速度對變形熱效應、變形均勻性、再結晶和固溶過程、製品力學效能及製品表面質量均有重要影響。

擠壓速度過快,製品表面會出現麻點、裂紋等傾向。同時擠壓速度過快增加了金屬變形的不均勻性。擠壓時的流出速度取決於合金種類和型材的幾何形狀、尺寸和表面狀況。

6063合金型材擠壓速度(金屬的流出速度)可選為20-100公尺/分。

近代技術的進步,擠壓速度可以實現程式控制或模擬程式控制,同時也發展了等溫擠壓工藝和cadex等新技術。通過自動調節擠壓速度來使變形區的溫度保持在某一恆定範圍內,可達到快速擠壓而不產生裂紋的目的。

為了提高生產效率,在工藝上可以採取很多措施。當採用感應加熱時,沿鑄錠長度方向上存在著溫度梯度40-60℃(梯度加熱),擠壓時高溫端朝擠壓模,低溫端朝擠壓墊,以平衡一部分變形熱;也有採用水冷模擠壓的,即在模子後端通水強制冷卻,試驗證明可以提高擠壓速度30%-50%。

近年來在國外用氮氣或液氮冷卻模具(擠壓模)以增加擠壓速度,提高模具壽命和改善型材表面質量。在擠壓過程中將氮氣引到擠壓模出口處放出,可以使被冷卻的製品急速收縮,冷卻擠壓模和變形區金屬,使變形熱被帶走,同時模子出口處被氮的氣鋁型材1800噸壓力機氛所控制,減少了鋁的氧化,減少了氧化鋁粘接和堆積,所以氮氣的冷卻提高了製品的表面質量,可大大的提高擠壓速度。cadex是最近發展的一種擠壓新工藝,它擠壓過程中的擠壓溫度、擠壓速度和擠壓力形成乙個閉環系統,以最大限度地提高擠壓速度和生產效率,同時保證最優良的效能。

3.3**淬火

6063-t5淬火是為了將在高溫下固溶於基體金屬中的mg2si出模孔後經快速冷卻到室溫而被保留下來。冷卻速度常和強化相含量成正比。6063合金可強化的最小的冷卻速度為38℃/分,因此適合於風冷淬火。

改變風機和風扇轉數可以改變冷卻強度,使製品在張力矯直前的溫度降至60℃以下。

3.4張力矯直

型材出模孔後,一般皆用牽引機牽引。牽引機工作時在給擠壓製品以一定的牽引張力,同時與製品流出速度同步移動。使用牽引機的目的在於減輕多線擠壓時長短不齊和抹傷,同時也可防止型材出模孔後扭擰、彎曲,給張力矯直帶來麻煩。

張力矯直除了可以使製品消除縱向形狀不整外,還可以減少其殘餘應力,提高強度特性並能保持其良好的表面。3.5人工時效

時效處理要求溫度均勻,溫差不超過±3-5℃。6063合金人工時效溫度一般為200℃。時效保溫時間為1-2小時。

為了提高力學效能,也有採用180-190℃時效3-4小時,但此時生產效率會有所降低。

3.6鑄錠長度的優化與計算

鑄錠長度的計算方法有體積法和質量法。通過建立數學關係式,就很容易地選取出最佳的鑄錠規格,大大提高型材的幾何成品率。

(1)體積法

vo=v1十vn

aolo=a1·l1十a·ln

lo/ko=l1/λ十ln

lo=(l1/λ+ln)·k&helli鋁材**p1)

式中:vo——鑄錠體積(mm3);

v1——型材體積(mm3);

vn——壓餘體積(mm3);

ao——鑄錠面積(mm2);

lo——鑄錠長度(mm);

a1——型材截面積(mm2);

l1——型材長度(mm);

a——擠壓筒面積(mm2);

ln——壓餘長度(mm);

k=a/ao充填係數;

λ=a/a1擠壓係數。

按照體積不變道理,經簡化之後整理為公式(1),k與ln可以認為是常數,只要求λ,確定lmax,可方便地求出lo,即鑄錠長度。

(2)質量法

mo=m1十mn

ρlolo=l1·ρl1+mn

lo=(l1·ρl1+mn)·plo2)

式中:lo鑄錠長度;

l1型材壓出長度(m);

ρl1型材線密度(kg/m);

mn壓餘重量(kg);

mo鑄錠重量(kg)

m1壓出型材重量(kg)

ρlo鑄錠線密度(kg/m);

(2)式還可以再變化一下,即:l1=n·l定+l12

lo=·ρlo-1

3)式中:n定尺支數;

l定定尺寸長度(m);l12切頭切尾長度(m)。

(3)式比較直觀方便的計算出lo在實際工作中ρl1是隨著型材壁厚的不斷變化而增加的。為方便上工序供錠,大裝置的鑄錠長度可設定30mm為一檔,小裝置設定為20mm為一檔。我們可以根據公式(3)制訂ρl1、lo、n、l1對照表。

一般民用建築型材供貨長度為6m。這種對照表對工藝技術員和計畫員的使用是十分方便的。

公式(3)又可以簡化為下式:

lo=knl1+c4)

kn是與n有關的係數;

c是與機型有關的常數;

ρl1是lo的函式,可以編好程式輸入計算機,比較精確地計算出lo。

3.7提高擠壓成品率的措施

影響擠壓型材成品率的因素很多我們能計算得出幾何廢料,在擠壓生產中產生的廢料一般分為幾何廢料和技術廢料,幾何廢料是生產過程中僅與製品生產工藝有關的廢料。壓餘、切頭、切尾等均屬幾何廢料。技術廢料是在生產過程中,由於不正確執行工藝操作規程,人為造成廢品(包括試模廢料、鑄造缺陷帶來的廢品等)。

技術廢品是可以避免和減少的,幾何廢品是不可避免的,但可通過優化擠壓工藝和精確計算鑄錠長度等措施來減少。

擠壓生產中幾何廢料的大小可用下式表示:

n=nn十n125)

n幾伺廢料(%)

nn壓餘廢料(%)

n12切頭廢料(%)

hn=k/lo·ln

n12=k/lo·l12/λ

n=k/lo·(ln+l126)

n=k/lo·(ln+l12/λ)

k充填係數;

lo鑄錠長度(mm);

ln壓餘長度(mm,隨擠壓筒直廣東鋁型材**徑而變);

l12切頭尾(mm,隨製品規格而變);

λ擠壓係數。

從(6)式中可以明顯看出,鑄錠長度lo越長,擠壓係數越大,則幾何廢料n越小,即幾何成品率越高。其中鑄錠長度影響較大些。但是,不能無限制地增加lo和λ,因為它們受擠壓機能力、壓出長度等因素限制。

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