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工業(yè)鋁型材擠壓過程中溫度-速度的控制

艾普斯   丨  2017.07.20   丨  2520
工業(yè)鋁型材擠壓生產(chǎn)過程中溫度和速度之間有著緊密的聯(lián)系。在擠壓溫度高而速度快的情況下,不均勻流動嚴重,附加應(yīng)力大,工業(yè)鋁型材產(chǎn)品容易出現(xiàn)裂紋,尤其是塑性較差的合金,對擠壓速度特別敏感。高溫塑性好的金屬,擠壓速度大時雖然不會出現(xiàn)裂紋,但往往因為流出速度很大而出現(xiàn)漏斗狀縮尾,成品率降低。因此在擠壓溫度高時,需要適當控制擠壓速度;溫度低時,可以提高擠壓速度。要保證工業(yè)鋁型材產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率,關(guān)鍵是控制金屬出模具孔時的溫度要均勻,即實現(xiàn)等溫擠壓。實現(xiàn)等溫擠壓的主要方法有以下幾種:

                                                                                     

(1)錠坯梯溫加熱。使錠坯在長度上或斷面上的加熱溫度有一梯度。最常采用的是沿長度上的梯溫加熱。由于工業(yè)鋁型材在擠壓過程中的機械性能轉(zhuǎn)換為熱能,摩擦生熱引起的錠坯熱量增加未能及時散發(fā)出去,導致擠壓過程中變形區(qū)中的溫度逐漸升高,使工業(yè)鋁型材出模孔出溫度也逐漸上升,從而造成工業(yè)鋁型材產(chǎn)品沿長度方向上的前后尺寸不一致,組織性能不一致。為此,對錠坯進行梯溫加熱,使其前端的溫度比后端高出一定的值,一般為50-80℃/m,就可以使工業(yè)鋁型材產(chǎn)品在擠壓過程中溫度變化不大。合理的梯溫加熱制度可以在長度上獲得組織和力學性能比較均一的鋁型材產(chǎn)品。
目前,梯溫加熱比較先進的是采用多線圈工頻感應(yīng)直接加熱,加熱時間短且節(jié)省能源,無污染。感應(yīng)爐采用多段加熱,各段之間加熱功率可以分別獨立調(diào)整,各段中裝有熱電偶進行溫度檢測,根據(jù)檢測值來調(diào)整加熱線圈的加熱功率,使錠坯被加熱到各段的預(yù)設(shè)值。鑄錠獲得合適的溫度梯度后,可以滿足等溫擠壓要求。
(2)控制工具溫度。采用擠壓筒和模具水冷的方法將變形區(qū)中的變形熱和摩擦熱通過工具逸散掉。實驗證明,用水冷模具擠壓硬鋁合金型材時可使金屬流出速度提高20%-30%。但是由于結(jié)構(gòu)上和技術(shù)上的困難以及對減少熱效應(yīng)并不顯著等原因,水冷模具沒有獲得實際應(yīng)用。目前,采用冷卻擠壓筒內(nèi)襯端部,即冷卻在擠壓過程中發(fā)熱量最大的變形區(qū)部位或冷卻模具支撐。
近20年來,國外開始采用液氮或氮氣冷卻擠壓模具。擠壓時液氮流經(jīng)模具支撐對擠壓模具的出口端和工業(yè)鋁型材產(chǎn)品進行冷卻,提高了擠壓速度和模具壽命,同時還可以保護鋁型材產(chǎn)品使其表面不產(chǎn)生氧化。對2000系、5000系、7000系鋁合金型材的研究結(jié)果表明,采用液氮冷卻擠壓模,可以使工業(yè)鋁型材產(chǎn)品的極限流出速度提高50%-80%,6063等軟鋁合金型材可實現(xiàn)高速(大于60m/min)擠壓。
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