挤压铝型材工艺优化

　　近年来在国外用氮气或液氮冷却模具(挤压模)以增加挤压速度，提高模具寿命和改善型材表面质量。在挤压过程中将氮气引到挤压模出口处放出，可以使被冷却的制品急速收缩，冷却挤压模和变形区金属，使变形热被带走，同时模子出口处被氮的气氛所控制，减少了铝的氧化，减少了氧化铝粘接和堆积，所以氮气的冷却提高了制品的表面质量，可大大的提高挤压速度。CADEX是最近发展的一种挤压新工艺，它挤压过程中的挤压温度、挤压速度和挤压力形成一个闭环系统，以最大限度地提高挤压速度和生产效率，同时保证最优良的性能。

　　3.3 机上淬火

　　6063-T5淬火是为了将在高温下固溶于基体金属中的Mg2Si出模孔后经快速冷却到室温而被保留下来。冷却速度常和强化相含量成正比。6063合金可强化的最小的冷却速度为38℃/分，因此适合于风冷淬火。改变风机和风扇转数可以改变冷却强度，使制品在张力矫直前的温度降至60℃以下。

　　3.4 张力矫直

　　型材出模孔后，一般皆用牵引机牵引。牵引机工作时在给挤压制品以一定的牵引张力，同时与制品流出速度同步移动。使用牵引机的目的在于减轻多线挤压时长短不齐和抹伤，同时也可防止型材出模孔后扭拧、弯曲，给张力矫直带来麻烦。张力矫直除了可以使制品消除纵向形状不整外，还可以减少其残余应力，提高强度特性并能保持其良好的表面。

　　3.5 人工时效

　　时效处理要求温度均匀，温差不超过±3-5℃。6063合金人工时效温度一般为200℃。时效保温时间为1-2小时。为了提高力学性能，也有采用180-190℃时效3-4小时，但此时生产效率会有所降低。

　　3.6 铸锭长度的优化与计算

　　铸锭长度的计算方法有体积法和质量法。通过建立数学关系式，就很容易地选取出最佳的铸锭规格，大大提高型材的几何成品率。

　　(1) 体积法
　　Vo=V1十Vn
　　AoLo=A1·L1十A·Ln
　　Lo/Ko=L1/λ十Ln
　　Lo=(L1/λ+Ln)·K
　　式中：Vo——铸锭体积(mm3)；
　　V1——型材体积(mm3)；
　　Vn——压余体积(mm3)；
　　Ao——铸锭面积(mm2)；
　　Lo——铸锭长度(mm)；
　　A1——型材截面积(mm2)；
　　L1——型材长度(mm)；
　　A——挤压筒面积(mm2)；
　　Ln——压余长度(mm)；
　　K=A/Ao 充填系数；
　　λ=A/A1挤压系数。
　　按照体积不变道理，经简化之后整理为公式(1)，K与Ln可以认为是常数，只要求λ，确定Lmax，可方便地求出Lo，即铸锭长度。

　　(2)质量法
　　mo=m1十mn
　　ρLoLo=L1·ρL1+mn
　　Lo=(L1·ρL1+mn)·PLo
　　式中：Lo 铸锭长度；
　　L1 型材压出长度(m)；
　　ρL1型材线密度(Kg/m)；
　　mn 压余重量(Kg)；
　　mo 铸锭重量(kg)
　　m1 压出型材重量(kg)
　　ρLo铸锭线密度(Kg/m)；
　　(2)式还可以再变化一下，即：L1=n·L定+L12
　　Lo=[·L定十L12)·ρL1+mn]·ρLo-1　　
　　式中：n 定尺支数；
　　L定 定尺寸长度(m)；
　　L12 切头切尾长度(m)。

　　(3)式比较直观方便的计算出Lo在实际工作中ρL1是随着型材壁厚的不断变化而增加的。为方便上工序供锭，大设备的铸锭长度可设定30mm为一档，小设备设定为20mm为一档。我们可以根据公式(3)制订ρL1、Lo、n、L1对照表。一般民用建筑型材供货长度为6m。这种对照表对工艺技术员和计划员的使用是十分方便的。

　　公式(3)又可以简化为下式：
　　Lo=KnL1+C
　　Kn 是与n有关的系数；
　　C 是与机型有关的常数；
　　ρL1是Lo的函数，可以编好程序输入计算机，比较精确地计算出Lo。

　　3.7 提高挤压成品率的措施
　　影响挤压型材成品率的因素很多 我们能计算得出几何废料，在挤压生产中产生的废料一般分为几何废料和技术废料，几何废料是生产过程中仅与制品生产工艺有关的废料。压余、切头、切尾等均属几何废料。技术废料是在生产过程中，由于不正确执行工艺操作规程，人为造成废品(包括试模废料、铸造缺陷带来的废品等)。技术废品是可以避免和减少的，几何废品是不可避免的，但可通过优化挤压工艺和精确计算铸锭长度等措施来减少。
　　挤压生产中几何废料的大小可用下式表示：
　　N=Nn十N12
　　N 几伺废料(%)
　　Nn 压余废料(%)
　　N12 切头废料(%)
　　Hn=K/Lo·Ln
　　N12=K/Lo·L12/λ
　　N =K/Lo·(Ln+L12/λ)
　　N=K/Lo·(Ln+L12/λ)
　　K 充填系数；
　　Lo 铸锭长度(mm)；
　　Ln 压余长度(mm，随挤压筒直径而变)；
　　L12 切头尾(mm，随制品规格而变)；

　　λ挤压系数。
　　从(6)式中可以明显看出，铸锭长度Lo越长，挤压系数越大，则几何废料N越小，即几何成品率越高。其中铸锭长度影响较大些。但是，不能无限制地增加Lo和λ，因为它们受挤压机能力、压出长度等因素限制。

　　4 小结
　　综上所述，提高挤压型材成品率的途径主要有：
　　(1)制订科学合理的生产工艺(优化工艺)；
　　(2)提出高员工技术理论水平，并不断总结生产经验；
　　(3)模具设计先进合理并加强模具管理，提高一次上机合格率；
　　(4)优化6063合金化学成份，提高铸锭质量并进行匀匀化或半均匀化处理；
　　(5)采用先进技术，如长锭炉热剪技术及CADEX等新技术。

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