6063铝型材挤压工艺的优化(2)#铝型材挤压机工作原理

对挤压生产来说，挤压温度是最基本的且最关键的工艺因素。挤压温度对产品质量、生产效率、模具寿命、能量消耗等都产生很大影响。

挤压最重要的问题是金属温度的控制，从铸锭开始加热到挤压型材的淬火都要保证可溶解的相组织不从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出。

6063合金铸锭加热温度一般都设定在M安徽工程技术学校g2Si析出的温度范围内，加热的时间对Mg2Si的析出有重要的影响，采用快速加热可以大大减少可能析出的时间。一般来说，对6063合金铸锭的加热温度可设定为：

未均匀化铸锭：460-520℃；均匀化铸锭：430-480℃。

其挤压温度在操作时视不同制品及单位压力大小来调整。在挤压过程中铸锭在变形区的温度是变化的，随着挤压过程的完成，变形区的温度逐渐升高，而且随着挤压速度的提高而提高。因此为了防止出现挤压裂纹，随着挤压过程的进行和变形区温度的升高，挤压速度应逐渐降低。

3．2挤压速度

挤压过程中必须认真控制挤压速度。挤压速度对变形热效应、变形均匀性、再结晶和固溶过程、制品力学性能及制品表面质量均有重要影响。

挤压速度过快，制品表面会出现麻点、裂纹等倾向。同时挤压速度过快增加了金属变形的不均匀性。挤压时的流出速度取决于合金种类和型材的几何形状、尺寸和表面状况。

6063合金型材挤压速度(金属的流出速度)可选为20-100米/分。

近代技术的进步，挤压速度可以实现程序控制或模拟程序控制，同时也发展了等温挤压工艺和CADEX等新技术。通过自动调节挤压速度来使变形区的温度保持在某一恒定范围内，可达到快速挤压而不产生裂纹的目的。

为了提高生产效率，在工艺上可以采取很多措施。当采用感应加热时，沿铸锭长度方向上存在着温度梯度40-60℃(梯度加热)，挤压时高温端朝挤压模，低温端朝挤压垫，以平衡一部分变形热；也有采用水冷模挤压的，即在模子后端通水强制冷却，试验证明可以提高挤压速度30％-50％。

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铝型材1800吨压力机氛所控制，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在线淬火

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=(L1/λ+Ln).K&helli铝材价格p; (1)

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 (2)

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=·ρLo-1

(3)

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 (4)

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。