چیزی که باید در مورد سرعت اکستروژن پروفیل آلومینیوم بدانید
چیزی که باید در مورد سرعت اکستروژن پروفیل آلومینیوم بدانید
چیزی که باید در مورد سرعت اکستروژن پروفیل آلومینیوم بدانید
خلاصه:
رابطه بین سرعت اکستروژن پروفیل های آلومینیومی و عوامل مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد, و چندین فرآیند اکستروژن جدید و نقص محصول معرفی شده است, و اقدامات خاصی برای انتخاب صحیح سرعت اکستروژن ارائه شده است.
کلید واژه ها: سرعت اکستروژن; عوامل تاثیرگذار; نقص محصول; راه حل
سرعت اکستروژن به سرعت خروجی محصول یا سرعتی که در آن رام اصلی اکسترودر به جلو حرکت می کند اشاره دارد..
در تولید واقعی, سرعت خروجی محصول با تنظیم سرعت رو به جلو رام اصلی کنترل می شود.
سرعت اکستروژن عامل مهمی بر راندمان تولید و همچنین بر کیفیت محصول است (مانند سطح و اندازه محصول, و غیره.), بنابراین سرعت اکستروژن مناسب بسیار مهم است.
سرعت اکستروژن از 6063 پروفیل های آلیاژ آلومینیوم (سرعت خروج قالب) محدوده از 9 تا 60 متر در دقیقه, که در میان آنها قطعات جامد قرار دارند 9 تا 20 متر در دقیقه.
این مقاله به تجزیه و تحلیل ساده عوامل موثر بر سرعت اکستروژن و نحوه کنترل سرعت اکستروژن می پردازد.
سرعت اکستروژن به عواملی مانند نوع آلیاژ مربوط می شود, حالت و اندازه بیلت, شکل محصول, درجه تغییر شکل (یا ضریب اکستروژن), دمای تغییر شکل, ساختار قالب و شرایط فرآیند.
1. تجزیه و تحلیل عوامل موثر بر سرعت
1.1 کیفیت بیلت ریخته گری
شاخص های کیفی بیلت های آلومینیومی عمدتاً اندازه دانه درجه یک هستند, محتوای هیدروژن کمتر (کمتر از 0.1 میلی لیتر / 100 گرم آلومینیوم), سرباره و ذرات ریز کمتر (ذرات سرباره بالای 0.008 میلی متر را حذف کنید), ساختار متالوگرافی یکنواخت, بدون ترک, شل بودن, و منافذ و جداسازی عناصر.
به این ترتیب, شکل پذیری و تغییر شکل بیلت ها خوب است, نیروی اکستروژن پروفیل آلومینیوم کاهش می یابد, و سرعت اکستروژن افزایش می یابد.
در غیر این صورت, سرعت اکستروژن کند و تلفات قالب زیاد خواهد بود.
1.2 تاثیر دمای اکستروژن
هنگامی که فلز اکسترود می شود, با افزایش دما, عدم یکنواختی سیالیت فلز افزایش می یابد.
در طول کل فرآیند اکستروژن, دمای بیلت ها در ناحیه تغییر شکل نیز به تدریج افزایش می یابد, و سرعت اکستروژن بیشتر می شود, هر چه دما بالاتر باشد, و افزایش دما می تواند به حدود 100 درجه سانتیگراد برسد.
زمانی که دمای فلز در ناحیه تغییر شکل از حداکثر دمای مجاز تغییر شکل بحرانی فراتر رود, فلز وارد حالت گرم و شکننده می شود و ترک های اکستروژن ایجاد می کند.
سایر اجزای آلیاژ مایع باقی می مانند و در نواحی بین دانه های فاز اولیه تجمع می یابند, زمانی که دمای بیلت بالاست, سرعت اکستروژن باید به تدریج در طول فرآیند اکستروژن کاهش یابد.
6063 بیلت های آلیاژ آلومینیوم معمولاً تا دمای 480 تا 520 درجه سانتیگراد گرم می شوند, و ظرف اکستروژن تا 400 ~ 450 درجه سانتیگراد گرم می شود.
1.3 شکل پروفیل های آلومینیومی
تاثیر اندازه و شکل
اندازه کلی و هندسه پروفیل آلومینیومی تأثیر قابل توجهی بر سرعت خروج فلز محصول اکسترود شده دارد..
قاعده کلی این است: شکل هندسی محصول ساده است, تقارن خوب است, و محصول با نسبت عرض به ضخامت کوچک می تواند نسبتاً بالاتر باشد;
برعکس, سرعت اکستروژن محصول با ابعاد هندسی پیچیده, نسبت عرض به ضخامت بزرگ, اختلاف ضخامت دیواره زیاد, و تقارن ضعیف باید نسبتاً کند باشد.
تحت همین شرایط, هر چه ضخامت دیواره محصول نازک تر باشد, تغییر شکل محصول در طول مقطع یکنواخت تر است, تمایل به ایجاد ترک های اکستروژن کمتر است.
سایر اجزای آلیاژ مایع باقی می مانند و در نواحی بین دانه های فاز اولیه تجمع می یابند, سرعت اکستروژن می تواند سریعتر باشد.
1.4 اثر درجه تغییر شکل
هر چه درجه تغییر شکل محصول بیشتر باشد, نیروی اکستروژن مورد نیاز بیشتر است, و گرمای تغییر شکل فلز بیشتر می شود, بنابراین سرعت خروج محصول کندتر است;
برعکس, درجه تغییر شکل کم و جریان فلز یکنواخت است, و سرعت اکستروژن می تواند سریعتر باشد.
1.5 تاثیر ساختار قالب
هنگام اکسترود کردن پروفیل های آلومینیومی, نوع هسته قالب برای استفاده با ویژگی های پروفیل آلومینیوم تعیین می شود.
بطور کلی, شکل جامد یک قالب تخت را می پذیرد (بمیر جامد), و شکل توخالی یک قالب سوراخ را می پذیرد.
برای 6063 داده های اساسی صنعت آلومینیوم چین در سال 2021 داده های پایه ..., قالب جامد مقاومت کمتری نسبت به قالب زبانه ای یا قالب سوراخ دار دارد, بنابراین سرعت اکستروژن می تواند بالاتر باشد.
برای هسته قالب با همان ساختار, تسمه کار هسته قالب پهن تر است, اصطکاک بین آلیاژ و سطح تسمه کار بیشتر است, تنش کششی اضافی روی سطح محصول بیشتر می شود, و تمایل به ترک های اکستروژن در سطح محصول بیشتر می شود.
سایر اجزای آلیاژ مایع باقی می مانند و در نواحی بین دانه های فاز اولیه تجمع می یابند, سرعت اکستروژن باید متناسب با آن کاهش یابد. دوما, از منظر اصطکاک سطحی بین فلز و تسمه کار هسته, تسمه کار هسته سخت تر و صاف تر است, سرعت اکستروژن باید بیشتر باشد.
2. فناوری جدید برای افزایش سرعت اکستروژن
با پیشرفت تکنولوژی روز, فرآیند جدیدی برای افزایش سرعت اکستروژن پدید آمده است, و فرآیندهای اکستروژن جدید مانند اکستروژن همدما, اکستروژن هم فشار, اکستروژن با سرعت ثابت, اکستروژن در دمای بالا, اکستروژن در دمای پایین مقدار تولید آلومینیوم الکترولیتی جهانی اکستروژن سرد نیتروژن توسعه یافته اند.
2.1 اکستروژن ایزوترمال
اکستروژن ایزوترمال روشی برای حفظ دمای ثابت یک بخش اکسترود شده در ناحیه باربری قالب به منظور بدست آوردن کیفیت ثابت بالا در خواص مکانیکی است..
فرآیند اکستروژن پروفیل آلومینیوم ایزوترمال: همانطور که از نامش پیداست, به اصطلاح اکستروژن همدما یک فرآیند ترکیبی از دما و سرعت اکستروژن با فرض ثابت نگه داشتن دمای خروجی است.
در طول فرآیند اکستروژن پروفیل های آلیاژ آلومینیوم, به دلیل گرمای ایجاد شده از اصطکاک بین بیلت و ظرف اکستروژن و تغییر شکل اکستروژن, دمای مواد اکسترود شده بالاتر و بالاتر می رود.
عملکرد ناهموار است, و اگر سرعت اکستروژن در مراحل میانی و اواخر تولید آلومینیوم بیش از حد بالا باشد، ممکن است ترکها روی سطح پروفیل آلومینیوم ظاهر شوند..
به منظور جلوگیری از این افزایش دما, یک روش اکستروژن همدما برای ثابت نگه داشتن دمای خروجی مواد اکستروژن در سراسر فرآیند اکستروژن آلومینیوم پیشنهاد شده است..
روش اکستروژن همدما به ویژه برای تولید آلیاژهای سخت آلومینیوم مانند 2000, 7000 و قدری 5000 سری با سرعت اکستروژن بحرانی کم و برخی از پروفیل ها با نیاز سطح بالا (قاب خورشیدی, پروفیل های جلا داده شده, و غیره.).
اول از همه, برای اجرای اکستروژن همدما, اولین مورد سیستم کنترل گرمایش گرادیان شمش آلومینیومی است.
گرمایش گرادیان بیلت برای تعیین گرادیان دمای گرمایش بیلت با توجه به اختلاف دمایی بین جلو و پشت ماده اکستروژن در طول فرآیند اکستروژن است.. گرمایش گرادیان دما کوره القایی شمش معمولاً به چندین ناحیه در طول سیم پیچ گرمایش تقسیم می شود., و قدرت گرمایش هر زون متفاوت است.
گرمایش شیب دار در دمای پایین, گرادیان دما به طور کلی است 0-15 ℃ / 100میلی متر. گرمایش گاز شمش بلند معمولاً پس از گرم کردن بیلت از کوره از روش خنککننده گرادیان استفاده میکند., به طوری که بیلت نیز یک گرادیان دما در جهت طولی تشکیل می دهد.
دوما, کنترل کاهش سرعت اکستروژن آلیاژ آلومینیوم کاهش تدریجی سرعت اکستروژن در مراحل میانی و اواخر اکستروژن برای کاهش افزایش دمای مواد اکسترود شده است..
این کنترل کاهش سرعت معمولاً برای کنترل سرعت اکستروژن مواد آلیاژی نرم استفاده می شود, و میانگین سرعت اکستروژن این روش کنترلی بیشتر از اکستروژن با سرعت ثابت معمولی است.
علاوه بر این, همچنین می توان اقداماتی را برای گرم کردن کانتینر اکستروژن در مناطق مختلف انجام داد.
کانتینر اکستروژن نیز دارای یک گذرگاه خنک کننده است, و یک شیار مارپیچ در سمت داخلی پوشش بیرونی تنظیم شده است (یا پوشش میانی) از ظرف اکستروژن نزدیک به قالب اکستروژن آلومینیومی, و هوای فشرده در مراحل میانی و بعدی اکستروژن از آن عبور می کند تا گرمای اصطکاک بین بیلت و ظرف اکستروژن را از بین ببرد., به طوری که افزایش دمای بیلت را کنترل کند.
2.2 فرآیند اکستروژن با سرعت بالا در دمای پایین
سرعت بالا در دمای پایین استفاده از ترکیب دمای پایین بیلت آلومینیوم و سریعترین سرعت اکستروژن برای انجام فرآیند اکستروژن آلومینیوم است..
ترکیب دمای فرآیند و سرعت این پروفیل آلومینیومی نسبت معکوس دارد, به این معنا که, دمای بیلت آلومینیومی بالاتر می رود, هر چه سرعت اکستروژن کندتر باشد, و هر چه دمای بیلت آلومینیومی کمتر باشد, سرعت اکستروژن بیشتر است. تحت شرایط عادی, دمای اولین بیلت تولید شده توسط قالب در 420-440 درجه سانتیگراد کنترل می شود., و دما را می توان با شمش سوم شتاب داد.
دمای شمش آلومینیومی دای تخت در 390-420 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود.; بهتر است دمای بیلت را در 410-440 درجه سانتیگراد نگه دارید.
زمانی که بیلت آلومینیومی به دمای مطلوب رسید, سرعت اکستروژن با توجه به دمای خروجی تعیین می شود, و دمای خروجی بهینه 520-560 درجه سانتی گراد است.
که این است که بگوییم, زمانی که دمای خروجی کمتر از دمای بهینه باشد, باید سرعت مناسبی داشته باشد, و زمانی که از دمای مطلوب بالاتر باشد, باید سرعت آن به طور مناسب کاهش یابد.
همزمان, لازم است اطمینان حاصل شود که کیفیت پروفیل پایان آسیاب واجد شرایط است.
در حین اجرای فرآیند اکستروژن سریع در دمای پایین دو مشکل وجود خواهد داشت.
یکی اینکه آیا دستگاه کوئنچ الزامات فرآیند کوئنچ را برآورده می کند یا خیر.
سازندگان می توانند یک دستگاه خاموش کننده آنلاین نصب کرده و هوا خنک کننده را انجام دهند, سمپاشی, و فرآیندهای کوئنچ با پاشش آب در پارتیشن ها و گریدها, به منظور دستیابی به خواص مکانیکی اولیه مورد نیاز پروفیل آلومینیوم.
دوم این است که در طول فرآیند اکستروژن با سرعت بالا, مخصوصا قسمت دم, اغلب به این دلیل که دمای بیلت با فرآیند اکستروژن به سرعت افزایش می یابد, فلز بیش از حد گرم شده و بیش از حد می سوزد, و سطح پروفیل آلومینیومی ترک ایجاد می کند و یا پروفیل آلومینیوم آسیب می بیند, منجر به زباله می شود.
در حال حاضر, روش کلی برای حل این مشکل اساساً استفاده از فناوری قالب خنک کننده نیتروژن مایع برای کاهش دمای ناحیه تغییر شکل برای حل مشکل بدتر شدن کیفیت سطح بیلت در طول اکستروژن سریع است., در نتیجه بهبود عملکرد و اطمینان از اجرای فرآیند اکستروژن با سرعت بالا در دمای پایین.
2.3 فرآیند اکستروژن با سرعت آهسته در دمای بالا
دمای اکستروژن با سرعت آهسته در دمای بالا 500 تا 520 درجه سانتیگراد است, و در هنگام اکستروژن نباید سریع باشد.
این بخاطر این است که: اولاً زمانی که دمای خروجی قالب بالاتر از 525 درجه سانتیگراد است و خنک کننده هوا کافی نیست., این محصول اغلب یک ساختار دانه بزرگ و درشت ایجاد می کند;
دوما, منیزیم و سیلیکون را نمی توان به طور کامل حل کرد, و سختی و استحکام آلیاژ کم است;
سوم, دریچه ترکیبی می میرد, اگر اکستروژن خیلی سریع باشد, دما بالاست, و تامین فلز کافی نیست, یک ساختار شل در امتداد خط دونده تشکیل خواهد شد, که در حین تمیز کردن قلیایی به راحتی خورده و در معرض دید قرار می گیرند, که بر کیفیت پروفیل آلومینیوم پس از درمان تاثیر می گذارد, بنابراین سرعت اکستروژن باید کندتر باشد.
2.4 فرآیند اکستروژن سرد نیتروژن
در طول فرآیند اکستروژن, نیتروژن مایع سرد ذخیره شده در مخزن به تسمه کار قالب اکستروژن وارد می شود.
اولین, می تواند اصطکاک تماس بین محصول و تسمه کار هسته قالب را کاهش دهد;
دومین, می تواند قالب اکستروژن و ناحیه تغییر شکل را خنک کند, و گرمای تغییر شکل را از بین ببرید.
همزمان, خروجی هسته قالب توسط نیتروژن کنترل می شود, که نه تنها اکسیداسیون سطح محصول را کاهش می دهد, و پیوند و تجمع آلومینا را کاهش دهد.
سایر اجزای آلیاژ مایع باقی می مانند و در نواحی بین دانه های فاز اولیه تجمع می یابند, اکستروژن سرد نیتروژن نه تنها کیفیت سطح محصول را بهبود می بخشد, بلکه سرعت اکستروژن را تا حد زیادی افزایش می دهد.
3. تاثیر سرعت اکستروژن بر کیفیت محصول
در تولید اکستروژن پروفیل های آلومینیومی, به دلیل سرعت اکستروژن نامناسب, مشکلات و علل رایج ضایعات به شرح زیر است:
ترک ها: سرعت خروجی اکستروژن خیلی سریع و سرعت تغییر شکل خیلی سریع است, و تنش کششی تغییر شکل بیش از استحکام کششی است, که پیوستگی سازه را از بین می برد و ایجاد ترک می کند, که اغلب در دم و لبه محصول ظاهر می شوند.
نوارهای سفید سوزنی شکل روی سطح ظاهر می شود: دمای اکستروژن بالا و سرعت خیلی سریع است
سطح حفره دار: دمای اکستروژن خیلی سریع است, تغییر شکل فلز زیاد است, و فلز به راحتی به تسمه کار هسته قالب متصل می شود, باعث ایجاد سطح حفره ای در محصول می شود
امواج: کنترل نامناسب سرعت, سرعت جریان ناهموار در طول کل بخش قالب اکستروژن, و امواج در سمتی که خیلی سریع است.
تغییر سایز: برای پروفیل های توخالی با حفره داخلی بزرگ یا پروفیل های آلومینیومی با نسبت عرض به ضخامت زیاد, سرعت خروجی قسمت جلویی محصول خیلی سریع است, منجر به باز شدن پروفیل توخالی می شود. اگر سرعت خروجی قسمت جلویی محصول کند باشد, نمایه توخالی بسته خواهد شد.
قیف اکستروژن: سرعت اکستروژن سریع است, و تمایل یک فلز به جریان غیریکنواخت در جهت اکستروژن افزایش می یابد. در پایان اکستروژن, کثیفی سطح شمش آلومینیومی وارد داخل محصول می شود, باعث ایجاد قیف اکستروژن می شود.
4. نتیجه
سرعت اکستروژن یکی از عوامل مهم تاثیرگذار بر کیفیت و مزایای اقتصادی محصولات پروفیل می باشد.
از طریق تحلیل فوق, در تولید واقعی, از موارد زیر می توان آن را بهبود بخشید:
*برای بهبود کیفیت بیلت آلیاژ آلومینیوم, پارامترهای فرآیند اکستروژن مناسب و قالب های با کیفیت بالا را برای بهبود کیفیت و کارایی محصول اتخاذ کنید;
*در طول تولید, اپراتور باید به درستی سرعت اکستروژن را مطابق شکل کنترل و تنظیم کند, اندازه, درجه تغییر شکل, ساختار قالب و پارامترهای فرآیند محصول, تا کیفیت محصول را بهبود بخشد;
*برای بهبود کیفیت محصول و راندمان تولید، فناوری جدید اکستروژن را به طور فعال مطالعه کنید.
ماشین آلات آلومینیوم Brightstar نه تنها فراهم می کند شکل پروفیل آلومینیومی درستیا ماشین, دستگاه بسته بندی پروفیل آلومینیومی و دستگاه پولیش پروفیل آلومینیوم, پوسته را می توان در یک کوره با دمای بالا تا دستگاه تصعید اثر دانه های چوب پروفیل آلومینیوم, مقدار تولید آلومینیوم الکترولیتی جهانی دستگاه مسواک زدن و تمیز کردن نقص سطح پروفیل آلومینیوم و دستگاه شات بلاست پروفیل آلومینیوم, و غیره برای مشتریان ما.
پروژه کلید در دست و راه حل تکمیل شده, معامله بسته و خدمات یک مرحله ای.