Over het algemeen geldt dat voor hogere mechanische eigenschappen een hogere extrusietemperatuur moet worden gekozen. Voor de 6063-legering geldt echter dat wanneer de algemene extrusietemperatuur hoger is dan 540 °C, de mechanische eigenschappen van het profiel niet meer zullen verbeteren, en wanneer deze lager is dan 480 °C, kan de treksterkte onvoldoende zijn.
Als de extrusietemperatuur te hoog is, ontstaan er luchtbellen, scheuren, krassen en zelfs bramen op het product doordat het aluminium aan de mal blijft plakken. Om producten met een hoge oppervlaktekwaliteit te verkrijgen, worden daarom vaak relatief lage extrusietemperaturen gebruikt.
Goede apparatuur is ook essentieel om de productie-efficiëntie van aluminium extrusie te verbeteren, met name voor de drie belangrijkste onderdelen: de aluminium extruder, de oven voor het verwarmen van aluminium staven en de oven voor het verwarmen van matrijsdelen. Daarnaast is het van groot belang om een uitstekende extrusie-operator in dienst te hebben.
Thermische analyse
Aluminium staven en staven moeten vóór het extruderen worden voorverwarmd tot een temperatuur die dicht bij de solvustemperatuur ligt, zodat het magnesium in de aluminium staaf kan smelten en gelijkmatig in het aluminium materiaal kan stromen. Wanneer de aluminium staaf in de extruder wordt geplaatst, verandert de temperatuur niet veel.
Wanneer de extruder start, duwt de enorme druk van de extrudeerstaaf het verweekte aluminium materiaal uit het matrijsgat. Dit genereert veel wrijving, die wordt omgezet in temperatuur. De temperatuur van het geëxtrudeerde profiel stijgt hierdoor tot boven de solvustemperatuur. Op dat moment smelt het magnesium en stroomt het rond, wat extreem instabiel is.
Wanneer de temperatuur wordt verhoogd, mag deze niet hoger zijn dan de solidustemperatuur, anders smelt het aluminium ook en kan het profiel niet worden gevormd. Neem bijvoorbeeld de 6000-serie legering: de temperatuur van de aluminium staaf moet tussen 400 en 540 °C liggen, bij voorkeur tussen 470 en 500 °C.
Een te hoge temperatuur veroorzaakt scheuren, een te lage temperatuur verlaagt de extrusiesnelheid en zet het grootste deel van de wrijving die door extrusie ontstaat om in warmte, waardoor de temperatuur stijgt. De temperatuurstijging is evenredig met de extrusiesnelheid en de extrusiedruk.
De uitlaattemperatuur moet tussen 550 en 575 °C liggen, minstens boven 500 en 530 °C, anders kan het magnesium in de aluminiumlegering niet smelten en worden de metaaleigenschappen beïnvloed. De temperatuur mag echter niet hoger zijn dan de solidustemperatuur; een te hoge uitlaattemperatuur veroorzaakt scheuren en beïnvloedt de oppervlaktekwaliteit van het profiel.
De optimale extrusietemperatuur van de aluminium staaf moet worden aangepast in combinatie met de extrusiesnelheid, zodat het extrusietemperatuurverschil niet lager is dan de solvustemperatuur en niet hoger dan de solidustemperatuur. Verschillende legeringen hebben verschillende solvustemperaturen. Zo is de solvustemperatuur van legering 6063 498 °C, terwijl die van legering 6005 510 °C is.
Tractorsnelheid
De tractorsnelheid is een belangrijke indicator voor de productie-efficiëntie. Verschillende profielen, vormen, legeringen, afmetingen, enz. kunnen echter van invloed zijn op de tractorsnelheid, die niet te generaliseren is. Moderne westerse extrusieprofielfabrieken kunnen een tractorsnelheid van 80 meter per minuut bereiken.
De snelheid van de extrusiestaaf is een andere belangrijke indicator voor de productiviteit. Deze wordt gemeten in millimeters per minuut en de snelheid van de extrusiestaaf is vaak betrouwbaarder dan de tractorsnelheid bij het bestuderen van de productie-efficiëntie.
De matrijstemperatuur is zeer belangrijk voor de kwaliteit van geëxtrudeerde profielen. De matrijstemperatuur moet vóór extrusie rond de 426 °C worden gehouden, anders raakt de matrijs gemakkelijk verstopt of zelfs beschadigd. Het doel van afschrikken is om het legeringselement magnesium te "bevriezen", waardoor de instabiele magnesiumatomen worden gestabiliseerd en bezinking wordt voorkomen, om de sterkte van het profiel te behouden.
Drie belangrijke afschrikmethoden zijn: luchtkoeling, waternevelkoeling en watertankkoeling. Het type afschrikking hangt af van de extrusiesnelheid, de dikte en de vereiste fysische eigenschappen van het profiel, met name de sterkte-eisen. Het type legering is een uitgebreide indicatie van de hardheid en elastische eigenschappen van de legering. De American Aluminum Association specificeert de verschillende soorten aluminiumlegeringen tot in detail en onderscheidt vijf basistypen:
F betekent ‘zoals gefabriceerd’.
O betekent ‘gegloeide, gesmede producten’.
T betekent dat het “hittebehandeld” is.
W betekent dat het materiaal een oplossingswarmtebehandeling heeft ondergaan.
H verwijst naar niet-warmtebehandelbare legeringen die “koud bewerkt” of “koud gehard” zijn.
Temperatuur en tijd zijn twee indicatoren die strikte controle vereisen bij kunstmatige veroudering. In de oven voor kunstmatige veroudering moet de temperatuur in elk onderdeel gelijk zijn. Hoewel veroudering bij lage temperatuur de sterkte van profielen kan verbeteren, moet de benodigde tijd dienovereenkomstig toenemen. Om de beste fysieke eigenschappen van het metaal te bereiken, is het noodzakelijk om de juiste aluminiumlegering en de optimale vorm te selecteren, de juiste afschrikmethode te gebruiken en de juiste verouderingstemperatuur en -tijd te controleren om de opbrengst te verbeteren. De opbrengst is een andere belangrijke indicator voor de productie-efficiëntie. Het is theoretisch onmogelijk om een opbrengst van 100% te behalen, omdat de butsen het materiaal zullen afsnijden door de beknellingen van de tractoren en brancards.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 05-06-2023
