Загалом, для отримання вищих механічних властивостей слід вибирати вищу температуру екструзії. Однак для сплаву 6063, коли загальна температура екструзії перевищує 540°C, механічні властивості профілю більше не покращуються, а коли вона нижче 480°C, міцність на розтяг може бути невідповідною.
Якщо температура екструзії занадто висока, на виробі з'являться бульбашки, тріщини, подряпини на поверхні та навіть задирки через прилипання алюмінію до форми. Тому для отримання виробів з високою якістю поверхні часто використовуються відносно низькі температури екструзії.
Гарне обладнання також є ключовим моментом для підвищення ефективності виробництва алюмінієвої екструзії, особливо трьох основних частин: алюмінієвого екструдера, печі для нагріву алюмінієвих стрижнів та печі для нагріву форм. Крім того, найважливіше — мати відмінного оператора екструзії.
Термічний аналіз
Алюмінієві прутки та прутки необхідно попередньо нагріти перед екструзією до температури, близької до температури розчинення, щоб магній в алюмінієвому прутку міг розплавитися та рівномірно розтікся по алюмінієвому матеріалу. Коли алюмінієвий пруток поміщається в екструдер, температура майже не змінюється.
Коли екструдер запускається, величезна сила виштовхування екструзійного стрижня виштовхує розм'якшений алюмінієвий матеріал з отвору матриці, що створює значне тертя, яке перетворюється на температуру, так що температура екструдованого профілю перевищує температуру розчину. У цей час магній плавиться та розтікається, що є надзвичайно нестабільним.
Коли температура підвищується, вона не повинна бути вищою за температуру солідусу, інакше алюміній також розплавиться, і профіль не буде сформовано. Взявши за приклад сплав серії 6000, температуру алюмінієвого стрижня слід підтримувати в межах 400-540°C, бажано 470-500°C.
Якщо температура занадто висока, це спричинить розриви, якщо занадто низька, швидкість екструзії зменшиться, і більша частина тертя, що виникає під час екструзії, перетвориться на тепло, що призведе до підвищення температури. Підвищення температури пропорційне швидкості екструзії та тиску екструзії.
Температуру на виході слід підтримувати в межах 550-575°C, але не вище 500-530°C, інакше магній у алюмінієвому сплаві не розплавиться та не вплине на властивості металу. Але вона не повинна бути вищою за температуру солідусу, оскільки занадто висока температура на виході призведе до розривів та вплине на якість поверхні профілю.
Оптимальну температуру екструзії алюмінієвого стрижня слід регулювати разом зі швидкістю екструзії таким чином, щоб різниця температур екструзії не була нижчою за температуру розчинення та не вищою за температуру солідусу. Різні сплави мають різні температури розчинення. Наприклад, температура розчинення сплаву 6063 становить 498°C, а сплаву 6005 — 510°C.
Швидкість трактора
Швидкість трактора є важливим показником ефективності виробництва. Однак різні профілі, форми, сплави, розміри тощо можуть впливати на швидкість трактора, що не можна узагальнювати. Сучасні західні заводи з виробництва екструзійних профілів можуть досягати швидкості трактора 80 метрів за хвилину.
Швидкість екструзійного стрижня є ще одним важливим показником продуктивності. Вона вимірюється в міліметрах за хвилину, і швидкість екструзійного стрижня часто є більш надійною, ніж швидкість трактора, при вивченні ефективності виробництва.
Температура форми дуже важлива для якості екструдованих профілів. Температуру форми слід підтримувати на рівні близько 426°C перед екструзією, інакше вона легко засмітиться або навіть пошкодиться. Мета гартування полягає в тому, щоб «заморозити» легуючий елемент магній, стабілізуючи нестабільні атоми магнію та запобігаючи їх осіданню, щоб зберегти міцність профілю.
Три основні методи гартування включають: охолодження на повітрі, охолодження водяним туманом, охолодження резервуара з водою. Тип гартування, що використовується, залежить від швидкості екструзії, товщини та необхідних фізичних властивостей профілю, особливо вимог до міцності. Тип сплаву є всебічним показником твердості та пружних властивостей сплаву. Типи алюмінієвих сплавів були детально визначені Американською алюмінієвою асоціацією, і існує п'ять основних станів:
F означає «як виготовлено».
O означає «відпалені ковані вироби».
Т означає, що воно було «термічно оброблене».
W означає, що матеріал пройшов термічну обробку на розчин.
H стосується сплавів, які не піддаються термічній обробці та які «холоднооброблені» або «деформаційно зміцнені».
Температура та час – це два показники, які потребують суворого контролю штучного старіння. У печі штучного старіння всі показники температури повинні бути однаковими. Хоча старіння за низьких температур може покращити міцність профілів, необхідний час має відповідно збільшитися. Для досягнення найкращих фізичних властивостей металу необхідно вибрати відповідний алюмінієвий сплав та його оптимальну форму, використовувати відповідний режим гартування, контролювати відповідну температуру та час старіння для покращення текучості. Текучість є ще одним важливим показником ефективності виробництва. Теоретично неможливо досягти 100% текучості, оскільки комлі будуть відрізати матеріал через сліди від тракторів та розтяжок.
Під редакцією Мей Цзян з MAT Aluminum
Час публікації: 05 червня 2023 р.
