Obecně řečeno, pro dosažení vyšších mechanických vlastností by měla být zvolena vyšší teplota extruze. U slitiny 6063 se však mechanické vlastnosti profilu při obecné teplotě extruze vyšší než 540 °C již nebudou zvyšovat a při teplotě nižší než 480 °C může být pevnost v tahu nedostatečná.
Pokud je teplota extruze příliš vysoká, na výrobku se v důsledku ulpívání hliníku na formě objeví bubliny, praskliny, povrchové škrábance a dokonce i otřepy. Proto se pro dosažení výrobků s vysokou kvalitou povrchu často používají relativně nízké teploty extruze.
Dobré vybavení je také klíčovým bodem pro zlepšení efektivity výroby hliníkové extruze, zejména tří hlavních součástí hliníkového extruderu, pece pro ohřev hliníkových tyčí a pece pro ohřev forem. Kromě toho je nejdůležitější mít vynikajícího operátora extruze.
Tepelná analýza
Hliníkové tyče a pruty je třeba před extruzí předehřát na teplotu blízkou teplotě rozpouštění, aby se hořčík v hliníkové tyči mohl roztavit a rovnoměrně roztékat v hliníkovém materiálu. Po vložení hliníkové tyče do extruderu se teplota příliš nemění.
Když se extruder spustí, obrovská tlačná síla extruzní tyče vytlačuje změkčený hliníkový materiál z otvoru matrice, což generuje velké tření, které se přeměňuje na teplotu, takže teplota extrudovaného profilu překročí teplotu solvu. V tomto okamžiku se hořčík taví a teče, což je extrémně nestabilní.
Když se teplota zvýší, nesmí být vyšší než teplota solidu, jinak se hliník také roztaví a profil se nebude moci vytvarovat. Vezměme si jako příklad slitinu řady 6000, teplota hliníkové tyče by se měla udržovat mezi 400-540 °C, nejlépe 470-500 °C.
Pokud je teplota příliš vysoká, způsobí to trhání, pokud je příliš nízká, rychlost vytlačování se sníží a většina tření generovaného vytlačováním se přemění na teplo, což způsobí zvýšení teploty. Nárůst teploty je úměrný rychlosti vytlačování a tlaku vytlačování.
Výstupní teplota by se měla udržovat v rozmezí 550–575 °C, alespoň nad 500–530 °C, jinak se hořčík v hliníkové slitině nemůže roztavit a ovlivnit vlastnosti kovu. Nesmí však být vyšší než teplota solidu, příliš vysoká výstupní teplota způsobí trhání a ovlivní kvalitu povrchu profilu.
Optimální teplota extruze hliníkové tyče by měla být upravena v kombinaci s rychlostí extruze tak, aby rozdíl teplot extruze nebyl nižší než teplota solvu a vyšší než teplota solidu. Různé slitiny mají různé teploty solvu. Například teplota solvu slitiny 6063 je 498 °C, zatímco slitiny 6005 je 510 °C.
Rychlost traktoru
Rychlost traktoru je důležitým ukazatelem efektivity výroby. Různé profily, tvary, slitiny, velikosti atd. však mohou ovlivnit rychlost traktoru, což nelze zobecnit. Moderní západní továrny na extrudované profily mohou dosáhnout rychlosti traktoru 80 metrů za minutu.
Rychlost vytlačovací tyče je dalším důležitým ukazatelem produktivity. Měří se v milimetrech za minutu a rychlost vytlačovací tyče je při studiu efektivity výroby často spolehlivější než rychlost traktoru.
Teplota formy je velmi důležitá pro kvalitu extrudovaných profilů. Teplota formy by se před extruzí měla udržovat na přibližně 426 °C, jinak se forma snadno ucpe nebo dokonce poškodí. Účelem kalení je „zmrazit“ legující prvek hořčík, stabilizovat nestabilní atomy hořčíku a zabránit jejich usazování, aby se zachovala pevnost profilu.
Mezi tři hlavní metody kalení patří: chlazení vzduchem, chlazení vodní mlhou a chlazení ve vodní nádrži. Použitý typ kalení závisí na rychlosti vytlačování, tloušťce a požadovaných fyzikálních vlastnostech profilu, zejména na požadavcích na pevnost. Typ slitiny je komplexním ukazatelem tvrdosti a elastických vlastností slitiny. Typy hliníkových slitin byly podrobně specifikovány Americkou hliníkářskou asociací a existuje pět základních stavů:
F znamená „jak je vyrobeno“.
O znamená „žíhané tvářené výrobky“.
T znamená, že bylo „tepelně ošetřeno“.
W znamená, že materiál byl tepelně zpracován v roztoku.
H označuje tepelně nezpracovatelné slitiny, které jsou „tvářeny za studena“ nebo „deformačně zpevněny“.
Teplota a čas jsou dva ukazatele, které vyžadují přísnou kontrolu umělého stárnutí. V peci pro umělé stárnutí musí být každá část teploty stejná. Ačkoli stárnutí za nízkých teplot může zlepšit pevnost profilů, potřebná doba by se musela odpovídajícím způsobem prodloužit. Aby se dosáhlo nejlepších fyzikálních vlastností kovu, je nutné zvolit vhodnou hliníkovou slitinu a její optimální tvar, použít vhodný režim kalení, kontrolovat vhodnou teplotu stárnutí a dobu stárnutí pro zlepšení výtěžnosti. Výtěžnost je dalším důležitým ukazatelem efektivity výroby. Teoreticky je nemožné dosáhnout 100% výtěžnosti, protože palce by mohly odříznout materiál v důsledku skřípnutí traktorů a natahovačů.
Upraveno May Jiang z MAT Aluminum
Čas zveřejnění: 5. června 2023
