Um bessere mechanische Eigenschaften zu erzielen, sollte im Allgemeinen eine höhere Extrusionstemperatur gewählt werden. Bei der Legierung 6063 jedoch steigen die mechanischen Eigenschaften des Profils nicht mehr, wenn die allgemeine Extrusionstemperatur über 540 °C liegt, und wenn sie unter 480 °C liegt, kann die Zugfestigkeit beeinträchtigt werden.
Bei zu hoher Extrusionstemperatur entstehen durch das an der Form haftende Aluminium Blasen, Risse, Kratzer und sogar Grate auf dem Produkt. Um Produkte mit hoher Oberflächenqualität zu erhalten, werden daher häufig relativ niedrige Extrusionstemperaturen verwendet.
Eine gute Ausrüstung ist auch der Schlüssel zur Verbesserung der Produktionseffizienz der Aluminiumextrusion, insbesondere der drei Hauptkomponenten Aluminiumextruder, Aluminiumstab-Heizofen und Formheizofen. Darüber hinaus ist es am wichtigsten, einen hervorragenden Extrusionsbediener zu haben.
Thermische Analyse
Aluminiumstangen und -stäbe müssen vor dem Extrudieren vorgewärmt werden, um eine Temperatur nahe der Solvustemperatur zu erreichen, damit das Magnesium in der Aluminiumstange schmelzen und gleichmäßig im Aluminiummaterial fließen kann. Wenn die Aluminiumstange in den Extruder eingeführt wird, ändert sich die Temperatur nicht wesentlich.
Beim Start des Extruders drückt die enorme Schubkraft der Extrudierstange das erweichte Aluminiummaterial aus der Düsenöffnung. Dabei entsteht viel Reibung, die in Temperatur umgewandelt wird, sodass die Temperatur des extrudierten Profils die Solvustemperatur überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt schmilzt das Magnesium und fließt herum, was äußerst instabil ist.
Die Temperatur darf beim Erhöhen nicht höher als die Solidustemperatur sein, da sonst auch das Aluminium schmilzt und das Profil nicht geformt werden kann. Am Beispiel einer Legierung der 6000er-Serie sollte die Temperatur des Aluminiumstabs zwischen 400 und 540 °C, vorzugsweise zwischen 470 und 500 °C, gehalten werden.
Ist die Temperatur zu hoch, kommt es zum Reißen, ist sie zu niedrig, verringert sich die Extrusionsgeschwindigkeit und der größte Teil der durch die Extrusion erzeugten Reibung wird in Wärme umgewandelt, wodurch die Temperatur ansteigt. Der Temperaturanstieg ist proportional zur Extrusionsgeschwindigkeit und zum Extrusionsdruck.
Die Austrittstemperatur sollte zwischen 550 und 575 °C, mindestens jedoch über 500 und 530 °C liegen, da sonst das Magnesium in der Aluminiumlegierung nicht geschmolzen werden kann und die Metalleigenschaften beeinträchtigt werden. Sie darf jedoch nicht höher als die Solidustemperatur sein, da eine zu hohe Austrittstemperatur zu Rissen führt und die Oberflächenqualität des Profils beeinträchtigt.
Die optimale Extrusionstemperatur des Aluminiumstabs sollte in Kombination mit der Extrusionsgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass die Extrusionstemperaturdifferenz nicht niedriger als die Solvustemperatur und nicht höher als die Solidustemperatur ist. Verschiedene Legierungen haben unterschiedliche Solvustemperaturen. Beispielsweise beträgt die Solvustemperatur der Legierung 6063 498 °C, während die der Legierung 6005 510 °C beträgt.
Traktorgeschwindigkeit
Die Traktorgeschwindigkeit ist ein wichtiger Indikator für die Produktionseffizienz. Unterschiedliche Profile, Formen, Legierungen, Größen usw. können jedoch die Geschwindigkeit des Traktors beeinflussen, was nicht verallgemeinert werden kann. Moderne westliche Extrusionsprofilfabriken können eine Traktorgeschwindigkeit von 80 Metern pro Minute erreichen.
Die Extrusionsgeschwindigkeit ist ein weiterer wichtiger Indikator für die Produktivität. Sie wird in Millimetern pro Minute gemessen und ist bei der Untersuchung der Produktionseffizienz oft zuverlässiger als die Traktorgeschwindigkeit.
Die Formtemperatur ist für die Qualität extrudierter Profile von entscheidender Bedeutung. Vor dem Extrudieren sollte die Formtemperatur bei etwa 426 °C gehalten werden, da sie sonst leicht verstopft oder sogar beschädigt wird. Das Abschrecken dient dazu, das Legierungselement Magnesium einzufrieren, die instabilen Magnesiumatome zu stabilisieren und ihre Ablagerung zu verhindern, um die Festigkeit des Profils zu erhalten.
Drei Hauptabschreckmethoden sind: Luftkühlung, Wassernebelkühlung und Wassertankkühlung. Die Art der Abschreckung hängt von der Extrusionsgeschwindigkeit, der Dicke und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften des Profils ab, insbesondere von den Festigkeitsanforderungen. Der Legierungstyp gibt Aufschluss über die Härte und die Elastizität der Legierung. Die Aluminiumlegierungstypen wurden von der American Aluminum Association detailliert spezifiziert und unterscheiden sich in fünf Grundzuständen:
F steht für „wie hergestellt“.
O steht für „geglühte Schmiedeprodukte“.
T bedeutet, dass es „wärmebehandelt“ wurde.
W bedeutet, dass das Material lösungsgeglüht wurde.
H bezieht sich auf nicht wärmebehandelbare Legierungen, die „kaltverformt“ oder „kaltverfestigt“ sind.
Temperatur und Zeit sind zwei Parameter, die bei der künstlichen Alterung streng kontrolliert werden müssen. Im Ofen zur künstlichen Alterung muss die Temperatur in jedem Bereich gleich sein. Obwohl die Alterung bei niedriger Temperatur die Festigkeit von Profilen verbessern kann, erhöht sich die benötigte Zeit entsprechend. Um die besten physikalischen Eigenschaften des Metalls zu erzielen, ist es notwendig, die geeignete Aluminiumlegierung und ihre optimale Form auszuwählen, ein geeignetes Abschreckverfahren zu verwenden und die richtige Alterungstemperatur und Alterungszeit zu kontrollieren, um die Ausbeute zu verbessern. Die Ausbeute ist ein weiterer wichtiger Indikator für die Produktionseffizienz. Theoretisch ist es unmöglich, eine Ausbeute von 100 % zu erreichen, da die Enden durch die Quetschstellen der Traktoren und Streckmaschinen vom Material abgeschnitten werden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Beitragszeit: 05.06.2023
