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 Extrusionstemperatur im Allgemeinen über 540 °C liegt. Liegt sie unter 480 °C, kann die Zugfestigkeit beeinträchtigt werden.
Bei zu hoher Extrusionstemperatur bilden sich Blasen, Risse, Kratzer und sogar Grate auf der Oberfläche des Produkts, da das Aluminium an der Form haften bleibt. Um Produkte mit hoher Oberflächenqualität zu erhalten, werden daher häufig relativ niedrige Extrusionstemperaturen verwendet.
Gute Ausrüstung ist auch der Schlüssel zur Verbesserung der Produktionseffizienz der Aluminiumextrusion, insbesondere der drei Hauptkomponenten Aluminiumextruder, Aluminiumstabheizofen und Formheizofen. Darüber hinaus ist ein exzellenter Extrusionsbediener das Wichtigste.
Thermische Analyse
Aluminiumstangen und -stäbe müssen vor dem Extrudieren auf eine Temperatur nahe der Solvustemperatur vorgewärmt werden, damit das Magnesium in der Aluminiumstange schmelzen und gleichmäßig im Aluminiummaterial fließen kann. Beim Einführen der Aluminiumstange in den Extruder ändert sich die Temperatur kaum.
Beim Starten des Extruders drückt die enorme Schubkraft der Extrudierstange das erweichte Aluminiummaterial aus der Düsenöffnung. Dadurch 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 umher, was äußerst instabil ist.
Die erhöhte Temperatur darf die Solidustemperatur nicht überschreiten, 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, führt dies zum Reißen. Ist sie zu niedrig, verringert sich die Extrusionsgeschwindigkeit. Der Großteil der durch die Extrusion erzeugten Reibung wird in Wärme umgewandelt, was zu einem Temperaturanstieg führt. 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 unter der Solvustemperatur und nicht über der Solidustemperatur liegt. 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 erreichen eine Traktorgeschwindigkeit von 80 Metern pro Minute.
Die Extrusionsgeschwindigkeit ist ein weiterer wichtiger Indikator für die Produktivität. Sie wird in Millimetern pro Minute gemessen und ist bei der Betrachtung der Produktionseffizienz oft zuverlässiger als die Traktorgeschwindigkeit.
Die Formtemperatur ist für die Qualität extrudierter Profile von entscheidender Bedeutung. Sie sollte vor dem Extrudieren bei etwa 426 °C gehalten werden, da sie sonst leicht verstopft oder sogar beschädigt wird. Das Abschrecken dient dazu, das Legierungselement Magnesium zu „frieren“, die instabilen Magnesiumatome zu stabilisieren und ihre Ablagerung zu verhindern, um die Festigkeit des Profils zu erhalten.
Drei Hauptabschreckverfahren sind: Luftkühlung, Wassernebelkühlung und Wassertankkühlung. Die Art des Abschreckens hängt von der Extrusionsgeschwindigkeit, der Dicke und den erforderlichen physikalischen Eigenschaften des Profils, insbesondere den Festigkeitsanforderungen, ab. Der Legierungstyp gibt Aufschluss über die Härte und die Elastizitätseigenschaften 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 Faktoren, die bei der künstlichen Alterung streng kontrolliert werden müssen. Im Ofen zur künstlichen Alterung muss die Temperatur in allen Bereichen gleich sein. Obwohl die Alterung bei niedrigen Temperaturen die Festigkeit von Profilen verbessern kann, erhöht sich die benötigte Zeit entsprechend. Um die besten physikalischen Eigenschaften des Metalls zu erreichen, 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 Stäbe durch die Quetschstellen der Traktoren und Streckmaschinen das Material abschneiden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Beitragszeit: 05.06.2023
