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热量分析doc5)
熱量分析
鋁絛和鋁棒在擠壓前需預先加熱,達到接近溶線溫度(Solvus temperature),以便在鋁棒內的硅及鎂能熔化,並在鋁料中均勻地流動。
當鋁棒被放進擠壓機內時,溫度沒有太大的變化,在圖表中以一水平線表示。
而當擠壓機開動時,擠壓桿的巨大推擠力量把軟化了的鋁料由模具孔擠出,產生很大的摸察力,這摸擦力轉化為溫度,使擠出的型材溫度超過熔線溫度,此時硅及鎂熔化,向四處流動,極不穩定。
溫度的提高決不能高出固熔相線(Solidus temperature),不然鋁也會熔化,而型材就無法成型。
鋁棒溫度
鋁棒溫度應保持在400-540°C之間(以6xxx系鋁合金為例),最好是420-440°C。太高會引起撕裂現象,太低會減低擠壓速度
(因鋁料畢須軟化)擠壓的摸攃力大部分會轉化為熱量,導致溫度上升. 溫度的上升輿擠壓速度及擠壓壓力成正比。
出口溫度
出口溫度應保持在550 to 575 °C 之間,起碼也要在 500 to 530°C之上. 不然鋁合金內的鎂和硅就不能熔化而影嚮金屬性能。
但訣不能高過固熔相線,太高的出口溫度會導致撕裂現象,並且影嚮型材的表面品資.
最佳擠壓溫度
鋁棒溫度要結合擠壓速度來調節,使擠壓溫差不低於溶線溫度(Solvus temperature),也不高於固相線溫度(Solidus temperature),即620°C。不同的合金有不同的溶線溫度,比如6063合金的溶線溫度是498°C,而6005合金的溶線溫度則是510°C。
牽引機速度
牽引機速度是生產效率的一個重要指標。但不同的型材、型狀、合金、尺寸等都有可能影嚮牽引機速度。固不能一概而論。現代西方的擠壓型材廠都能做到每分鍾80米的牽引機速度。
擠壓桿速率
擠壓桿速率是生產率的另一重要指標。它是以毫米/分鍾或吋/分鍾為量度單位的。在研究生產效率時,擠壓桿速率往往比牽引機速度更可靠,因不同的型材、型狀、合金、尺寸等都有可能影嚮牽引機速度。
模具溫度
Die Oven
模具溫度對擠壓型材的品質致為重要. 模具溫度在擠壓前須保持在426°C左右。不然會容易產生堵塞甚至損毀模具的現象。
盛料筒溫度
盛料筒溫度須保持在426°C左右。
淬火溫度(溫差)
淬火(冷卻)的目的在於冷凍合金元素,即鎂和硅,把不穩定的鎂和硅(矽)原子穩定下來,不讓其沉淀。以保持型材的強度。
三種主要的淬火方式包括:
風冷
水霧冷卻
水槽冷卻
用哪種淬火方式取決於擠壓速度、型材厚度及所需的物理性能,特別是對強度的要求。 合金型態
合金型態是合金的硬度和彈性能的總合標示美國鋁業協會對鋁合型態已有詳細規定:
基礎狀態代號 F 自由加工狀態,適用於在成型過程中對溫度或材料的加工硬化程度無特殊控制的產品(對加工產品無力學性能要求); O 退火狀態,適用於經退火獲得最低強度的加工產品及經退火提高延展性和尺吋穩定性的鑄造產品,O後可綴有除零以外的一位阿拉伯數字; H 加工硬化狀態,適用於通過加工硬化提高強度的產品(這種產品可通過熱處理降低一些強度),H後總是綴有兩位以上的阿拉伯數字; W 固溶熱處理狀態(一種不穩定狀態),僅適用於固溶熱處理後在室溫自然時效的合金,並只有具體指出自然時效的時間才使用這種特殊代號,如W1/2小時; T 熱處理後產生的穩定狀態(不同於F、O和H狀態),適用於經熱處理產生穩定狀態的產品(這種產品也可進行加工硬化),T字母總是綴有一位以上的阿拉伯數字;
請參閱T型態具體標示法及H型態具體標示法
時效
大部分型材在淬火之後,需要在時效爐內進行熱處理,時效的作用主要是對合金元素(鎂和硅)進行重新配置,使其能均勻地分布在型材的所部位,以提高型材的強度。
溫度和時間是兩個人工時效需要嚴格控制的指標. 在人工時效爐內,每個部位的溫度都必須一樣。
低溫時效雖然能提高型材的強度,但所需的時間也需相應地拉長。
最佳金屬物理性能的達成
要達到最佳金屬物理性能必須:
選取適當的鋁合金及其最佳的型態
選擇適當的淬火(冷卻)方式
應用合適的時效溫度及控制時效時間
成品率
成品率是生產效率的另一重要指標.100%的成品率,理論上是不可能實現的,因為擠壓切頭(Butts)和因牽引機及拉伸机夾痕而切掉的料材是無可避免的。加上擠壓時出現的廢品、碰傷、產前試料、換模試機等,一般成品率都只能達到85%左右. 中國國內的擠壓廠一般都只能達到70% - 75%的成品率.
生產效率
型材擠壓的主要生產效率指標包括:
擠壓機利用率: 擠壓機的實際產出輿設計產能的比率
擠壓機成品率
單位時間內的人均產量
內部廢品率
退貨率
停機次數及時間
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