Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2026-03-17 Origine: Sito
L'estrusione ad alta velocità a bassa temperatura è un processo di produzione che combina temperature relativamente basse della billetta con velocità di estrusione elevate. Questa tecnica presenta una relazione inversa tra 'bassa temperatura' e 'alta velocità': man mano che la temperatura della billetta diminuisce, la velocità di estrusione può essere aumentata. Per le tipiche leghe estruse come la lega di alluminio 6063, l'intervallo di temperature di estrusione a bassa temperatura viene generalmente mantenuto a circa 440–460°C, mentre la velocità di estrusione può raggiungere fino a 30–50 metri al minuto.
Il principio fondamentale dell’estrusione a bassa temperatura e ad alta velocità risiede nel modo in cui le temperature più basse eliminano il surriscaldamento durante la deformazione, creando condizioni ottimali per un’estrusione rapida. È fondamentale notare che il termine 'bassa temperatura' si riferisce specificamente alla temperatura della billetta all'ingresso dello stampo, mentre il prodotto estruso all'uscita dello stampo deve ancora raggiungere l'intervallo di temperatura ottimale per il trattamento della soluzione solida (ad esempio, 515–525°C per la lega 6063) per garantire le proprietà meccaniche del prodotto.
L’estrusione ad alta temperatura e a bassa velocità, d’altro canto, si riferisce ad una combinazione di processi di produzione in cui la velocità di estrusione viene rallentata a temperature più elevate della billetta. L'intervallo di temperatura per l'estrusione ad alta temperatura è generalmente controllato tra 500 e 520°C e la velocità di estrusione deve essere strettamente limitata a un valore inferiore.
La logica di base dell'estrusione ad alta temperatura e bassa velocità è che una temperatura più elevata riduce la resistenza alla deformazione del metallo, facilitandone la formatura ma comporta anche il rischio di surriscaldamento, quindi è necessario ridurre la velocità per controllare l'aumento di temperatura e garantire il flusso uniforme del metallo.
P tecnologico arametro |
Estrusione alta velocità ad a bassa temperatura |
Estrusione ad alta temperatura e bassa velocità |
Temperatura della billetta |
440~460℃（Inferiore） |
500~520℃（Più alto） |
Velocità di estrusione |
30~50 m/minuto（Veloce） |
significativamente inferiore all'alta velocità a bassa temperatura (lenta) |
Temperatura di uscita |
La temperatura deve raggiungere i 515–525°C (riscaldando per deformazione) |
550~575℃ |
primaria Lega applicabile |
Leghe con buona estrusibilità (es. 6063) |
Leghe con scarsa estrusibilità (ad esempio, leghe di alluminio ad alta resistenza del Gruppo 2 e del Gruppo 7) |
Difficoltà tecnica |
È necessario un controllo preciso della temperatura, con specifiche rigorose delle apparecchiature. |
Relativamente maturo ma inefficiente |
Caratteristiche:
Efficienza produttiva eccezionalmente elevata: la velocità di estrusione può raggiungere 2-3 volte quella dei processi convenzionali, aumentando notevolmente la capacità produttiva.
: Consumo energetico relativamente basso la temperatura di riscaldamento della billetta è bassa e il costo energetico viene risparmiato.
Utilizzo del calore di deformazione per aumentare la temperatura: il calore di deformazione derivante dall'estrusione ad alta velocità viene abilmente utilizzato per raggiungere la temperatura di trattamento della soluzione solida all'uscita del profilo senza ulteriore riscaldamento.
Sfide tecniche:
Problema relativo alla capacità di raffreddamento: l'estrusione ad alta velocità richiede che le successive apparecchiature di raffreddamento in linea (raffreddate ad aria, a spruzzo, ad acqua) abbiano una capacità sufficiente; in caso contrario i profili non potranno raggiungere le proprietà meccaniche di base richieste.
Rischio di surriscaldamento della coda: durante l'estrusione ad alta velocità, soprattutto nella fase di coda, la temperatura della billetta può aumentare rapidamente a causa dell'intenso calore di deformazione, causando potenzialmente il surriscaldamento del metallo e la combustione. Ciò può portare a crepe superficiali o addirittura a difetti di 'estrazione' sul profilo, con conseguente aumento del tasso di scarto.
Richiesta di raffreddamento dello stampo: per risolvere il problema del surriscaldamento causato dall'estrusione ad alta velocità, viene spesso introdotta la tecnologia di raffreddamento con azoto liquido. L'azoto liquido viene iniettato nell'area di lavoro dello stampo per ridurre la temperatura dell'area di deformazione e rimuovere il calore di deformazione. Allo stesso tempo, l'azoto può anche proteggere la superficie del profilo e ridurre l'ossidazione.
Caratteristiche:
La resistenza alla deformazione è ridotta: il metallo ha una buona fluidità alle alte temperature, la pressione di estrusione è ridotta e la capacità dell'attrezzatura è relativamente bassa.
Adatto per leghe a deformazione dura: per le leghe di alluminio ad alta resistenza come la serie 2 e la serie 7, l'alta temperatura è una condizione necessaria per la loro estrusibilità.
Rischio tecnico :
Il rischio di ingrossamento della grana: quando la temperatura dello stampo supera i 525 ℃ e il raffreddamento non è sufficiente, il prodotto tende a produrre una struttura a grana grossa, che influisce seriamente sulle proprietà meccaniche.
Soluzione solida insufficiente: se la temperatura è troppo elevata ma non adeguatamente controllata, potrebbe risultare in una soluzione solida incompleta di elementi di lega come magnesio e silicio, riducendo così la durezza e la resistenza della lega.
Linee di flusso allentate: per i profili cavi estrusi utilizzando una matrice di pettinatura a flusso, se la velocità di estrusione è troppo elevata o la temperatura è eccessivamente elevata, un'alimentazione insufficiente di metallo può portare alla formazione di strutture allentate lungo le linee di flusso. Durante la successiva pulizia alcalina, questi difetti sono soggetti a esposizione alla corrosione, influenzando la qualità della superficie e i risultati della post-elaborazione.
La temperatura e la velocità di estrusione non sono variabili indipendenti, ma mostrano una relazione accoppiata, come mostrato nella figura seguente.
Temperatura di compressione eccessivamente bassa o velocità di compressione eccessivamente lenta → La forza di compressione supera la capacità dell'apparecchiatura → La compressione è difficile da ottenere
Velocità di estrusione eccessiva o temperatura elevata → Sul prodotto compaiono difetti come crepe superficiali e adesione → Non conformità agli standard di qualità
Pertanto, la temperatura e la velocità di estrusione devono essere controllate nella regione tra la curva della capacità di estrusione e la curva della qualità della superficie del prodotto, che è la finestra del processo fattibile.
La ricerca dimostra che la velocità di estrusione influisce in modo significativo sull’uniformità del flusso del metallo più della temperatura. Prendendo come esempio i profili delle guide del tetto apribile delle automobili, quando la velocità di estrusione aumenta da 4 mm/s a 6 mm/s, la deviazione standard della velocità (SDV) nella sezione trasversale del profilo di uscita dello stampo aumenta bruscamente da 10,56 mm/s a 24,11 mm/s, indicando un'intensificazione delle irregolarità della velocità del flusso. Gli studi sulle leghe di alluminio ad alta resistenza della serie 7 confermano ulteriormente che l’estrusione a bassa velocità (<0,3 mm/s) determina un aumento minimo della temperatura e un flusso uniforme, mentre velocità superiori a 0,3 mm/s causano un drammatico aumento del calore da attrito, che può portare a irregolarità della velocità della sezione trasversale e flessione del profilo.
Le diverse leghe hanno i loro intervalli di temperatura ottimali. Per le leghe Al-Zn-Mg-Cu-Zr ad alta resistenza, l'intervallo 390-430℃ fornisce una plasticità ottimale del materiale e una pressione di estrusione moderata. Temperature inferiori a 350℃ comportano una resistenza eccessiva, mentre quelle superiori a 470℃ comportano il rischio di surriscaldamento. Al contrario, la lega 6063 impiega sia la lavorazione ad alta velocità a bassa temperatura (440-460℃ per le billette) sia la lavorazione a bassa velocità ad alta temperatura (500-520℃), con la prima che rappresenta una filosofia di produzione più avanzata.
Studi recenti hanno fornito dati quantitativi sull’efficacia di due processi. La ricerca sulla lavorazione della lega di alluminio AA6063 utilizzando il nuovo processo di autoflessione del canale di torsione (TCSE) dimostra che:
Indice prestazione di |
Effetto del miglioramento della temperatura della billetta |
Effetto dell'aumento della velocità di estrusione |
Durezza media |
Un aumento del 55,9% |
Un aumento del 19,5% |
Massima ( trazione resistenza alla UTS) |
Un aumento del 12,5% |
Un aumento del 7,1% |
Scena applicabile |
Da preferire quando è richiesta un'elevata curvatura (≥328,67 mm). |
Da preferire quando è richiesta una curvatura ridotta (≤328,67 mm). |
Ciò dimostra che, in base ai requisiti specifici del prodotto, l'aumento della temperatura può migliorare significativamente le proprietà meccaniche in modo più efficace rispetto all'aumento della velocità. Tuttavia, è anche importante notare che temperature eccessivamente elevate possono portare all’ingrossamento del grano: quando la differenza di temperatura tra la zona di deformazione e l’ambiente circostante supera i 31 K, strati di grano grosso di circa 400 μm tendono a formarsi ai bordi, con conseguente riduzione della durezza.
Che si tratti di alta velocità a bassa temperatura o bassa velocità ad alta temperatura, la tradizionale estrusione a velocità costante è difficile da evitare il problema della distribuzione irregolare della temperatura nel profilo. Durante il processo di estrusione, l'attrito tra il lingotto e il cilindro di estrusione, nonché il calore di deformazione, aumentano gradualmente la temperatura della billetta, determinando proprietà microstrutturali non uniformi nella parte anteriore e posteriore del profilo.
Per risolvere questo problema è stata sviluppata la tecnologia di estrusione isotermica. Il suo principio fondamentale prevede il controllo in tempo reale della velocità di estrusione per mantenere una temperatura costante all'uscita dello stampo (tipicamente entro ±10°C). I metodi per ottenere l'estrusione isotermica includono:
a gradiente della billetta Metodo di riscaldamento/raffreddamento : la billetta è soggetta a un gradiente di temperatura lungo la sua lunghezza, con temperature più elevate nella parte anteriore e temperature più basse nella parte posteriore, compensando così l'aumento di temperatura causato dal calore di deformazione.
Controllo online a circuito chiuso della velocità di estrusione: il sistema di controllo dell'estrusione a temperatura costante Optalex sviluppato da Alumac (Danimarca) raggiunge una produttività media superiore dell'8%-10% e un tasso di scarto inferiore del 2%-3% monitorando continuamente la temperatura di uscita dei profili estrusi e regolando dinamicamente la velocità di estrusione.
Controllo della temperatura in stampi e attrezzature: le tecnologie includono il riscaldamento/raffreddamento a zone dei cilindri di estrusione e il raffreddamento con azoto liquido per gli stampi. L'introduzione della tecnologia di estrusione isotermica combina efficacemente i vantaggi dei processi ad alta velocità a bassa temperatura e a bassa velocità ad alta temperatura. Consente il funzionamento a bassa velocità durante la fase di estrusione iniziale (quando la temperatura del grezzo è elevata) e riduce automaticamente la velocità durante le fasi medio-tardive (quando la temperatura del grezzo aumenta a causa del calore di deformazione), ottenendo così un'estrusione a temperatura costante durante l'intero processo. Ciò garantisce l'uniformità della qualità del prodotto massimizzando al tempo stesso la velocità media di estrusione.
