Экструзия является основной технологией обработки металлопластиков, при которой давление вынуждает заготовку вытекать из отверстий матрицы, в результате чего получаются профили с желаемой формой поперечного сечения. При экструзии алюминиевых сплавов в основном используется прямая горячая экструзия, работающая при температуре 400–500 ° C, при этом коэффициент экструзии обычно находится в диапазоне от 10 до 100.
Полный процесс включает в себя: нагрев литейного слитка (градиентный контроль температуры нагрева), предварительный нагрев матрицы, экструзионную деформацию, онлайн-закалку, вытяжку, выпрямление и искусственное старение. Ключевые параметры включают коэффициент экструзии λ, температуру экструзии, скорость экструзии и силу экструзии, которые взаимосвязаны и в совокупности определяют качество продукта.
Нагрев литейных слитков
Нагрев слитка является важным этапом предварительной обработки в процессе экструзии, направленным на достижение необходимой температуры пластической деформации (обычно 400–500 ° C) и устранение сегрегации отливки при одновременной гомогенизации микроструктуры.
В методе нагрева в основном используется индукционный нагрев промышленной частоты, что дает такие преимущества, как быстрое повышение температуры и равномерное распределение тепла. Печь сопротивления подходит для массового производства. Спецификации процесса требуют радиальной разницы температур ≤±5°C и осевой разницы температур ≤±10°C. Обычно применяется технология градиентного нагрева, при которой передний конец слитка (около матрицы) поддерживает температуру на 10–30 ° C ниже, чем задний конец, чтобы сбалансировать тепло деформации и теплоту трения во время экструзии, тем самым предотвращая перегрев выпускного отверстия.
Нагрев штампа
Нагрев матрицы является важнейшим подготовительным этапом процесса экструзии, направленным на согласование температуры матрицы с температурой слитка во избежание чрезмерного охлаждения из-за значительных перепадов температур во время течения металла через отверстия матрицы, которые могут ухудшить текучесть и качество сварки.
В методе нагрева используется печь сопротивления, при этом температура предварительного нагрева фильеры обычно поддерживается на уровне 450–500°C и время выдержки не менее 2 часов для обеспечения равномерного прожига. Основные требования к процессу: температура штампа должна быть немного выше температуры на переднем конце слитка (10–30°C), чтобы компенсировать потери тепла во время течения металла через штамп.
Согласование температур между матрицами, экструзионными цилиндрами и литыми слитками имеет решающее значение. Чрезмерно низкие температуры штампа могут привести к увеличению пиковых значений прессования, снижению текучести металла, ухудшению качества сварки или даже засорению штампа; и наоборот, чрезмерно высокие температуры могут поставить под угрозу прочность и износостойкость стали штампа, ускоряя выход штампа из строя. Точный контроль температуры (±5°C) и тщательное прожигание являются ключом к обеспечению стабильности экструзии и качества поверхности профилей.
Экструзионная деформация
Экструзионная деформация — это основной процесс пластической формовки, при котором металл течет через отверстия матрицы под высоким давлением. Слиток приводится в движение экструзионным валом внутри экструзионного цилиндра, создавая трехосное сжимающее напряженное состояние. Металл поступает в отверстия матрицы либо через отводящий мост (полый профиль), либо напрямую, тем самым достигается трансформация формы поперечного сечения.
Ключевые параметры процесса включают коэффициент экструзии λ (обычно 10–100), температуру экструзии (400–500 ° C), скорость экструзии (осевая скорость 2–15 мм/с) и силу экструзии. Тепло деформации и тепло трения, образующиеся во время экструзии, могут вызвать повышение температуры металла на 30–80 ° C, что требует баланса за счет градиентного нагрева или регулирования скорости.
Онлайн закалка
Онлайн-закалка обеспечивает плавную интеграцию процессов экструзии и термообработки. Он использует остаточное тепло от отверстий экструзионной матрицы для достижения быстрого охлаждения, затвердевая растворенные упрочняющие фазы (например, Mg₂Si) при повышенных температурах вплоть до комнатной температуры, тем самым создавая благоприятные условия для последующего старения.
Способ охлаждения выбирается исходя из свойств сплава: воздушное охлаждение подходит для сплавов с низкой чувствительностью к закалке, таких как 6063; охлаждение водяным туманом — наиболее часто используемый метод для сплавов серии 6ххх, обеспечивающий контролируемую скорость охлаждения и минимальную деформацию; Водоиммерсионное охлаждение применяется для сплавов с высокой чувствительностью к закалке, таких как серия 7xxx, со скоростью охлаждения ≥50°C/с.
Критические требования к процессу: температура профиля должна превышать температуру твердого раствора сплава (обычно ≥500°C) перед закалкой. Охлаждение должно быть равномерным и достаточным по скорости, чтобы предотвратить локальный дефицит охлаждения, который может привести к усилению выделения фазы.
Растягивающая прокатка
Растягивающая прокатка служит важным процессом отделки после экструзии. Применяя к профилям осевое натяжение, он устраняет изгиб, скручивание и остаточные напряжения, возникающие в процессе экструзии и закалки, одновременно обеспечивая точную настройку точности размеров.
Ключевые технические моменты: Степень растяжения следует контролировать в пределах от 0,5% до 2,0% (в зависимости от формы профиля, толщины стенки и требований к точности). Чрезмерно слабое растяжение не может обеспечить эффективное выпрямление, тогда как чрезмерное растяжение может привести к сужению поперечного сечения, отклонениям размеров или даже к перелому. В процессе растяжения обеспечьте равномерный зажим и выравнивание строп, чтобы предотвратить дополнительный изгиб.
Искусственное старение
Искусственное старение — это важнейший процесс термообработки для придания окончательных механических свойств экструдированным профилям. После закалки профили нагревают и выдерживают в печи старения, чтобы обеспечить равномерное осаждение упрочняющих фаз (например, Mg₂Si в серии 6xxx) из пересыщенного твердого раствора, образуя наноразмерные дисперсные выделения, которые значительно повышают твердость и прочность.
Типичные параметры процесса: Температура старения для серии 6ххх составляет 180–200°С, время выдержки 2–4 часа; в серии 7xxx используется двухэтапное старение с более сложными комбинациями температуры и времени. В процессе старения необходим строгий контроль за однородностью температуры в печи (в пределах ±3°C), чтобы предотвратить локальное перестаривание или недостаточное старение.
Андойное окисление
Электрофоретическое покрытие
Порошковое покрытие
Горячая прокатка
Горячая прокатка — это процесс формовки, при котором металлические заготовки нагреваются выше температуры рекристаллизации для деформации прокатки. Температура нагрева обычно составляет от 0,6 до 0,9 температуры плавления металла, при этом температура горячей прокатки алюминиевых сплавов обычно устанавливается на уровне 350–450 ° C.
Во время горячей прокатки металлы одновременно подвергаются как наклепу, так и динамической рекристаллизации, что приводит к значительному улучшению пластичности и снижению сопротивления деформации, что делает их пригодными для производства с высокой степенью обжатия. К основному оборудованию относятся станы горячей прокатки (двухвалковые, четырехвалковые или многовалковые), которые оказывают давление на заготовку посредством вращающихся валков для уменьшения ее толщины и увеличения ширины.
Основная функция горячей прокатки — преобразование литых слитков (плоских или круглых слитков) в листовой металл, полосы или прутки; разрушить структуру отливки, устранить поры и усадочные полости; и для уменьшения размера зерна при одновременном улучшении механических свойств.
Холодная прокатка
Холодная прокатка — это процесс деформации прокатки, выполняемый при температуре ниже температуры рекристаллизации металла, обычно проводимой при комнатной температуре. Перед холодной прокаткой алюминиевых сплавов горячекатаные заготовки должны пройти отжиг для размягчения, устранения горячекатаной микроструктуры и снижения сопротивления деформации.
Холодная прокатка характеризуется значительным наклепом, при котором металлы при деформации проявляют повышенную прочность и пониженную пластичность. При минимальном обжатии за один проход (обычно 10–30%) для достижения целевой толщины требуется несколько проходов в сочетании с промежуточным отжигом. Холоднокатаный прокат демонстрирует превосходное качество поверхности и высокую точность размеров (допуски по толщине составляют всего ±0,01 мм), а его механические свойства можно точно контролировать путем регулирования степени наклепа.
Технические характеристики и допуски
Проектирование и настройка
Предоставляет предложения по оптимизации конструкции DFM и разрабатывает специальные формы.
Он обеспечивает замкнутый цикл управления от прототипирования до массового производства, удовлетворяя потребности в индивидуальной настройке.
Мы поддерживаем складские запасы в размере 5000 тонн различных алюминиевых материалов, а годовой объем продаж превышает 50 000 тонн. Наша продукция используется во многих отраслях промышленности.
