Na splošno velja, da je za doseganje višjih mehanskih lastnosti treba izbrati višjo temperaturo ekstrudiranja. Vendar pa se pri zlitini 6063 mehanske lastnosti profila ne bodo več povečevale, ko je splošna temperatura ekstrudiranja višja od 540 °C, in ko je nižja od 480 °C, je natezna trdnost lahko neustrezna.
Če je temperatura ekstrudiranja previsoka, se na izdelku zaradi oprijema aluminija na kalup pojavijo mehurčki, razpoke, površinske praske in celo zareze. Zato se za pridobitev izdelkov z visoko kakovostjo površine pogosto uporabljajo relativno nizke temperature ekstrudiranja.
Dobra oprema je ključna tudi za izboljšanje proizvodne učinkovitosti ekstrudiranja aluminija, zlasti treh glavnih delov: ekstruderja za aluminij, peči za ogrevanje aluminijastih palic in peči za ogrevanje kalupov. Poleg tega je najpomembnejše imeti odličnega operaterja ekstrudiranja.
Termična analiza
Aluminijaste palice in žice je treba pred ekstrudiranjem predhodno segreti, da dosežejo temperaturo blizu temperature raztapljanja, da se magnezij v aluminijasti palici lahko stopi in enakomerno teče v aluminijastem materialu. Ko aluminijasto palico vstavimo v ekstruder, se temperatura ne spremeni bistveno.
Ko se ekstruder zažene, ogromna potisna sila ekstruzijske palice potisne zmehčan aluminijast material iz luknje matrice, kar ustvari veliko trenja, ki se pretvori v temperaturo, tako da temperatura ekstrudiranega profila preseže temperaturo raztopine. V tem času se magnezij stopi in teče, kar je izjemno nestabilno.
Ko se temperatura dvigne, ne sme biti višja od temperature solidusa, sicer se bo aluminij tudi stalil in profila ni mogoče oblikovati. Na primer zlitine serije 6000 je treba temperaturo aluminijeve palice vzdrževati med 400 in 540 °C, po možnosti med 470 in 500 °C.
Če je temperatura previsoka, bo povzročila trganje, če je prenizka, se bo hitrost ekstrudiranja zmanjšala in večina trenja, ki ga povzroči ekstrudiranje, se bo pretvorila v toploto, kar bo povzročilo dvig temperature. Dvig temperature je sorazmeren s hitrostjo ekstrudiranja in tlakom ekstrudiranja.
Izhodna temperatura mora biti med 550 in 575 °C, vsaj nad 500 in 530 °C, sicer se magnezij v aluminijevi zlitini ne more stopiti in vplivati na lastnosti kovine. Vendar ne sme biti višja od temperature solidusa, saj bo previsoka izhodna temperatura povzročila trganje in vplivala na kakovost površine profila.
Optimalno temperaturo ekstrudiranja aluminijaste palice je treba prilagoditi skupaj s hitrostjo ekstrudiranja tako, da razlika v temperaturi ekstrudiranja ni nižja od temperature solvusa in ne višja od temperature solidusa. Različne zlitine imajo različne temperature solvusa. Na primer, temperatura solvusa zlitine 6063 je 498 °C, medtem ko je temperatura solvusa zlitine 6005 510 °C.
Hitrost traktorja
Hitrost traktorja je pomemben kazalnik proizvodne učinkovitosti. Vendar pa lahko na hitrost traktorja vplivajo različni profili, oblike, zlitine, velikosti itd., česar ni mogoče posploševati. Sodobne zahodne tovarne ekstruzijskih profilov lahko dosežejo hitrost traktorja 80 metrov na minuto.
Hitrost ekstruzijske palice je še en pomemben kazalnik produktivnosti. Meri se v milimetrih na minuto, hitrost ekstruzijske palice pa je pri preučevanju proizvodne učinkovitosti pogosto bolj zanesljiva kot hitrost traktorja.
Temperatura kalupa je zelo pomembna za kakovost ekstrudiranih profilov. Temperaturo kalupa je treba pred ekstrudiranjem vzdrževati na približno 426 °C, sicer se kalup zlahka zamaši ali celo poškoduje. Namen kaljenja je "zamrzniti" legirni element magnezij, stabilizirati nestabilne atome magnezija in preprečiti njihovo usedanje, da se ohrani trdnost profila.
Tri glavne metode kaljenja vključujejo: hlajenje z zrakom, hlajenje z vodno meglo in hlajenje z vodnim rezervoarjem. Vrsta kaljenja je odvisna od hitrosti ekstrudiranja, debeline in zahtevanih fizikalnih lastnosti profila, zlasti zahtev glede trdnosti. Vrsta zlitine je celovit pokazatelj trdote in elastičnih lastnosti zlitine. Vrste aluminijevih zlitin je podrobno opredelilo Ameriško združenje za aluminij, obstaja pa pet osnovnih stanj:
F pomeni »kot je izdelano«.
O pomeni »žarjeni kovano obdelovani izdelki«.
T pomeni, da je bilo „toplotno obdelano“.
W pomeni, da je bil material toplotno obdelan.
H se nanaša na zlitine, ki jih ni mogoče toplotno obdelati in so "hladno obdelane" ali "deformacijsko utrjene".
Temperatura in čas sta dva kazalnika, ki ju je treba strogo nadzorovati pri umetnem staranju. V peči za umetno staranje mora biti temperatura v vseh delih enaka. Čeprav lahko staranje pri nizki temperaturi izboljša trdnost profilov, se mora potreben čas ustrezno povečati. Da bi dosegli najboljše fizikalne lastnosti kovine, je treba izbrati ustrezno aluminijevo zlitino in njeno optimalno obliko, uporabiti ustrezen način kaljenja ter nadzorovati ustrezno temperaturo in čas staranja za izboljšanje izkoristka, ki je še en pomemben kazalnik proizvodne učinkovitosti. Teoretično je nemogoče doseči 100-odstotni izkoristek, saj bodo robovi zaradi sledi stiskanja traktorjev in nosilk odrezali material.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminum
Čas objave: 5. junij 2023
