In generale, per ottenere proprietà meccaniche più elevate, dovrebbe essere selezionata una temperatura di estrusione più elevata. Tuttavia, per la lega 6063, quando la temperatura generale di estrusione è superiore a 540°C, le proprietà meccaniche del profilo non aumenteranno più e quando è inferiore a 480°C, la resistenza alla trazione potrebbe non essere qualificata.
Se la temperatura di estrusione è troppo elevata, sul prodotto appariranno bolle, crepe, graffi superficiali e persino sbavature a causa dell'adesione dell'alluminio allo stampo. Pertanto, per ottenere prodotti con elevata qualità superficiale, vengono spesso utilizzate temperature di estrusione relativamente basse.
Una buona attrezzatura è anche il punto chiave per migliorare l'efficienza produttiva dell'estrusione di alluminio, in particolare i tre pezzi principali: estrusore di alluminio, forno di riscaldamento delle barre di alluminio e forno di riscaldamento dello stampo. Inoltre la cosa più importante è avere un ottimo operatore di estrusione.
Analisi termica
Le barre e le bacchette di alluminio devono essere preriscaldate prima dell'estrusione per raggiungere una temperatura vicina alla temperatura del solvus, in modo che il magnesio nella barra di alluminio possa sciogliersi e fluire uniformemente nel materiale di alluminio. Quando la barra di alluminio viene inserita nell'estrusore, la temperatura non cambia molto.
Quando l'estrusore si avvia, l'enorme forza di spinta dell'asta di estrusione spinge il materiale di alluminio ammorbidito fuori dal foro della matrice, generando molto attrito, che viene convertito in temperatura, in modo che la temperatura del profilo estruso superi la temperatura del solvus. In questo momento, il magnesio si scioglie e scorre, il che è estremamente instabile.
Quando la temperatura viene aumentata, non deve essere superiore alla temperatura del solidus, altrimenti anche l'alluminio fonderà e il profilo non potrà essere formato. Prendendo come esempio la lega della serie 6000, la temperatura della barra di alluminio dovrebbe essere mantenuta tra 400-540°C, preferibilmente 470-500°C.
Se la temperatura è troppo alta, causerà lacerazioni, se è troppo bassa, la velocità di estrusione verrà ridotta e la maggior parte dell'attrito generato dall'estrusione verrà convertito in calore, provocando un aumento della temperatura. L'aumento della temperatura è proporzionale alla velocità di estrusione e alla pressione di estrusione.
La temperatura di uscita deve essere mantenuta tra 550-575°C, almeno superiore a 500-530°C, altrimenti il magnesio nella lega di alluminio non può fondersi e influenzare le proprietà del metallo. Ma non deve essere superiore alla temperatura del solidus, una temperatura di uscita troppo elevata causerà lacerazioni e influenzerà la qualità della superficie del profilo.
La temperatura di estrusione ottimale della barra di alluminio deve essere regolata in combinazione con la velocità di estrusione in modo che la differenza di temperatura di estrusione non sia inferiore alla temperatura del solvus e non superiore alla temperatura del solidus. Leghe diverse hanno temperature di solvus diverse. Ad esempio, la temperatura del solvus della lega 6063 è 498°C, mentre quella della lega 6005 è 510°C.
Velocità del trattore
La velocità del trattore è un indicatore importante dell’efficienza produttiva. Tuttavia, profili, forme, leghe, dimensioni, ecc. diversi possono influenzare la velocità del trattore, che non può essere generalizzata. Le moderne fabbriche occidentali di profili di estrusione possono raggiungere una velocità del trattore di 80 metri al minuto.
La velocità delle barre di estrusione è un altro importante indicatore di produttività. Viene misurata in millimetri al minuto e la velocità dell'asta di estrusione è spesso più affidabile della velocità del trattore quando si studia l'efficienza produttiva.
La temperatura dello stampo è molto importante per la qualità dei profili estrusi. La temperatura dello stampo deve essere mantenuta a circa 426°C prima dell'estrusione, altrimenti si ostruirà facilmente o addirittura danneggerà lo stampo. Lo scopo del quench è quello di “congelare” l'elemento di lega magnesio, stabilizzando gli atomi di magnesio instabili e impedendone la sedimentazione, al fine di mantenere la resistenza del profilo.
Tre principali metodi di spegnimento includono: raffreddamento ad aria, raffreddamento con nebbia d'acqua, raffreddamento del serbatoio dell'acqua. Il tipo di tempra utilizzato dipende dalla velocità di estrusione, dallo spessore e dalle proprietà fisiche richieste del profilo, in particolare dai requisiti di resistenza. Il tipo di lega è un'indicazione completa della durezza e delle proprietà elastiche della lega. I tipi di leghe di alluminio sono stati specificati in dettaglio dall'American Aluminium Association e esistono cinque stati base:
F significa "come fabbricato".
O significa “prodotti lavorati ricotti”.
T significa che è stato “trattato termicamente”.
W significa che il materiale è stato trattato termicamente con soluzione.
H si riferisce a leghe non trattabili termicamente che sono “lavorate a freddo” o “incrudite”.
La temperatura e il tempo sono due indici che necessitano di un controllo rigoroso dell'invecchiamento artificiale. Nel forno per l'invecchiamento artificiale, ogni parte della temperatura deve essere la stessa. Sebbene l’invecchiamento a bassa temperatura possa migliorare la resistenza dei profili, il tempo richiesto dovrebbe aumentare di conseguenza. Per ottenere le migliori proprietà fisiche del metallo, è necessario selezionare la lega di alluminio appropriata e la sua forma ottimale, utilizzare la modalità di tempra appropriata, controllare la temperatura e il tempo di invecchiamento appropriati per migliorare la resa, la resa è un altro importante indice di produzione efficienza. In teoria è impossibile ottenere una resa del 100%, poiché i mozziconi taglierebbero il materiale a causa dei segni di schiacciamento dei trattori e delle barelle.
A cura di May Jiang di MAT Aluminium
Orario di pubblicazione: 05-giu-2023
