In generale, per ottenere proprietà meccaniche più elevate, è consigliabile selezionare una temperatura di estrusione più elevata. Tuttavia, per la lega 6063, quando la temperatura di estrusione generale è superiore a 540 °C, le proprietà meccaniche del profilo non aumentano ulteriormente, mentre quando è inferiore a 480 °C, la resistenza alla trazione potrebbe non essere ottimale.
Se la temperatura di estrusione è troppo elevata, sul prodotto si formeranno bolle, crepe, graffi superficiali e persino sbavature a causa dell'adesione dell'alluminio allo stampo. Pertanto, per ottenere prodotti con un'elevata qualità superficiale, spesso si utilizzano temperature di estrusione relativamente basse.
Anche una buona attrezzatura è fondamentale per migliorare l'efficienza produttiva dell'estrusione di alluminio, in particolare per quanto riguarda i tre componenti principali: estrusore, forno di riscaldamento barre di alluminio e forno di riscaldamento stampi. Inoltre, la cosa più importante è avere un operatore di estrusione eccellente.
Analisi termica
Le barre e le aste di alluminio devono essere preriscaldate prima dell'estrusione per raggiungere una temperatura prossima a quella di Solvus, in modo che il magnesio presente nella barra di alluminio possa fondersi e fluire uniformemente nel materiale di alluminio. Quando la barra di alluminio viene inserita nell'estrusore, la temperatura non subisce variazioni significative.
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 un notevole attrito, che viene convertito in temperatura, tanto che la temperatura del profilo estruso supera la temperatura di solvus. A questo punto, il magnesio si fonde e fluisce, creando un'estrema instabilità.
Quando la temperatura viene aumentata, non deve essere superiore alla temperatura di solidus, altrimenti anche l'alluminio si 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 e 540 °C, preferibilmente tra 470 e 500 °C.
Se la temperatura è troppo alta, si verificheranno lacerazioni, mentre se è troppo bassa, la velocità di estrusione verrà ridotta e gran parte dell'attrito generato dall'estrusione verrà convertita in calore, causando un aumento della temperatura. L'aumento di temperatura è proporzionale alla velocità e alla pressione di estrusione.
La temperatura di uscita deve essere mantenuta tra 550 e 575 °C, almeno al di sopra di 500-530 °C, altrimenti il magnesio presente nella lega di alluminio non può essere fuso e non ne compromette le proprietà. Tuttavia, non deve essere superiore alla temperatura di solidificazione, poiché una temperatura di uscita troppo elevata causerebbe lacerazioni e comprometterebbe la qualità superficiale del profilo.
La temperatura di estrusione ottimale della barra di alluminio deve essere regolata in base alla velocità di estrusione, in modo che la differenza di temperatura di estrusione non sia inferiore alla temperatura di solvus né superiore alla temperatura di solidus. Leghe diverse hanno temperature di solvus diverse. Ad esempio, la temperatura di solvus della lega 6063 è di 498 °C, mentre quella della lega 6005 è di 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, il che non può essere generalizzato. Le moderne fabbriche occidentali di profili estrusi possono raggiungere una velocità del trattore di 80 metri al minuto.
La velocità dell'asta di estrusione è un altro importante indicatore di produttività. Si misura 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 fondamentale per la qualità dei profili estrusi. Prima dell'estrusione, la temperatura dello stampo deve essere mantenuta a circa 426 °C, altrimenti si ostruirà facilmente o addirittura danneggerà lo stampo. Lo scopo della tempra è quello di "congelare" il magnesio, elemento di lega, stabilizzando gli atomi di magnesio instabili e impedendone il deposito, al fine di preservare la resistenza del profilo.
I tre principali metodi di tempra includono: raffreddamento ad aria, raffreddamento a nebbia d'acqua e raffreddamento in vasca d'acqua. Il tipo di tempra utilizzato dipende dalla velocità di estrusione, dallo spessore e dalle proprietà fisiche richieste per il profilo, in particolare i 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 Aluminum Association e si distinguono in cinque stati fondamentali:
F significa "come fabbricato".
O significa "prodotti lavorati e ricotti".
T significa che è stato “trattato termicamente”.
W indica che il materiale è stato sottoposto a trattamento termico di soluzione.
H si riferisce alle leghe non trattabili termicamente che sono "lavorate a freddo" o "incrudite".
Temperatura e tempo sono due indici che richiedono un rigoroso controllo dell'invecchiamento artificiale. Nel forno di invecchiamento artificiale, ogni componente della temperatura deve essere costante. 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 un'adeguata modalità di tempra, controllare la temperatura e il tempo di invecchiamento appropriati per migliorare la resa. La resa è un altro importante indice di efficienza produttiva. È teoricamente impossibile raggiungere una resa del 100%, poiché i talloni taglieranno il materiale a causa dei segni di schiacciamento causati da trattori e barelle.
A cura di May Jiang di MAT Aluminum
Data di pubblicazione: 05-06-2023
