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工业铝型材正挤压与反挤压的挤压速度控制

艾普斯   丨  2017.10.27   丨  3029

工业铝型材正挤压与反挤压的挤压速度控制:


从温升看,工业铝型材正、反挤压差异不大,据此其挤压速度应该大体上相同或相近,但实际生产中,工业铝型材挤压速度的快与慢,不仅决定于温升的高低,还决定于表面的应力与大小。在挤压中,施加于挤压垫片上的外力TtTd均克服了其相应的表面摩擦力而产生附加拉应力。这些应力最终叠加而在表面形成总拉应力。施加的外力越大,形成的拉应力越大。


在上述相同条件下的正向挤压中,其施加的将产生拉应力的外力TtTzTd之和为:

T=Tt+Yz+Td=23.45+8.46+0.25=32.16MN

在反向挤压中,因Tt=0,故其施加将会引起表面拉应力所施加的外力,正挤压比反挤压大得多,其比值为:

T*=Tz+Td=7.44+0.25=7.69MN

由上述计算结果看出,挤压过程中将会引起表面拉应力所施加的外力,正挤压比反挤压大得多,其比值为:

T/T*=32.16/7.69=4.18


因此,反向挤压在表面产生的拉应力比正向挤压小得多,而表面拉力应小于该温度下的抗拉强度σb时,工业铝型材表面不会产生裂纹,所以反挤压的速度应比正挤压大。在实践中生产2A11铝型材∅110mm棒材,挤压系数λ=14.6,铸锭加热温度365-390℃,挤压筒温度400℃,反挤压测得型材流出速度v=1.49-3.50m/min不出现裂纹;而正向挤压型材流出速度v=0.3-1.2m/min时不出现裂纹。其速度比为:

vmin/vmin=1.49/0.3=4.9

vmax/vmax=3.5/1.2=2.9

生产2A12铝型材棒材,反挤压与正挤压的挤压速度之比为4.24倍和1.48倍。


工业铝型材挤压

2. 正、反挤压工业铝型材的尺寸精度

正向挤压时,在基本挤压阶段随着挤压过程的进行,变形金属与挤压筒之间的摩擦力随之减小,若不能随时调整挤压力,则挤压速度将越来越快,会使塑性变形时金属的充盈度和温度产生差异,从而导致工业铝型材尺寸偏差增大;反挤压在基本挤压阶段段维持压力基本平衡,不产生大的波动,所以型材尺寸偏差较小。


生产实践表明,反挤压型材尺寸精度比正挤压高得多。正向挤压100mm以上棒材,前、后端直径相差0.3-0.4mm;∅100mm以下棒材,相差0.2-0.3mm。反挤压棒材,除尾端因中空缩尾(这部分头尾几何废料将被切去)引起收缩较大外,其余部分直径偏差较小。∅100mm以上棒材,前、后端直径相差0.1-0.2mm,其尺寸偏差为正挤压偏差的33%-50%


西北工业铝型材加工厂25MN反向挤压机挤压管材,在长度方向上的外径尺寸于表7-11.

7-11   反向挤压铝管材在长度方向的外径尺寸(管材外径名义尺寸为71mm)(mm

长度

300

13000

23200

前后差

外径

71.60

71.32

71.34

0.26

71.50

71.44

71.38

0.12

71.56

71.38

71.40

0.16


管材内径的长度方向的尺寸列于表7-12


7-12  反向挤压铝管材在长度方向的内径尺寸(内径名义尺寸为60mm)(mm


长度

500

6500

15100

前后差

内径

59.45

59.45

59.40

0.05


实际产中,反向挤压管、棒材的直径精度比正向挤压有明显提高,与有关的资料介绍完全是吻合的。但在管材的偏心度方面情况却与文献资料存在一定的差异。关于这个问题,这里只作简单介绍。

偏心度的计算方法为:

Y=(δmax-δmin/(δmax+δmin)×100%

式中δmax---管材的最大壁厚;

δmin---管材的最小壁厚。

就铝管材壁厚偏心而言,反向挤压本身并不能使其减小,相反,反向挤压管材时,模支承要在挤压筒内反复通过,因而要求模支承和挤压筒之间须保持合适的间隙,这就使得模子的固定反而不如正向挤压。决定偏差取决于设备中心(包括挤压筒、挤压轴、挤压针、模孔中心等)的对中精度。现代反向挤压机本身具有自动对中装置,因此使偏差减小。其次铸锭的偏心度、切斜度、铸锭和挤压筒之间的间隙大小等都会对铝管材的壁厚偏差产生影响,详细情况将在产品缺陷中进行讨论。

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