如何提高挤压APS工业铝型材产量

　　在铝及铝合金半成品生产中，挤压是主要成形工艺之一，挤压产品（型材、管材及少量的线材、棒材）约占全部半成品的30%。 1998年，全球的铝半成品产量约19100kt,其中挤压产品为5820kt,品种已近40000种。全世界铝材工业铝型材挤压机在5500台以上，中国大陆的在 2500台以上，台湾省约190台。不过，工业发达国家98%工业铝型材挤压机的挤压力超过15MN,但中国90%工业铝型材挤压机的挤压力在15MN以下。工业铝型材挤压机的开工率不 足是一个全球性的问题，平均能力利用率约65%,其中日本的最高为91.6%,北美和西欧的约70%,中国的35%左右。

　　在这种情况下，如何提高工业铝型材挤压机的生产率已成为当务之急。提高生产率的措施很多，如提高装机水平、提高工人素质、提高管理水平等这样普遍性的措施。本文着重谈一些如何提高产量与质量的更为具体的措施。

　　1．先进装备与高素质工人是提高产量的前提

　　对提高挤压产品的产量来说，先进的装备、高素质的工人、现代化的科学管理起着至关重要的作用。在我国现有的2500多台工业铝型材挤压机中，够得上国际水 平的只不过25台左右，即约1%，如南平铝厂的14.5MN(1600UStf.)工业铝型材挤压机与25MN(2750UStf.)工业铝型材挤压机、天津有色金属集团公司 从意大利引进的55MN（5500UStf.)工业铝型材挤压机、裕华铝业有限公司从美国西马克.萨顿公司（SMS Sutton）引进的 21 MN2(2200/2500Ustf.)的工业铝型材挤压机、西安飞机公司从日本宇部兴产公司（UBE）引进的21MN(2350Ustf.)与 16.3MN(1800Ustf.)工业铝型材挤压机等。

　　我国铝挤压工业正处于结构调整阶段，应避免低水平的重复引进与建设，对现有的有改造价值的工业铝型材挤压机最好改造成现代化的高水平工业铝型材挤压机。新引进的正挤 压机应装有：计算机辅助正挤压系统（CADEX—Computer Aided DirectExtrusion），以使在等温挤压期间都处于最大挤压力作用下，尽量缩短实际挤压时间；需装有超精细的液压油过滤器，并有连续监测液压油 质量与温度的仪器；装有各项工艺参数显示与监控电子系统PICOS(Process Information &ControlSystem);还应有MIDIS系统（管理信息与诊断显示系统—Management Information and Diagnostic Indication System），以显示各项工艺参数与生产情况的种种信息，以及对设备的故障及时发出警告与显示信号，指导维护与检修，最大限度地缩短停车时间；等等。

　　2．温度控制与提高产量的关系

　　通常，如果没有非预定的停机时间，那么最大产量主要决定于挤压速度，而后者受制于四个因素，其中三个固定不变而另一个则是可变的。第一个因素是 工业铝型材挤压机的挤压力，挤压力大的可在锭坯温度较低时顺利地挤压；第二个因素是模具设计，挤压时金属与模壁的摩擦通常可使通过的铝合金的温度上升35～62℃； 第三个因素是被挤压合金的特性，是限制挤压速度的不可控制的因素，型材的出口温度一般不可超过540℃，否则，材料表面质量会下降，模痕明显加重，甚至出 现粘铝、凹印、微裂缝、撕裂等。最后一个因素是温度及其受控程度。

　　如果工业铝型材挤压机的挤压力不够大，很难顺利挤压或甚至出现塞模现象而挤不动时，就可提高锭坯温度，但挤压速度应低些，以防材料的出口温度过高。每一个 合金都有其特定的最优的挤压(锭坯)温度。生产实践证明，锭坯温度最好保持在430℃左右（挤压速度≥16mm/s时）。6063合金型材的出模温度不得 超过500℃，6005合金的最高出口温度为512℃，6061合金的最好不大于525℃。出模温度的不大变化也会影响产品的产量与质量。

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　　挤压筒温度也是很重要的，特别应注意预热阶段的温度升高，应避免各层之间产生过大的热应力，最好是使挤压筒与衬套同时升高到工作温度。预热升温 速度不得大于38℃/h。最好的预热规范是：升高到235℃，保温8h,继续升温到430℃，保温4h后，才投入工作。这样不但能保证内外温度均匀一致， 而且有足够的时间消除一切内部热应力。当然在炉内加热挤压筒是最佳的预热方式。

　　在挤压过程中，挤压筒温度应比锭坯温度低15～40℃。如果挤压速度过快，以致挤压筒温度上升到高于锭坯温度，就要设法使挤压筒温度下降，这不 但是一件麻烦的工作，而且产量会下降。在生产速度上升过程中，有时受电偶控制的加热元件会被切断，可是挤压筒温度仍在上升。如果挤压筒温度高于470℃， 挤压废品就会上升。应根据不同的合金确定理想的挤压筒温度。

　　千万不要认为预热挤压筒是在浪费时间、消耗能源。有一个工厂有一次为了赶生产任务，一方面用内部电阻元件加热，另一方面又以液化气烧嘴加热。在 这种情况，温度无法测量与控制，会产生巨大的热应力，内衬温度高，膨胀比外套的快，以致挤压筒裂开，并听到“炸裂”的声音。这是作者亲身经历的。

　　挤压轴在工作过程中会积蓄内应力，这种应力大到一定程度会产生疲劳裂纹，一旦受到非轴向的径向力作用就会断裂。因此，挤压轴的累计工作时间达到 4500h后，最好进行一次消除应力处理，在430～480℃保温12h,然后随炉冷却到50℃以下。遗憾的是，我国很少有工厂照此处理。

　　生产高档优质表面建筑型材时，对挤压垫温度也应严格控制，以减少表面色调不一致废品量。固定挤压垫的质量比活动的好得多，能积聚更多的热量，因 而能降低锭坯端头温度，能减少杂质进入型材内，有助于提高产量。美国卡斯图尔公司（Castool）采用压缩空气冷却挤压垫与挤压轴，使其温度降到50℃ 左右[1]。

　　模具温度对于获得高的产量起着重要的作用，一般不得低于430℃；另方面，也不得过高，否则，不但硬度可能下降，同时会产生氧化，主要在工作带。在模具加热过程中，应避免模具之间紧靠着，阻碍空气流通。最好采用带格的箱式加热炉，每个模放于一个单独的箱内。

　　锭坯在挤压过程中的温度升高可达40℃左右或更高些，升高量主要决定于模具设计。为了获得最大产量，对各项温度决不可忽视，应记录各个温度并严加控制，以找出机台的最大产量与各项温度的关系。

　　最后，挤压生产厂的员工都应牢记：温度的精密控制，对提高产量是至关重要的。