水雾冷在挤压铝合金异形材在线淬火实战

 

铝工业的整个发展历史不过两百年，但由于铝及其合金具有一系列优异特性，发展速度非常快，铝材已广泛用于交通运输、包装容器、建筑装饰、航空航天、机械电器、电子通讯、石油化工、能源动力、文体卫生等行业，成为发展国民经济与提高人民物质文化生活水平的重要基础材料。尤其是近20年来，铝及铝合金加工技术发展迅猛，如挤压铝型材加工工业，它具有如下特点：

 

1.挤压铝型材加工工业正在进行大改组，大合并，上规模，上水平的改造过程。淘汰规模小、设备落后、开工不足和产品质量低劣的企业，建成几个具有国际一流水平的大型综合性铝加工企业。

 

2.产品结构大调整，向中高端和高科技产品发展。淘汰低劣产品，研制和开发高新技术产品，代替进口并打入国际市场。

 

3.大力发展科技进步、技术创新和信息开发，建立技术开发中心。更新工艺，使铝加工技术达到国际一流水平。

 

4.进行体制改革和机制调整，与国际铝加工工业接轨，把我国的挤压铝型材加工业和技术推向国际市场。创建并完善我国的挤压铝型材加工工业技术体系和自主知识产权体系。

 

同时，我国在挤压铝型材加工工业也取得非凡的成就和经验，使得加工产品的质量和产量不断提高，同时，出现了许多新材料、新技术、新工艺、新设备，在线淬火工艺和设备就是其中之一。

 

 

我司为适应铝加工行业的大趋势，也在不断提升自身技术力量与更新设备来满足客户的需求同时在一定程度上也增强了我司的竞争能力。

 

众所周知，在铝挤压的实际生产中，往往会存在这样一种现象，6061系铝合金的某些异型材（如图1）用风冷的在线淬火方式往往不能满足T6状态的机械性能要求，而采用水冷的淬火方式时，由于其不同部位的冷却速率不一致而使型材变形量不一致，从而使型材开口尺寸变化量大、不稳定。为解决以上问题，我司对原来的水冷设备进行改进与更新，形成一种新的在线淬火设备——水雾冷设备。

 

 

如图2，这是我司的在线水冷设备，它适用于一些棒、条等型材的淬火，但对于图1中的型材却会致使其变形量极不稳定从而使开口16.4变化大，且棒、条等型材易在后部工序矫直（如拉伸），而图1型材却不易。

 

 

如图3，这是我司将在线水冷设备进行改进后得到的在线水雾冷设备，它能将高压水雾喷到型材表面，从而对型材进行冷却，又由于在水槽的四周都装有雾化喷嘴且喷嘴的喷射流量和喷射方向均可调整，因此可以让型材产生一个相对平衡的冷却效果。该水雾冷设备具有在1分钟内将挤出型材的温度从550℃降低到100℃以下，和能使型材冷却均匀、变形量小的特点。

 

 

 

本测试主要是通过对同一铝合金异型材不同在线淬火方式对比研究，来验证水雾冷在线淬火在实际生产中对某些铝型材有良好的作用。

 

测试准备：

 

挤压机、模具加热炉、铝棒加热炉、热电偶测温仪、1#模具,、6061铝棒

 

测试方法：

 

1)用模具加热炉将1#模具加热到480℃，并保温2小时；将6061铝棒放入铝棒加热炉中并随炉升温与保温约7小时，控制进筒温度在520℃。

 

2)将准备好的1#模具装入挤压机中，再把Φ178*550的6061铝棒装入盛锭筒中，以2mm/s的挤压速度进行挤压。连续挤压4个棒，拉伸量控制在70mm，再取第2、3、4个的头部、中部、尾部样段（样段长500mm）进行分析，其中头部和尾部取样规则为距接头处1m的位置，中部则为长料中间。

 

3)以上步骤在挤压出料过程中需确认风机在运行状态中，记为测试一。重复1)、2)步骤并确认挤压出料过程的淬火方式分别为水冷、水雾冷，并记为测试二、测试三。

 

对以上测试结果进行整理与分析得表1

 

 

以上硬度测试区为铝型材壁厚=3.1mm的区域。

 

 

在实际生产中用6061铝合金生产某些铝合金异型材，往往由于壁厚原因使得铝型材采用风冷淬火时机械性能不能满足要求，而采用水冷淬火时由于不同部位冷却速率不同致使尺寸偏差大。本文介绍了我司通过改进淬火工艺——水雾冷并成功解决上述问题，同时也为业内人士提供一个参考。
1.通过以上数据，可明显的发现，当淬火方式为风冷时，型材的硬度不达标；淬火方式为水冷时，开口尺寸波动大、不稳定；而采用水雾冷淬火时，既能保证硬度合格又能使开口尺寸稳定。所以采用在线水雾冷的淬火方式为生产该型材的最佳方案。

 

2.以上数据从侧面反应出在线水雾冷的淬火方式适合一些异型的6061材料的生产，同时也为铝挤压加工行业生产一些异型材提供参考。