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凱米特分享|鋁型材氣泡產生原因及解決措施

分類:
行業知識
2022/01/17 11:00
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一、  前言

鋁型材作為鋁加工材的主要品種之一,具有一次擠壓成型及較高的物理性能、獨特的裝飾性、良好的可加工型,優良的隔音性能和可回收性,配合隔熱條隔熱膠的使用彌補了其高熱導率導致的保溫不良的缺陷,是目前國內門窗生產的首選材料,隨著過去幾年內房地產市場的快速發展,門窗產品的需求量也越來越高,保質保量的生產鋁型材也變得愈發重要。

鋁棒通過擠壓工序擠出基材是鋁型材生產重要的工序,而在基材擠壓過程中,型材經常會存在出現氣泡這一缺陷,氣泡成為基材報廢排名前三的原因,降低了成品率,增加了生產成本。故分析氣泡產生的原因,以及找到減少氣泡的解決措施對擠壓工序來說就顯得尤為重要。

二、  氣泡產生原因分析及相應解決措施

氣泡的直接產生原因是在擠壓階段空氣混入了鋁流之中,隨之一起擠出,出現在型材上,解決氣泡問題的關鍵在于找到空氣進入的原因并提出相應的解決措施。根據生產過程中的研究,空氣進入主要有三種途徑:擠壓筒、模具和鋁棒表面水和油,而每種途徑進入空氣的原因又多種多樣,而各種原因之間又互相牽扯,造成了氣泡控制起來難度較大。故分析清楚氣泡產生的所有原因,針對這些原因采取綜合性的措施,方能改善鋁型材生產過程中的氣泡問題。 
1.熱剪機剪棒不平
目前絕大部分建材和部分工業材的生產都是采用的長棒熱剪爐剪棒,這種方式生產靈活度高且成本較低,是目前建筑鋁型材生產鋁棒處理的主要方式。但是長棒熱剪爐隨著使用時間的增長,熱剪機剪刀配合會慢慢變差,刀口會磨損,剪出來的短棒斷面無法做到平整垂直,部分較為老舊的熱剪機剪出來的鋁棒會出現斷面橢圓、倒角的情況,嚴重的還會造成鋁棒的彎曲。
鋁棒端面不平的話,鋁棒在進行擠壓時,鋁棒端面和模具的配合面就有可能存在殘余的空氣,這部分空氣會在棒頭以氣泡的方式出現在型材上。故在日常的設備保養中要著重維護熱剪機的剪刀口,使其配合良好,減少因剪棒不合格造成的氣泡廢料。
2.鋁棒墩粗導致的排氣不凈
未擠壓的鋁棒的直徑和擠壓筒的直徑是不一樣的,鋁棒的直徑要比擠壓筒的直徑小5%左右(墩粗系數1.05),故鋁棒進入擠壓筒之后,在墩粗時是有一個氣體排出的過程的。鋁棒墩粗時,若鋁棒前后溫度大致相等,墩粗一般是從中間開始成鼓的,氣體則向兩邊排出,向后排的氣體可以通過擠壓桿和盛錠筒之間的縫隙順利排出,而前端的空氣需要退主缸排掉,這就是擠壓開始后為什么在達到突破壓力之前需要退主缸的原因。
一般擠壓機都設有一段自動排氣過程,有一個固定的排氣壓力,大部分型號排氣一次就可以排凈空氣,但部分較硬的材質合金變形抗力較大,只靠自動排氣往往無法排凈空氣,部分較為老舊的設備即使進行動排氣也無法排凈空氣。

解決這種類型的起泡,最好的方法就是梯度加溫,使鋁棒在頭高尾低的情況下進行墩粗,這樣溫度較高的頭端變形抗力較小,開始優先成鼓,這樣鋁棒就從頭端到尾端依次成鼓,氣體就會從頭到尾順利的排出,不會在前端殘余空氣,有效的減少了氣泡的產生。這種方式需要用到工頻爐,故配有工頻爐的機臺,在鋁棒加溫的工藝上,盡量選擇頭高尾低的棒溫,達到15℃左右的溫度梯度,可以有效地減少氣泡的產生。

擠壓機機型也在一定程度上影響墩粗的排氣過程。后上料長程擠壓機由于鋁棒放入擠壓筒后擠壓桿才進入擠壓筒進行墩粗,故鋁棒不是在擠壓筒的中心位置,而是在擠壓筒的靠下一點的位置,墩粗時鋁棒的填充上下不均勻,而前上料長程擠壓機是鋁棒被擠壓桿頂在模具上固定后擠壓筒向前套在鋁棒上,此時鋁棒基本上位于擠壓筒的中心位,墩粗排氣會均勻許多,這也在一定程度上減少了氣泡的產生。

3.接頭棒的使用

接頭棒的使用也是氣泡產生的一大原因。在日常生產中,接頭棒的使用是不可避免的,而接頭棒的兩支小棒中,上一支長棒的最后一根鋁棒由于棒長過短原因,一般都無法退棒至爐內,所以溫度較低,這支溫度較低的鋁棒一般作為棒的頭端進入擠壓筒,這就使得接頭棒整體棒溫是呈前低后高的梯度,排氣方向是最不理想的狀態,加上兩支短棒中間難免存在間隙,容易留存空氣,更加劇了接頭棒產出型材出現氣泡的頻率。

故在日常生產中,解決接頭棒的關鍵在于對調接頭棒的前后順序和增加手動排氣次數。將上一支長棒的最后一節作為短棒的棒尾,使接頭棒呈前高后低的溫度梯度,改變排氣方向,并增加手動排氣次數,即可最大程度上減少接頭棒的氣泡產生。

4.擠壓完成后的剪壓余過程

擠壓完成之后的擠壓桿后退和剪壓余過程也是空氣混入的一大途徑。在短棒擠壓完成,主缸后退的過程中,擠壓墊容易粘連壓余,造成擠壓桿后退時將模具內殘鋁帶出,造成模具內殘鋁和模具之間存在間隙,混入空氣,這樣在下一次擠壓時,這些空氣就以氣泡的形式出現在長棒的棒頭之上。所以在日常的生產過程中,需要根據退擠壓桿之后的拔鋁情況,及時的往擠壓桿上補充分離劑。這里需要注意許多企業在擠壓墊上打油以分離壓余和擠壓桿,這種方式會污染擠壓筒內壁,會加劇型材的縮尾,在生產對低倍組織有要求的型材時,應該注意在擠壓墊上打油的次數,盡量少量均勻的打油。

隨著設備使用時間變長,壓余剪刀也會出現磨損和配合不良的情況,剪刀與模具端面之間的縫隙會變大,剪刀磨損,這樣就使剪刀剪斷壓余過程中給模具內的鋁一個向外的拉力,造成模具內殘鋁與模具之間出現縫隙,空氣進入,這樣在接棒擠壓時這些氣體就以氣泡的形式出現在型材的頭端。這種情況最好的解決方式在于及時的維護保養設備的剪刀,及時調整剪刀和模具端面的配合,保證剪壓余過程中模具內殘鋁不被帶出,避免氣體進入。

5.模具設計

模具設計也是產生氣泡的一大原因。分流模的設計時若分流孔過大或者分流孔內壁角度過大時,剪壓余時分流孔內的殘鋁容易被帶出。平模由于斷面原因,一般都要設計一段導流坑,以平衡斷面各部分的流量,導流坑內的殘鋁在剪壓余的時候就有可能被拉扯出來從而混入空氣,甚至有時剪壓余會將導流坑內的金屬拉扯掉,在模具端面形成凹坑,這樣擠壓出的一整根型材上都會斷斷續續出現許多小氣泡,導致整支長料的報廢。故在模具設計上,應合理設計分流孔的大小,采用合適的分流孔傾斜度,導流坑設計一定的負角度,使模具內的殘鋁不容易在剪壓余時被帶出,方能解決這種類型的氣泡。

三  結語

鋁型材氣泡嚴重影響型材的外觀和組織連續性,而生產中的工藝、設備、操作和模具都有可能造成氣泡的產生。需采用多種方式綜合解決空氣進入問題,如采用合理的模具設計,定期維護保養設備的剪刀等影響鋁棒端面平整度的設備;對鋁棒進行梯度加溫,采用合適的分離劑分離模具的壓余;規范接頭棒的使用等,才能真正的在生產源頭遏制住鋁型材氣泡的產生。對型材氣泡缺陷的控制更加考驗企業的綜合管理能力,是一個企業綜合管理水平的體現。

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