Werkstatt zur Herstellung von Aluminiumbarren-Säulen

 

Bei jeder Produktion von stranggepressten Aluminiumprofilen fallen technologische Abfälle an 20-25 % aus dem Grundmetall, die in Form von Aluminiumbarren in die Presse gelangt. Daher verfügen fast alle Hersteller von stranggepressten Aluminiumprofilen ("Aluminiumextruder") über eine eigene Gießerei zum Umschmelzen ihrer eigenen technologischen Abfälle., sowie zugekaufter Aluminiumschrott und Aluminiumbarren, in neue Barren-Säulen.

Nach unserer Erfahrung in der Vergangenheit 20 Jahre der beste Einstieg in die Produktion von Aluminiumbarren für die Extrusion ist das Management der britischen Firma Ashford Engineering Services 1997 Jahr der Veröffentlichung. In der nächsten Artikelserie stellen wir Ihnen die wichtigsten Punkte dieses exzellenten Tutorials aus eigener Praxis vor..

Direktkühlungsguss

Diese Barren sind in der Regel rund in verschiedenen Durchmessern., was normalerweise ein Vielfaches eines Zolls ist, z.B, 6, 7 und 8 Zoll oder 152, 178 und 203 mm. Diese Balken werden häufiger als Protokolle bezeichnet..

Das Gießverfahren von Aluminiumbarren für die Extrusion wird als DC bezeichnet.. Gießen или direktes Kühlgießen, das heißt wörtlich: "direkter Kokillenguss". Das ist weil, dass die produzierten Barren - Säulen - direkt (direkt) durch Wasserstrahlen um den gesamten Umfang gekühlt werden. Die Primärkühlung erfolgt an der Wand der Form, und die sekundäre - auf der Oberfläche des Barrens, was aus der Form kommt.

Ausstattung der Barrengießerei

Eine typische Werkstatt zur Herstellung von Aluminiumbarren-Säulen verfügt über folgende Ausstattung (Bild):

  • Chargenlader in den Schmelzofen
  • Schmelz- und Warmhalteöfen (zwei getrennt oder eine kombiniert)
  • Tröge zum Zuführen der Schmelze zur Gießmaschine
  • Filtereinheit
  • Entgasungseinheit
  • Vertikale Gießmaschine
  • Kühlwasseraufbereitungs- und -versorgungssystem
  • Kran zum Herausziehen von Barren-Säulen
  • Säulenlager
  • Ofenlader homogenisieren
  • Homogenisierungsofen
  • Installation für Kühlmasten
  • Sägeschneidpfosten


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Abbildung - Standort der Ausrüstung in einer typischen Werkstatt zur Herstellung von Aluminiumbarren für die Extrusion [Ashford Engineering Services, 1997]
(zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Produktionseigenschaften der Ausrüstung hängen von der geplanten jährlichen Produktion von Barren ab., verfügbare Produktionsfläche, finanzielle Möglichkeiten und Ausrüstungsarbeitszeitplan.

Um die hohe Qualität der Säulenbarren zu gewährleisten, insbesondere, ihre gute Kompressibilität auf der Presse, Es ist wichtig, einige wichtige Faktoren zu berücksichtigen.

Kontrolle der chemischen Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen

Für gängige Aluminium-Strangpresslegierungen 6060 und 6063 (AD31) Magnesium- und Siliziumgehalt, sowie das Verhältnis ihres Inhalts, haben den größten Einfluss auf ihre Kompressibilität - leichtes Verpressen, als alle anderen Faktoren.

Ein optisches Emissionsspektrometer wird normalerweise verwendet, um die chemische Zusammensetzung der Legierung zu kontrollieren.. Metallproben werden aus dem Schmelzofen entnommen:

  • verschütten, gegebenenfalls Anpassungen der chemischen Zusammensetzung vorzunehmen und
  • erneut nach Zugabe von Legierungszusätzen und Mischen, Sichergehen, dass die Einstellung richtig gemacht wurde.

Die Metallurgie von Aluminiumlegierungen ist sehr komplex und daher geringe Mengen einiger unerwünschter Elemente, wie Eisen und Natrium, kann unverhältnismäßige Auswirkungen haben. Daher sollte das Spektrometer einen ausreichend breiten Bereich an bestimmten Elementen aufweisen., um eine detaillierte Analyse der chemischen Zusammensetzung der hergestellten Aluminiumlegierung zu ermöglichen.

Filtration von Aluminiumschmelze

Oxideinschlüsse werden mit einem Keramikfilter aus der Schmelze entfernt, die sich entlang des Schmelzeflusses befindet. Oxideinschlüsse gelangen aus der Ofenauskleidung in die Schmelze, Versorgungsrinnen, sowie kontaminierte Charge. Die Gebühr sind alle Rohstoffe, die in den Schmelzofen geladen werden: technologischer Schrott, gekaufter Schrott, Primärbarren, Sekundärbarren, Vorlegierungen. Oxide können beim Pressen erhöhten Verschleiß und Schäden an Extrusionswerkzeugen verursachen.

Zum Entfernen von grobem Schmutz, z.B, Futterreste, Filter aus speziellen feuerfesten Geweben werden oft verwendet, meist in mehreren Schichten. Keramikfilter sind recht teuer und, Außerdem, benötigen ständige Heizung. Daher kommen sie in kleinen Industrien oft nur mit Filterglasgewebe aus., die direkt am Auslauf des Schmelz-(Warm-)Ofens installiert wird.

Wasserstoffgehalt in Aluminiumschmelze

Ein zu hoher Wasserstoffgehalt kann durch Entgasen der Schmelze direkt im Ofen oder in einem separaten Entgaser kontrolliert werden, die in der Gießlinie installiert ist. Hoher Wasserstoffgehalt kann Porosität in Barren verursachen, die Bildung von Blasen an den Profilen und die anschließende Versprödung des Materials der Profile.

Der Wasserstoffgehalt wird durch die Zahl der Kubikzentimeter Wasserstoff pro . gemessen 100 g Metall. Bei der Herstellung von Aluminiumprofilen wird der Gehalt an 0,20 cm3 Wasserstoff an 100 g Metall.

Der ungefähre Wasserstoffgehalt kann im Werk mit einfachen Geräten gemessen werden. Genaue Messungen erfordern hochentwickelte Geräte, und sie werden normalerweise in spezialisierten Labors durchgeführt.

Temperierung der Aluminiumschmelze

Eine schlechte Temperierung der Aluminiumschmelze und insbesondere zu hohe Temperaturen beim Gießen von Barren führen zu Problemen mit der Qualität des Metalls und der Qualität der Oberfläche der Barren.. Mit steigender Temperatur der Aluminiumschmelze nimmt die Löslichkeit von Wasserstoff darin zu..

Eine strenge Kontrolle der Schmelzetemperatur erhöht die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Starts des Gießens der Stifte auf der Gießmaschine und stellt den erfolgreichen Guss aller Stifte sicher.

Barrengussmethoden

Es werden verschiedene Technologien des Polgusses angewendet. Die Gießtechnik wird durch die Gestaltung des Gießtisches bestimmt, auf denen sich die Kristallisatoren befinden.

Eine moderne und komfortable Technologie ist das Hot Top Gießverfahren.. Dieses Verfahren wird wie bei einer konstanten Schmiermittelzufuhr zu den Kristallisatoren verwendet., und mit einmaliger Schmierung der Formen vor Gießbeginn. Bei den allerbesten Maschinen wird die Dauerschmierung mit Luft oder Argon gemischt geliefert (z, Air-Slip-Technologie).

Bereits in den 1990er Jahren war die Technologie der Gießsäulen mit Schwimmersystem zur Steuerung der Schmelzezufuhr zu Kristallisatoren weit verbreitet.. Obwohl diese Technologie, im Prinzip, liefert gute Gussergebnisse, es wird fast durchgängig von thermischen Überlast-Gießsystemen abgelöst.

Vorteil von Hot Top Casting Systemen, besonders bei Dauerschmierung, ist dass, welche säulen, die nach dieser Methode hergestellt werden, haben eine reduzierte Dicke der sogenannten inversen Oberflächenschicht. Diese Schicht enthält einen hohen Gehalt an Legierungselementen und Verunreinigungen, die zu Oberflächenfehlern von Profilen führen können. Dies kann von besonderer Bedeutung sein., z.B, beim Extrudieren von Profilen zum nachträglichen Eloxieren.

Homogenisierung von Barren

Homogenisierung von Barren - Halten bei einer bestimmten Temperatur (über 500 ºС) für mehrere Stunden, gefolgt von einer schnellen Abkühlung. Die richtige Homogenisierung von Barren erhöht deren Kompressibilität und die anschließende Effizienz der Wärmebehandlung von Profilen.

Abkühlung von Barren nach Homogenisierung

Die erhöhte Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Abkühlung der Säulen nach dem Erhitzen der Säulencharge im Homogenisierungsofen ist sehr wichtig.. Bei langsamer und ungleichmäßiger Abkühlung der Ladung kann sich in den Säulen eine ungünstige Metallstruktur ausbilden..

Erfahrung zeigt, dass die eigene Gießerei des Aluminium-Strangpresswerks in der Lage ist, qualitativ hochwertige Barren-Säulen zu produzieren. Obwohl, dass die Hauptrohstoffe solcher Werkstätten ihre eigenen technologischen Abfälle Aluminium und Sekundäraluminium sind, sie sind in der Lage Barren herzustellen, die qualitativ den Barren der größten Hersteller von Barren aus Primäraluminium nicht nachstehen. Der Schlüssel dazu ist die richtige Ausrüstung., sowie motivierte und qualifizierte Mitarbeiter.

Gießereiproduktivität

Voller Zyklus der Barrenproduktion, die die Produktivität der gesamten Gießerei bestimmt, hängt von drei Hauptfaktoren ab:

  • die Geschwindigkeit des Ladens der Charge in den Schmelzofen;
  • die Geschwindigkeit des Metallschmelzens im Schmelzofen;
  • Gießgeschwindigkeit der Gießmaschine.

Stapelladegeschwindigkeit

Stapelladen – Aluminiumabfälle, Schrott, ушек – mit verschiedenen Methoden hergestellt. Kleine Fabriken verwenden normalerweise eine Kombination aus manueller und mechanischer Beschickung..

Metallschmelzrate

Die Schmelzgeschwindigkeit des Metalls im Schmelzofen hängt von der Leistung des Brenners (der Brenner) und der Herdfläche des Ofens ab. Die Abmessungen des Herdes bestimmen die Größe der Fläche, durch den ein Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsprodukten von Brennern stattfindet, sowie das Dach des Ofens mit der in den Ofen geladenen Charge (siehe. ebenfalls Schmelzen von Aluminium).

Gießgeschwindigkeit der Säulen

Die Gießgeschwindigkeit der Säulen hängt von ihrem Durchmesser ab. Säulen mit beliebten für Aluminiumlegierungen 6000 Durchmesser 152 mm haben eine Gießgeschwindigkeit von ca. 130 mm pro Minute. Für Pfosten mit typischer Länge 6000 mm die Gießzeit beträgt ca. 50 Protokoll. 15-20 es kann minuten dauern, um die Gusssäulen aus der Gussmulde zu entfernen. Die Dauer der Vorbereitung des Gießtisches kann je nach Ausführung von 10 Minuten bis 1 Uhr.

Ein Auto – zwei Öfen

klar, dass der bestimmende Faktor für die Produktivität des Polfertigungszyklus die Zeit ist, bei dem das Metall von der Charge über den Schmelzofen bis zum Eingang der Gießmaschine gelangt. Diese Zeit beträgt je nach Typ und Kapazität des Schmelzofens nicht weniger als 3-4 Std, oder sogar alle 6, und deshalb immer mehr, als die Zeit eines einzigen Gusses von Säulen. Um dieses Problem zu mildern, werden oft zwei Schmelzöfen für eine Gießmaschine installiert., und auch, kann sein, ein Mixer-Ofen, auch Schankofen genannt.

Anfangsinvestition und Betriebskosten

Die Auswahl von Geräten mit den niedrigsten Betriebskosten erfordert in der Regel eine höhere Anfangsinvestition. Andererseits, Ausrüstung mit sehr geringen Anfangsinvestitionen bringt oft “Bestrafung” in Form höherer Produktionskosten für Energie und Arbeit.

Quelle: DC. Handbuch für Gießereischmelzereien, Ashford Ingenieurdienstleistungen, Großbritannien, 1997