Экструзия алюминия: нагрев и подача заготовки

Вспомогательное оборудование экструзионного пресса

В дополнение к собственно экструзионному прессу любая линия для прессования алюминиевых профилей включает около десятка единиц различного вспомогательного оборудования. Обычно различают вспомогательное оборудование ДО пресса и вспомогательное оборудование ПОСЛЕ пресса [1, 2]. Оборудование до пресса включает, в том числе:

Стол загрузки слитков или заготовок в печь нагрева
Печь нагрева слитков или заготовок
Ножницы горячей резки столбов
Загрузчик нагретой заготовки в пресс
Устройство смазки торца нагретой заготовки.

Иногда вспомогательное оборудование до пресса может также включать

Машина для чистки столбов.

Стол загрузки слитков и заготовок в печь нагрева

Оборудование для непрерывного снабжения пресса исходными заготовками для прессования может иметь различный состав и конфигурацию в зависимости от того, что является исходным материалом на входе в пресс:

столбы – обычно 6-метровые круглые слитки с обрезанными концами или
заготовки – отрезки столбов, нарезанные в заданный размер, например, длиной 600 мм, для непосредственной загрузки в контейнер.

Часто загрузочный стол столбов и заготовок имеет небольшой наклон для облегчения их перемещения к оси загрузки в печь. Гидравлическая система поперечной передачи столбов позволяет избежать ударов столбов друг об друга и об элементы оборудования. Продольная подача столбов в печь производится с помощью цепного конвейера (рисунок 1).

Рисунок 1 – Стол подачи столбов и конвейер загрузки столбов в печь нагрева
производства фирмы Tecalex [3]

Печь нагрева столбов и заготовок

Газовые печи нагрева подогревают столбы или заготовки до заданной температуры. Главная задача этих печей – это обеспечение точной и постоянной температуры заготовок для подачи немедленной их в контейнер пресса.

Большинство печей нагрева столбов применяют прямой нагрев пламенем горелок. Горячие продукты горения газа затем направляются навстречу поступающим столбам (заготовкам) для их предварительного подогрева. Это дает значительную экономию энергии [2, 3]. В каждой зоне нагрева печи устанавливаются контактные термопары, которые обеспечивают контроль температуры нагрева столба (заготовки) (рисунок 2) [3].

Рисунок 2 – Печь нагрева алюминиевых столбов (заготовок). Виден ряд контактных термопар контроля температуры нагрева по зонам печи [3]

Ножницы горячей резки столбов

Ножницы горячей резки отрезают от столба заготовку оптимальной длины, которая зависит от параметров прессования, в том числе от типа матрицы и конструкции профиля (рисунок 3). При загрузке в печь заранее нарезанных заготовок это достигается очередностью подачи заготовок различной длины.

Система резки нагретых заготовок имеет специальные режущие матрицы, которые обеспечивают минимальное искривление столба от воздействия усилий резки. После того, как заготовка заданной длины отрезана, остаток столба возвращается в печь, где подогревается до следующего цикла резки столба. Обычно оставшийся короткий конец столба соединяется с укороченной заготовкой от следующего столба, что бы получить заданную полную длину заготовки. Из-за определенных трудностей в обработке коротких кусков столбов обычно стараются не оставлять остатков столба короче некоторой минимальной длины. Это достигается с помощью специальных программ для программируемых логических контроллеров.

Рисунок 3 – Ножницы горячей резки алюминиевых столбов [3]

Передатчик нагретых заготовок в пресс

Система подачи нагретой заготовки от печи нагрева непосредственно к контейнеру, является весьма критическим оборудованием для обеспечения высокой производительности пресса. Задачей этих систем является подать заготовку точно по оси контейнера, чтобы пресс-штемпель пресса мог без проблем и без участия оператора загрузить ее в контейнер.

Применяемая система подачи нагретой заготовки зависит от конструкционной компоновки пресса, например, обычный это пресс или короткоходовой. Классический пример загрузчика нагретых заготовок представлен на рисунке 4 [3].

Рисунок 4 – Устройство подачи нагретой заготовки на пресс [3]

Перемещение заготовки от горячих ножниц производится с помощью электрического привода и зубчатого полиуретанового ремня, армированного стальным кордом. Точность перемещений обеспечивается высокоточным программируемым декодером. Передача заготовки к контейнеру производится двумя подвижными захватами с гидравлическим приводом. Система позволяет работать с составной заготовкой.

Устройство нанесения смазки на торцы заготовок

Чтобы предотвратить прилипание заготовки к пресс-шайбе на торец заготовки традиционно наносят специальную смазку. В настоящее время в алюминиевой промышленности применяют три способа нанесения смазки на поверхность между заготовкой и пресс-шайбой [2]:

пламенное нанесение углеродной сажи;
спрейерное нанесение специальных жидких составов;
электростическое напыление порошка нитрида бора.

Пламенное нанесение на торец заготовки сажи остается самым распространенным и, к сожалению, самым надежным, удобным и дешевым методом (рисунок 5). Заготовка задерживается на своей позиции перед загрузкой контейнером на несколько секунд. Ацетиленовая горелка загорается на 3-4 секунды с пламенем, направленным на торец заготовки. Режим горения ацетилена – с максимальным выделением черного дыма. Обычно этой процедуре подвергают каждую заготовку. Основной проблемой этого метода является проблема загрязнения воздуха в рабочей зоне пресса [2].

Рисунок 5 – Устройство нанесения ацетиленовой сажи на торец заготовки [2]

Машина для чистки алюминиевых столбов

Иногда, особенно при производстве высокоточных алюминиевых профилей с повышенными требованиями к качеству их поверхности, в состав оборудования для подачи заготовок включают машину для чистки поверхности слитков-столбов перед загрузкой их в печь нагрева (рисунок 6).

Рисунок 6 – Машина для чистки алюминиевых слитков-столбов [3]

Столбы на своем пути к печи нагрева проходят через вращающиеся проволочные щетки, которые удаляют оксиды и другие загрязнения с их поверхности. Во многих случаях с поверхности столбов снимается большое количество грязи, оксидов и других загрязнителей. Это способствует повышению качества прессуемых алюминиевых профилей, особенно качества их поверхности [2, 3]. Эта система требует дополнительных усилий по очистке и утилизации пыли, которая возникает при чистке столбов.

Источники: