Обучение персонала Экструзия алюминия 

Толщина пресс-остатка при экструзии алюминия

The direct aluminium extrusion stroke

During the extrusion process, sticking friction usually occurs between the billet and container. It results in inhomogeneous flow of material towards the die. The centre of the billet flows towards the die faster than the billet surface (figure 1).   At the end of the extrusion stroke, the actual flow of alloy into the die is tapered. This leaves a dead metal zone at the end of the container. In this area oxides, and other inclusions and impurities from the skin of the billet are accumulated. So the extrusion must be stopped before this contaminated alloy is carried through the die, and into the product. This residue then forms the butt. After each billet has been extruded, the container is opened to expose the butt. The butt must then be sheared off before the container is closed, and the next billet is loaded (figure 2 and 3).

Figure 1 [1]

Figure 2 – The shearing of the butt [2]

 (a) end of the extrusion of the first billet;
(b) shearing the billet butt off the first billet;
(c) loading the second billet into the container;
(d) beginning of extrusion of the second billet
Figure [3]

Толщина пресс-остатка

Когда длина заготовки в контейнере уменьшается и приближается к заданной длине пресс-остатка, алюминий начинает течь более радиально в направлении к центру заготовки. Это происходит потому, что когда цикл экструзии заканчивается, трение между заготовкой и стенкой контейнера снижается до минимальной величины. Изменение трения между заготовкой и контейнером в ходе цикла экструзии показано схеатично на рисунке 4 [1].

Рисунок 4 – Изменение трения между заготовкой и
контейнером в ходе цикла прямой экструзии [1]

Задание толщины пресс-остатка

Толщину пресс-остатка обычно назначают из следующих соображений, чтобы он:

  • отделялся от металла в матрице как можно легче
  • не повреждал оставшийся в матрице металл и
  • удалялся из пресса.

Известно, что поверхностный слой заготовки – поверхности алюминиевого слитка – содержит значительное количество загрязнений, в том числе, различных оксидов легирующих элементов сплава. В конце цикла прессования эти поверхностные загрязнения скапливаются в конце заготовки и начинают течь внутрь экструдируемого профиля.

Этот процесс начинается уже при длине пресс-остатка около 15 % от первоначальной длины заготовки. Это намного больше того пресс-остатка, который удаляют на большинстве экструзионных прессов. Однако, считается, что эти включения обычно полностью попадают внутрь алюминиевого профиля и поэтому практически не влияют на качество его поверхности. За исключением тех случаев, когда профили подвергают травлению, например, при их анодировании. Схема расчета толщины пресс-остатка показана на рисунке 5.

 

Рисунок 5 – Связь между размерами мертвой зоной и
толщиной пресс-остатка [1]

Отделение пресс-остатка

  • Design considerations of the shear blade are necessary depending on the alloy and butt lengths typically in use on the press. Therefore, blade type changes may be necessary at product changes.
  • In the case of softer 6xxx alloy extrusion, the cut and curl type blade needs to be provided with a sharp edge and a scooped rear face to enable effective butt removal.
  • As with any cutting blade the clearance between the shear blade and die face needs to be controlled.
  • Lubrication of the rear face of the blade encourages flow of the butt across the blade, and helps butt detachment.
  • Shear blades should be removed from the press at frequent intervals and inspected and replaced if necessary.

Figure 6 – Knife Shear Blade [4]
The most effective geometry, but requires good extrusion practices.
The 2-piece design allow the cutting edge to be changed on the press and can be adapted to all blade types


Figure 7 – Scoop Shear Blade [4]
Soft alloys (6060, 6063).
Typical butt length 20-35 mm.
Provides a “cut and curl” action. Behaves as a knife blade, to cut through the butt/die interface


Figure 8 – DELTA Shear Blade [4]
Medium alloys (6061, 6082).
Typical butt length 30-60 mm.
Provides a “cut and split” action to cut through the butt/die interface


Figure 9 – 90° Shear Blade [4]
Hard alloys (7075).
Typical butt length longer than 60 mm.
Behaves as a shear, rather than a knife, and shears through the butt/die interface.

Источники:

  1.  Saha P. K. Aluminium Extrusion Technology – ASM International, 2000
  2. E. Giarmas and D. Tzetzis – 6th International Conference on Manufacturing Engineering, Greece, 5-6 October 2017
  3. Modeling the Formation of Transverse Weld during Billet-on-Billet Extrusion / Yahya Mahmoodkhani et al – Materials, 2014, 7, 3470-3480
  4. Castool.com