Контроль температуры при прессовании алюминия

Процесс прессования алюминия – экструзии алюминия – является операцией горячего деформирования, которая применяет тепло и давление для превращения алюминиевых цилиндрических заготовок – в готовые изделия и полуфабрикаты, которые применяют для многих целей.

Оператор пресса — ключевая фигура

Исторически этот процесс управлялся вручную на самом примитивном уровне с применением периодических ручных замеров параметров прессования. При этом допускался значительный разброс свойств изделий и большая доля технологических отходов алюминия. Опыт рабочего-оператора – прессовщика – был ключевым залогом успеха производства. Немало есть заводов, на которых это продолжается и по сей день!

Пирометры для экструзионного пресса

В настоящее время современная технология позволяет технологу-прессовщику полностью владеть всеми параметрами процесса горячей деформации, знать о том, что происходит на прессе в реальном времени, и вести прессование на более высоком уровне – на уровне управляемой автоматизации.

За последние пару десятилетий большинство прессовщиков алюминия сделали значительные вложения в новое оборудование для своих прессов, в том числе, в приборы — пирометры — для измерения температуры заготовки, а также профилей — на выходе из матрицы и после закалки на прессе.  За счет применения этих современных инфракрасных систем мониторинга температуры (пирометров) лучшие прессовщики резко увеличили разрыв в производительности и качестве продукции по сравнению со своими конкурентами, а также основной массой прессовщиков.

Управление температурой прессования

На рисунке 1 схематически показана система управления температурой в процессе прессования алюминия: от температуры нагрева заготовки до выхода профиля из зоны закалки на прессе.

sistems-kontrolya-temperatury-na-presseРисунок 1 – Система управления температурой при прессовании алюминия:

  • 1-й пирометр измеряет температуру заготовки перед загрузкой ее в контейнер пресса,
  • 2-й пирометр измеряет температуру профиля на выходе из матрицы и
  • 3-й пирометр измеряет температуру профиля после его закалки на прессе.

Эта система обеспечивает значительный прогресс в способности получения точных, непрерывных и надежных измерений температуры в ходе всего процесса прессования алюминия. Процесс прессования становится процессом, который управляется с помощью инженерных средств, а не кустарным ручным процессов, который во всем зависит от искусства и навыков оператора-мастерового.

Применение такой системы дает:

  • возможность применения оптимальной технологии прессования с максимальной производительностью;
  • повышенное качество продукции и снижение доли отходов;
  • повышение однородности свойств продукции;
  • существенное повышение рентабельности производства.

Супер-прессовщики алюминия – кто они?

Внедрение таких технологий является движением от низких технологий производства алюминиевых профилей к высоким технологиям. Низкие технологии – это низкая квалификация и малые прибыли. Высокие технологии – дают высокую добавочную стоимость, рождают более сложные изделия и значительно повышают рентабельность производства.

Знать оптимальные температурные параметры технологии прессования конкретного изделия из конкретного алюминиевого сплава и обладать полномочиями для управления ими – это все, что надо оператору экструзионного пресса для того, чтобы принадлежать к мировой элите прессовщиков алюминия – супер-прессовщикам.

Контроль температуры до, в ходе и после прессования

Температура металла – алюминиевого сплава – является критическим параметром для прессовщика алюминия – перед, в ходе и после процесса прессования.

Перед прессованием – история температуры заготовки будет определять уровень и однородность механических свойств ее металла.

В ходе прессования – температура алюминия вместе с температурой контейнера и матрицы будут определять скорость прессования, которая необходима для прессованного изделия высокого качества.

Наконец, для большинства алюминиевых сплавов – термически упрочняемых – от скорости охлаждения после выхода из матрицы зависят прочностные свойства прессованного профиля.

Оптимальные параметры прессования

Мониторинг температуры профиля на выходе из матрицы — «онлайн» и в реальном времени – дает возможность управлять прессом более эффективно. При условии плотного мониторинга и управления параметрами технологии прессования полезным технологическим инструментом становится диаграмма прессуемости алюминиевых сплавов.

optimalnye-parametry-pressovaniyaРисунок 2 – Диаграмма прессуемости алюминиевых сплавов

При теоретически оптимальных технологических параметрах не остается лазеек для различий температуры, скорости или свойств прессованного изделия. Работа в оптимальном диапазоне технологических параметров обеспечивают существенное повышение производительности прессования алюминия.

Источник: B. Barron and T. Larrick, Aluminium Extrusion Technology Seminar, 2004