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    解決鋁型材冷卻彎曲的方法研究

    來源:廣東堅美鋁型材廠有限公司  作者:麥振海,陳力,陳儉,蘇子洪,黃兆勝,陳偉坤,黃湛豐  日期:2012-9-14
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      摘要:文章介紹了鋁型材冷卻后產生彎曲原因,主要是由于型材在冷卻后截面各點產生的收縮應力不平衡所致。而型材截面各點的冷卻速度不均,是導致收縮應力不平衡產生的主要原因。通過制作和使用高壓氣霧噴嘴,對型材進行局部冷卻,使型材截面各點的冷卻速度和收縮應力趨于平衡,最終減小型材冷卻后的彎曲程度,提高型材的矯直質量。試驗條件為型材出口溫度,擠壓速度10~12m/min,高壓氣霧氣壓約0.4MPa、氣水混合比約5:1,水溫40~45℃,噴嘴數量1個。試驗結果為型材離開牽引機時其厚壁部或空心管表面溫度340~350℃,薄壁部表面溫度約370℃,冷卻后彎曲型材的弧高H為200~250mm。
      關鍵詞:鋁型材;擠壓;冷卻;應力;彎曲
      隨著鋁合金型材在建筑、電子、汽車和軌道交通等方面的應用日漸增加,合金型材的形狀也日趨多樣化和復雜化。某些形狀的型材會給擠壓生產帶來一定的困難,如圖1和圖2所示A、B兩款型材,屬于形狀不對稱且壁厚不均,不僅擠壓出料存在困難,而且型材冷卻后會產生彎曲,影響型材矯直質量。

      1 原理
      我們對類似型材進行了大量的觀察,發現在目前的冷卻方式和條件下,型材正常出料后在冷床上冷卻,數分鐘后就會出現型材向空心部位或壁厚較厚的部位彎曲的現象,如圖3和圖4所示。

      這種冷卻后產生彎曲的過程,可分為以下幾個階段[1]:

      (1)型材薄壁部分溫度下降快,先產生收縮力,厚壁部分或空心管部分溫度下降慢,幾乎沒有收縮力;

      (2)薄壁部分截面積較小,產生的收縮力較小,或被牽引機牽引力消除;

      (3)型材離開牽引機,溫度繼續下降;

      (4)型材厚壁部分或空心管部分截面積較大,隨著溫度下降逐漸產生較大收縮力,薄壁部分溫度已大幅下降,不再產生收縮力或收縮力較小;

      (5)型材截面上受到的收縮力大小不均,型材沿擠壓方向往厚壁部分或空心管部分彎曲。

      2 試驗條件和試驗方案
      根據以上的原理分析,我們設計和使用高壓氣霧噴嘴,對型材A和型材B在出料口進行如圖5和圖6所示的局部冷卻,使型材整體冷卻速度趨于同步和均勻。具體試驗條件如表1~表3所示。

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