張 杰

（山東松竹鋁業(yè)股份有限公司，山東 淄博 255185）

優(yōu)化擠壓生產(chǎn)過程控制、提高擠壓生產(chǎn)效率

張 杰

（山東松竹鋁業(yè)股份有限公司，山東 淄博 255185）

鋁合金型材生產(chǎn)過程中，擠壓生產(chǎn)工序是基礎、也是關鍵。優(yōu)化擠壓生產(chǎn)過程控制，對于降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益和社會效益發(fā)揮著重要作用。

鋁合金型材；擠壓生產(chǎn)；過程控制

鋁及鋁合金型材被廣泛應用于建筑、交通運輸、電子、航空航天等領域。近年來，由于對汽車空調小型化、輕量化的要求，熱交換器用管材及空心型材中鋁擠壓制品的比例迅速增加。據(jù)資料介紹，擠壓制品加工中鋁及鋁合金制品約占70%以上。因此，鋁合金型材擠壓生產(chǎn)過程控制及工藝條件優(yōu)化，是提高擠壓生產(chǎn)效率、減少擠壓生產(chǎn)過程廢料和型材缺陷產(chǎn)生的關鍵，更直接關系到鋁型材擠壓生產(chǎn)的成本和經(jīng)濟效益。通過多年的實踐，認為需要考慮通過優(yōu)化以下條件，提高擠壓生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益：

1 擠壓機擠壓方面

減少非擠壓周期時間。以1800噸擠壓機為例，其生產(chǎn)效率為每小時30根柱棒，每個擠壓周期節(jié)省10秒時間，那么每天就可增加2小時的擠壓時間，2小時意味著8%還多的產(chǎn)量，即相當于在每公斤型材上降低了8%的轉換成本。

減少停機時間（運轉中斷）。因停機造成的損失巨大，根據(jù)經(jīng)驗和統(tǒng)計顯示，停機損失為每分鐘18元，更何況在停機期間因為沒有產(chǎn)出而損失的產(chǎn)能。

提高擠壓速度。除根據(jù)工藝設定的擠壓速度外，利用牽引機配合高技術含量模具所帶來的生產(chǎn)效率應該認真考慮。如果使用多孔模具，在擠壓速度方面，理論上可以增加200%（2孔模具）甚至300%（3孔模具），實際生產(chǎn)中其效率略有降低。即使如此，所帶來的效益也會很高。

2 型材牽引機方面

使用現(xiàn)代化的型材牽引機，最大的好處之一就是當型材達到了正確的擠出長度時，牽引機具有控制擠壓機停止擠壓的功能。這和非擠壓周期類似，但由于擠出的型材恰好是需要的長度，沒有造成擠壓時間上的浪費。因此可節(jié)省更多的成本，因為在減少廢料的同時也節(jié)省了輸送和再回收利用已擠出的廢料的環(huán)節(jié)。

型材從擠壓機擠出后，最重要的目標就是通過減少廢料，來提高產(chǎn)量和可出貨率，把更多的制品發(fā)給客戶。擠壓之后再產(chǎn)生的任何廢料代價將非常高，所以在隨后的工序中都要盡可能地減少廢料的產(chǎn)生。要將廢料減到最少，必須實現(xiàn)在停車痕處鋸切（停車痕指非擠壓周期過程中，模具在型材上留下的痕跡）。

只有兩種技術可以實現(xiàn)在停車痕處鋸切，即飛鋸切割和雙長度系統(tǒng)。飛鋸切割技術是指在擠壓過程中進行鋸切，利用飛鋸切割技術可以實現(xiàn)在停車痕從擠壓機出來后，將型材在停車痕處切斷。雙長度系統(tǒng)是指等到擠完第二支型材后，在非擠壓周期內在第一支和第二支型材之間切斷。

兩種技術各具優(yōu)勢。雙長度系統(tǒng)可以提供兩個擠壓周期的風冷時間，這一點對建筑合金來說是非常有益的，但飛鋸切割系統(tǒng)成本較低，并且允許一棒多切模式操作，而無需停止擠壓機。

兩種技術都可以提高1%到2%的成品率（原來1%到2%的廢料，現(xiàn)在已轉化合格品可以發(fā)給客戶了）。從廢料轉化為可出貨制品，這是高附加值型材的直接轉換，由此帶來的經(jīng)濟效益巨大。

3 傳輸系統(tǒng)方面

以上已經(jīng)論述了擠壓后的型材具有很高的附加值。型材一旦被擠出就需要保護不被損傷，以求將出貨率提到最高，這一點非常重要。擠壓之后再出現(xiàn)廢料因為已經(jīng)花費了擠壓時間而導致成本更高。謹慎選擇設備并且加強對操作人員的培訓可以保護高附加值型材少受損傷，具體體現(xiàn)在以下三個方面：

型材在傳輸系統(tǒng)上移動。在傳輸系統(tǒng)上的任何移動都有可能對型材造成損傷。例如，現(xiàn)代化的傳輸系統(tǒng)利用牽引機將型材直接置于與拉伸機機頭齊平的位置，這樣就無須在皮帶臺上推拉型材，以使型材與拉伸機鉗口對齊。因此可以減少型材被刮傷的可能性。

調整型材間隙。型材堆擠在一起容易互相刮傷?，F(xiàn)代化傳輸系統(tǒng)可以使型材與型材之間保持適當?shù)拈g隙。在排列或集料的過程中，不需要用擋板來靠齊型材。

操作人員手工操作。任何時候操作員接觸到型材都會增加型材受損的可能性。在傳輸系統(tǒng)上型材容易受損傷，但當型材被裝入時效框和從時效料框卸載并打包準備出貨或者轉入下道工序的過程中更容易受損傷。在這些環(huán)節(jié)上都需要加強對操作人員的培訓，提高員工謹慎操作的意識。

4 減少拉伸矯直變形方面

使用夾持墊減少切頭切尾長度，型材及壓冷卻后要通過張力矯直來消除型材彎曲、扭擰等缺陷。如果直接用矯直機鉗口夾扁型材兩頭，造成拉伸后型材兩頭的變形長度在0.4m～1.2m，截面大的其變形長度還要加大。使用夾持墊后，型材的切頭切尾將大大縮短，一端的切除長度在0.15m～0.4m之間。按每班360條型材計算，使用這一方共可減少廢料90m～288m，比不使用夾持墊時成品率可提高1.9%～3.8%，其經(jīng)濟效益相當可觀。

5 其他型材缺陷方面

型材缺陷是導致產(chǎn)生廢料的又一因素。型材上的一個小缺陷就會廢掉整根定尺鋸切的型材。由于型材附加值很高，生產(chǎn)過程應該盡全力減少型材產(chǎn)生的缺陷。

對擠壓機的維護保養(yǎng)。擠壓機的維護保養(yǎng)狀況對是否會產(chǎn)生型材缺陷有著明顯的影響。擠壓機對正與否，盛錠桶與擠壓墊的狀況等都會影響到型材的質量。

擠壓時的殘留空氣。如果擠壓時有空氣被帶入盛錠桶而且隨后又對被施壓擠壓的話，空氣會被壓縮到很小的體積并且溫度升高。因壓縮升溫的空氣會將周圍的鋁合金熔掉而在型材內產(chǎn)生氣泡，或者氣泡在出模具工作帶后會爆開，從而在型材表面形成氣孔。兩種情況出現(xiàn)其一，都將使型材產(chǎn)生缺陷從而導致廢料。有可能空氣被帶入的因素有兩個：

鐓粗造成的氣體殘留。只有在盛錠桶直徑大于柱棒直徑時柱棒才能被裝入盛錠桶。對盛錠桶內的柱棒施壓致柱棒延展至盛錠桶直徑后，必須排出攜帶的空氣。這些空氣是通過“排氣循環(huán)”來釋放的。擠壓墊的正常運作對成功排氣非常重要。

長棒熱剪造成的氣體殘留。對柱棒熱剪切產(chǎn)生的剪切面是不可能絕對完美、垂直的。簡易長棒熱剪切會導致柱棒嚴重扭曲，造成橢圓形的橫截面和被剪切端巨大的倒圓角。即使是最先進的長棒熱剪，被剪切柱棒的邊角總會出現(xiàn)倒圓。當柱棒在盛錠桶內鐓粗時這個倒圓很容易導致空氣殘留。

6 結束語

擠壓生產(chǎn)是鋁合金型材生產(chǎn)過程中的關鍵工序，除了直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)成本進而影響到經(jīng)濟效益外，還對交單周期、客戶滿意度等指標有著至關重要的影響。因此，加強對擠壓生產(chǎn)過程優(yōu)化控制的研究，是加速鋁型材加工企業(yè)技術進步，提升企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的有效途徑。

［1］謝軍.提高鋁合金建筑型材成品率的方法［J］.甘肅冶金.2008，30（4）.

［2］David Jenista Granco Clark Inc.如何理解擠壓后的廢料導致更高的成本 ［J］.格蘭克克拉克（中國）企業(yè)通訊，第五卷第一期.