优化挤压生产过程控制、提高挤压生产效率

张 杰

（山东松竹铝业股份有限公司，山东 淄博 255185）

优化挤压生产过程控制、提高挤压生产效率

张 杰

（山东松竹铝业股份有限公司，山东 淄博 255185）

铝合金型材生产过程中，挤压生产工序是基础、也是关键。优化挤压生产过程控制，对于降低生产成本、提高经济效益和社会效益发挥着重要作用。

铝合金型材；挤压生产；过程控制

铝及铝合金型材被广泛应用于建筑、交通运输、电子、航空航天等领域。近年来，由于对汽车空调小型化、轻量化的要求，热交换器用管材及空心型材中铝挤压制品的比例迅速增加。据资料介绍，挤压制品加工中铝及铝合金制品约占70%以上。因此，铝合金型材挤压生产过程控制及工艺条件优化，是提高挤压生产效率、减少挤压生产过程废料和型材缺陷产生的关键，更直接关系到铝型材挤压生产的成本和经济效益。通过多年的实践，认为需要考虑通过优化以下条件，提高挤压生产效率和经济效益：

1 挤压机挤压方面

减少非挤压周期时间。以1800吨挤压机为例，其生产效率为每小时30根柱棒，每个挤压周期节省10秒时间，那么每天就可增加2小时的挤压时间，2小时意味着8%还多的产量，即相当于在每公斤型材上降低了8%的转换成本。

减少停机时间（运转中断）。因停机造成的损失巨大，根据经验和统计显示，停机损失为每分钟18元，更何况在停机期间因为没有产出而损失的产能。

提高挤压速度。除根据工艺设定的挤压速度外，利用牵引机配合高技术含量模具所带来的生产效率应该认真考虑。如果使用多孔模具，在挤压速度方面，理论上可以增加200%（2孔模具）甚至300%（3孔模具），实际生产中其效率略有降低。即使如此，所带来的效益也会很高。

2 型材牵引机方面

使用现代化的型材牵引机，最大的好处之一就是当型材达到了正确的挤出长度时，牵引机具有控制挤压机停止挤压的功能。这和非挤压周期类似，但由于挤出的型材恰好是需要的长度，没有造成挤压时间上的浪费。因此可节省更多的成本，因为在减少废料的同时也节省了输送和再回收利用已挤出的废料的环节。

型材从挤压机挤出后，最重要的目标就是通过减少废料，来提高产量和可出货率，把更多的制品发给客户。挤压之后再产生的任何废料代价将非常高，所以在随后的工序中都要尽可能地减少废料的产生。要将废料减到最少，必须实现在停车痕处锯切（停车痕指非挤压周期过程中，模具在型材上留下的痕迹）。

只有两种技术可以实现在停车痕处锯切，即飞锯切割和双长度系统。飞锯切割技术是指在挤压过程中进行锯切，利用飞锯切割技术可以实现在停车痕从挤压机出来后，将型材在停车痕处切断。双长度系统是指等到挤完第二支型材后，在非挤压周期内在第一支和第二支型材之间切断。

两种技术各具优势。双长度系统可以提供两个挤压周期的风冷时间，这一点对建筑合金来说是非常有益的，但飞锯切割系统成本较低，并且允许一棒多切模式操作，而无需停止挤压机。

两种技术都可以提高1%到2%的成品率（原来1%到2%的废料，现在已转化合格品可以发给客户了）。从废料转化为可出货制品，这是高附加值型材的直接转换，由此带来的经济效益巨大。

3 传输系统方面

以上已经论述了挤压后的型材具有很高的附加值。型材一旦被挤出就需要保护不被损伤，以求将出货率提到最高，这一点非常重要。挤压之后再出现废料因为已经花费了挤压时间而导致成本更高。谨慎选择设备并且加强对操作人员的培训可以保护高附加值型材少受损伤，具体体现在以下三个方面：

型材在传输系统上移动。在传输系统上的任何移动都有可能对型材造成损伤。例如，现代化的传输系统利用牵引机将型材直接置于与拉伸机机头齐平的位置，这样就无须在皮带台上推拉型材，以使型材与拉伸机钳口对齐。因此可以减少型材被刮伤的可能性。

调整型材间隙。型材堆挤在一起容易互相刮伤。现代化传输系统可以使型材与型材之间保持适当的间隙。在排列或集料的过程中，不需要用挡板来靠齐型材。

操作人员手工操作。任何时候操作员接触到型材都会增加型材受损的可能性。在传输系统上型材容易受损伤，但当型材被装入时效框和从时效料框卸载并打包准备出货或者转入下道工序的过程中更容易受损伤。在这些环节上都需要加强对操作人员的培训，提高员工谨慎操作的意识。

4 减少拉伸矫直变形方面

使用夹持垫减少切头切尾长度，型材及压冷却后要通过张力矫直来消除型材弯曲、扭拧等缺陷。如果直接用矫直机钳口夹扁型材两头，造成拉伸后型材两头的变形长度在0.4m～1.2m，截面大的其变形长度还要加大。使用夹持垫后，型材的切头切尾将大大缩短，一端的切除长度在0.15m～0.4m之间。按每班360条型材计算，使用这一方共可减少废料90m～288m，比不使用夹持垫时成品率可提高1.9%～3.8%，其经济效益相当可观。

5 其他型材缺陷方面

型材缺陷是导致产生废料的又一因素。型材上的一个小缺陷就会废掉整根定尺锯切的型材。由于型材附加值很高，生产过程应该尽全力减少型材产生的缺陷。

对挤压机的维护保养。挤压机的维护保养状况对是否会产生型材缺陷有着明显的影响。挤压机对正与否，盛锭桶与挤压垫的状况等都会影响到型材的质量。

挤压时的残留空气。如果挤压时有空气被带入盛锭桶而且随后又对被施压挤压的话，空气会被压缩到很小的体积并且温度升高。因压缩升温的空气会将周围的铝合金熔掉而在型材内产生气泡，或者气泡在出模具工作带后会爆开，从而在型材表面形成气孔。两种情况出现其一，都将使型材产生缺陷从而导致废料。有可能空气被带入的因素有两个：

镦粗造成的气体残留。只有在盛锭桶直径大于柱棒直径时柱棒才能被装入盛锭桶。对盛锭桶内的柱棒施压致柱棒延展至盛锭桶直径后，必须排出携带的空气。这些空气是通过“排气循环”来释放的。挤压垫的正常运作对成功排气非常重要。

长棒热剪造成的气体残留。对柱棒热剪切产生的剪切面是不可能绝对完美、垂直的。简易长棒热剪切会导致柱棒严重扭曲，造成椭圆形的横截面和被剪切端巨大的倒圆角。即使是最先进的长棒热剪，被剪切柱棒的边角总会出现倒圆。当柱棒在盛锭桶内镦粗时这个倒圆很容易导致空气残留。

6 结束语

挤压生产是铝合金型材生产过程中的关键工序，除了直接关系到企业的生产成本进而影响到经济效益外，还对交单周期、客户满意度等指标有着至关重要的影响。因此，加强对挤压生产过程优化控制的研究，是加速铝型材加工企业技术进步，提升企业经济效益和社会效益的有效途径。

［1］谢军.提高铝合金建筑型材成品率的方法［J］.甘肃冶金.2008，30（4）.

［2］David Jenista Granco Clark Inc.如何理解挤压后的废料导致更高的成本 ［J］.格兰克克拉克（中国）企业通讯，第五卷第一期.