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）

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(chǔ)、也是關(guān)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(yīng)用于建筑、交通運輸、電子、航空航天等領(lǐng)域。近年來，由于對汽車空調(diào)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(guān)鍵，更直接關(guān)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(zhuǎn)換成本。

減少停機時間（運轉(zhuǎn)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(shè)定的擠壓速度外，利用牽引機配合高技術(shù)含量模具所帶來的生產(chǎn)效率應(yīng)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(shù)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(shù)是指在擠壓過程中進行鋸切，利用飛鋸切割技術(shù)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(nèi)在第一支和第二支型材之間切斷。

兩種技術(shù)各具優(yōu)勢。雙長度系統(tǒng)可以提供兩個擠壓周期的風(fēng)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(shù)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(zhuǎn)化合格品可以發(fā)給客戶了）。從廢料轉(zhuǎn)化為可出貨制品，這是高附加值型材的直接轉(zhuǎn)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(dǎo)致成本更高。謹慎選擇設(shè)備并且加強對操作人員的培訓(xùn)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(diào)整型材間隙。型材堆擠在一起容易互相刮傷。現(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(zhuǎn)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(xùn)，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(dǎo)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(yīng)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(zhì)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(nèi)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(dǎo)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(nèi)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(dǎo)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(nèi)鐓粗時這個倒圓很容易導(dǎo)致空氣殘留。

6 結(jié)束語

擠壓生產(chǎn)是鋁合金型材生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，除了直接關(guān)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(guān)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(shù)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(dǎo)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.