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(duì)于降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(yùn)輸、電子、航空航天等領(lǐng)域。近年來(lái)，由于對(duì)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(jì)效益。通過多年的實(shí)踐，認(rèn)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(jì)效益：

1 擠壓機(jī)擠壓方面

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

減少停機(jī)時(shí)間（運(yùn)轉(zhuǎn)中斷）。因停機(jī)造成的損失巨大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)顯示，停機(jī)損失為每分鐘18元，更何況在停機(jī)期間因?yàn)闆]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(jī)配合高技術(shù)含量模具所帶來(lái)的生產(chǎn)效率應(yīng)該認(rèn)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(shí)際生產(chǎn)中其效率略有降低。即使如此，所帶來(lái)的效益也會(huì)很高。

2 型材牽引機(jī)方面

使用現(xiàn)代化的型材牽引機(jī)，最大的好處之一就是當(dāng)型材達(dá)到了正確的擠出長(zhǎng)度時(shí)，牽引機(jī)具有控制擠壓機(jī)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(zhǎng)度，沒有造成擠壓時(shí)間上的浪費(fèi)。因此可節(jié)省更多的成本，因?yàn)樵跍p少?gòu)U料的同時(shí)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(jī)擠出后，最重要的目標(biāo)就是通過減少?gòu)U料，來(lái)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(jià)將非常高，所以在隨后的工序中都要盡可能地減少?gòu)U料的產(chǎn)生。要將廢料減到最少，必須實(shí)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(shí)現(xiàn)在停車痕處鋸切，即飛鋸切割和雙長(zhǎng)度系統(tǒng)。飛鋸切割技術(shù)是指在擠壓過程中進(jìn)行鋸切，利用飛鋸切割技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在停車痕從擠壓機(jī)出來(lái)后，將型材在停車痕處切斷。雙長(zhǎng)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(shì)。雙長(zhǎng)度系統(tǒng)可以提供兩個(gè)擠壓周期的風(fēng)冷時(shí)間，這一點(diǎn)對(duì)建筑合金來(lái)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(wú)需停止擠壓機(jī)。

兩種技術(shù)都可以提高1%到2%的成品率（原來(lái)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(lái)的經(jīng)濟(jì)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(hù)不被損傷，以求將出貨率提到最高，這一點(diǎn)非常重要。擠壓之后再出現(xiàn)廢料因?yàn)橐呀?jīng)花費(fèi)了擠壓時(shí)間而導(dǎo)致成本更高。謹(jǐn)慎選擇設(shè)備并且加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)可以保護(hù)高附加值型材少受損傷，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

型材在傳輸系統(tǒng)上移動(dòng)。在傳輸系統(tǒng)上的任何移動(dòng)都有可能對(duì)型材造成損傷。例如，現(xiàn)代化的傳輸系統(tǒng)利用牽引機(jī)將型材直接置于與拉伸機(jī)機(jī)頭齊平的位置，這樣就無(wú)須在皮帶臺(tái)上推拉型材，以使型材與拉伸機(jī)鉗口對(duì)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?，F(xiàn)代化傳輸系統(tǒng)可以使型材與型材之間保持適當(dāng)?shù)拈g隙。在排列或集料的過程中，不需要用擋板來(lái)靠齊型材。

操作人員手工操作。任何時(shí)候操作員接觸到型材都會(huì)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(dāng)型材被裝入時(shí)效框和從時(shí)效料框卸載并打包準(zhǔn)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(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)，提高員工謹(jǐn)慎操作的意識(shí)。

4 減少拉伸矯直變形方面

使用夾持墊減少切頭切尾長(zhǎng)度，型材及壓冷卻后要通過張力矯直來(lái)消除型材彎曲、扭擰等缺陷。如果直接用矯直機(jī)鉗口夾扁型材兩頭，造成拉伸后型材兩頭的變形長(zhǎng)度在0.4m～1.2m，截面大的其變形長(zhǎng)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(zhǎng)度在0.15m～0.4m之間。按每班360條型材計(jì)算，使用這一方共可減少?gòu)U料90m～288m，比不使用夾持墊時(shí)成品率可提高1.9%～3.8%，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)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(gè)小缺陷就會(huì)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(duì)擠壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)。擠壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)狀況對(duì)是否會(huì)產(chǎn)生型材缺陷有著明顯的影響。擠壓機(jī)對(duì)正與否，盛錠桶與擠壓墊的狀況等都會(huì)影響到型材的質(zhì)量。

擠壓時(shí)的殘留空氣。如果擠壓時(shí)有空氣被帶入盛錠桶而且隨后又對(duì)被施壓擠壓的話，空氣會(huì)被壓縮到很小的體積并且溫度升高。因壓縮升溫的空氣會(huì)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(huì)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(gè)：

鐓粗造成的氣體殘留。只有在盛錠桶直徑大于柱棒直徑時(shí)柱棒才能被裝入盛錠桶。對(duì)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(lái)釋放的。擠壓墊的正常運(yùn)作對(duì)成功排氣非常重要。

長(zhǎng)棒熱剪造成的氣體殘留。對(duì)柱棒熱剪切產(chǎn)生的剪切面是不可能絕對(duì)完美、垂直的。簡(jiǎn)易長(zhǎng)棒熱剪切會(huì)導(dǎo)致柱棒嚴(yán)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(jìn)的長(zhǎng)棒熱剪，被剪切柱棒的邊角總會(huì)出現(xiàn)倒圓。當(dāng)柱棒在盛錠桶內(nèi)鐓粗時(shí)這個(gè)倒圓很容易導(dǎo)致空氣殘留。

6 結(jié)束語(yǔ)

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(jìn)而影響到經(jīng)濟(jì)效益外，還對(duì)交單周期、客戶滿意度等指標(biāo)有著至關(guān)重要的影響。因此，加強(qiáng)對(duì)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(jìn)步，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(guó)）企業(yè)通訊，第五卷第一期.