En general, para obtener mejores propiedades mecánicas, se recomienda seleccionar una temperatura de extrusión más alta. Sin embargo, en el caso de la aleación 6063, cuando la temperatura de extrusión general es superior a 540 °C, las propiedades mecánicas del perfil no mejoran, y cuando es inferior a 480 °C, la resistencia a la tracción puede ser deficiente.
Si la temperatura de extrusión es demasiado alta, se formarán burbujas, grietas, rayones superficiales e incluso rebabas en el producto debido a la adherencia del aluminio al molde. Por lo tanto, para obtener productos con una alta calidad superficial, se suelen utilizar temperaturas de extrusión relativamente bajas.
Un buen equipo es clave para mejorar la eficiencia de producción en la extrusión de aluminio, especialmente los tres componentes principales: la extrusora, el horno de calentamiento de varillas y el horno de calentamiento de moldes. Además, es fundamental contar con un excelente operador de extrusión.
Análisis térmico
Las barras y varillas de aluminio deben precalentarse antes de la extrusión para alcanzar una temperatura cercana a la temperatura de solvus, de modo que el magnesio de la barra de aluminio pueda fundirse y fluir uniformemente en el material de aluminio. Al introducir la barra de aluminio en la extrusora, la temperatura no varía significativamente.
Al arrancar la extrusora, la enorme fuerza de empuje de la varilla expulsa el aluminio ablandado fuera del orificio de la matriz, lo que genera mucha fricción, la cual se transforma en temperatura, de modo que la temperatura del perfil extruido supera la temperatura del solvus. En este momento, el magnesio se funde y fluye, lo que resulta en una inestabilidad extrema.
Al elevar la temperatura, esta no debe superar la temperatura de solidificación; de lo contrario, el aluminio también se fundirá y no se podrá formar el perfil. Por ejemplo, en la aleación de la serie 6000, la temperatura de la varilla de aluminio debe mantenerse entre 400 y 540 °C, preferiblemente entre 470 y 500 °C.
Si la temperatura es demasiado alta, se producirán desgarros; si es demasiado baja, la velocidad de extrusión se reducirá y la mayor parte de la fricción generada se convertirá en calor, provocando un aumento de temperatura. Este aumento de temperatura es proporcional a la velocidad y la presión de extrusión.
La temperatura de salida debe mantenerse entre 550 y 575 °C, y al menos por encima de 500 y 530 °C. De lo contrario, el magnesio de la aleación de aluminio no se fundirá y afectará las propiedades del metal. Sin embargo, no debe superar la temperatura de solidificación, ya que una temperatura de salida demasiado alta provocará desgarros y afectará la calidad superficial del perfil.
La temperatura óptima de extrusión de la varilla de aluminio debe ajustarse en función de la velocidad de extrusión, de modo que la diferencia de temperatura no sea inferior ni superior a la temperatura de solidificación. Las diferentes aleaciones tienen diferentes temperaturas de solidificación. Por ejemplo, la temperatura de solidificación de la aleación 6063 es de 498 °C, mientras que la de la aleación 6005 es de 510 °C.
Velocidad del tractor
La velocidad del tractor es un indicador importante de la eficiencia de producción. Sin embargo, diferentes perfiles, formas, aleaciones, tamaños, etc., pueden afectar la velocidad del tractor, lo cual no se puede generalizar. Las fábricas occidentales modernas de perfiles de extrusión pueden alcanzar una velocidad de tractor de 80 metros por minuto.
La velocidad de la varilla de extrusión es otro indicador importante de la productividad. Se mide en milímetros por minuto y suele ser más fiable que la velocidad del tractor para estudiar la eficiencia de la producción.
La temperatura del molde es fundamental para la calidad de los perfiles extruidos. Debe mantenerse a unos 426 °C antes de la extrusión; de lo contrario, el molde se obstruirá o incluso dañará fácilmente. El propósito del temple es congelar el magnesio, el elemento de aleación, estabilizando los átomos inestables de magnesio y evitando su sedimentación, para así mantener la resistencia del perfil.
Los tres métodos principales de temple incluyen: enfriamiento por aire, enfriamiento por nebulización de agua y enfriamiento por tanque de agua. El tipo de temple utilizado depende de la velocidad de extrusión, el espesor y las propiedades físicas requeridas del perfil, especialmente los requisitos de resistencia. El tipo de aleación es un indicador completo de su dureza y elasticidad. La Asociación Americana del Aluminio (AAA) ha especificado detalladamente los tipos de aleaciones de aluminio, y existen cinco estados básicos:
F significa “tal como se fabricó”.
O significa “productos forjados recocidos”.
T significa que ha sido “tratado térmicamente”.
W significa que el material ha sido tratado térmicamente en solución.
H se refiere a aleaciones no tratables térmicamente que están “trabajadas en frío” o “endurecidas por deformación”.
La temperatura y el tiempo son dos indicadores que requieren un control estricto en el envejecimiento artificial. En el horno de envejecimiento artificial, la temperatura debe ser constante en todos los componentes. Si bien el envejecimiento a baja temperatura puede mejorar la resistencia de los perfiles, el tiempo requerido debe aumentar en consecuencia. Para lograr las mejores propiedades físicas del metal, es necesario seleccionar la aleación de aluminio adecuada y su forma óptima, utilizar el modo de temple adecuado y controlar la temperatura y el tiempo de envejecimiento adecuados para mejorar el rendimiento. Este último es otro indicador importante de la eficiencia de la producción. En teoría, es imposible alcanzar un rendimiento del 100%, ya que las culatas cortan el material debido a las marcas de los tractores y las tensoras.
Editado por May Jiang de MAT Aluminum
Hora de publicación: 05-jun-2023
