一般的に、より高い機械的特性を得るためには、より高い押出温度を選択する必要があります。しかし、6063合金の場合、一般的な押出温度が540℃を超えると、プロファイルの機械的特性は向上せず、480℃未満では引張強度が不十分になる可能性があります。
押出温度が高すぎると、アルミニウムが金型に付着し、製品に気泡、ひび割れ、表面傷、さらにはバリが発生することがあります。そのため、表面品質の高い製品を得るためには、比較的低い押出温度が使用されることが多いです。
アルミ押出成形の生産効率を向上させるには、優れた設備、特にアルミ押出機、アルミ棒加熱炉、金型加熱炉の3つの主要設備の整備も重要な要素です。さらに、優れた押出成形オペレーターを擁することも最も重要な要素です。
熱分析
アルミニウム棒やロッドは、押出前に予熱して溶解温度に近い温度まで加熱する必要があります。これにより、アルミニウム棒中のマグネシウムが溶融し、アルミニウム材料中に均一に流れ込むようになります。アルミニウム棒を押出機に投入しても、温度はあまり変化しません。
押出機が始動すると、押出ロッドの巨大な押し出し力によって軟化したアルミニウム材料がダイス穴から押し出されます。これにより大きな摩擦が発生し、それが温度に変換されるため、押出成形品の温度は溶解温度を超えます。このとき、マグネシウムは溶融して周囲に流れ込み、極めて不安定な状態になります。
温度を上げる際は、固相線温度を超えてはいけません。そうしないとアルミニウムも溶融し、形材を成形できなくなります。6000系合金を例にとると、アルミニウム棒の温度は400～540℃、好ましくは470～500℃に保つ必要があります。
温度が高すぎると破断が発生し、低すぎると押し出し速度が低下し、押し出し時に発生する摩擦の大部分が熱に変換され、温度上昇を引き起こします。温度上昇は押し出し速度と押し出し圧力に比例します。
出口温度は550～575℃、少なくとも500～530℃以上に維持する必要があります。そうでないとアルミニウム合金中のマグネシウムが溶解せず、金属特性に影響を与えます。ただし、出口温度は固相線温度を超えてはなりません。出口温度が高すぎると、裂け目が発生し、プロファイルの表面品質に影響を与えます。
アルミニウム棒の最適な押出温度は、押出速度と組み合わせて調整する必要があります。押出温度差がソルバス温度以上かつ固相線温度以下となるように調整する必要があります。合金によってソルバス温度は異なります。例えば、6063合金のソルバス温度は498℃ですが、6005合金のソルバス温度は510℃です。
トラクターの速度
トラクターの速度は生産効率の重要な指標です。しかし、プロファイル、形状、合金、サイズなどの違いがトラクターの速度に影響を与える可能性があり、一概に判断することはできません。現代の欧米の押出プロファイル工場では、トラクターの速度は毎分80メートルに達します。
押出ロッド速度は生産性の重要な指標の一つです。これは毎分ミリメートル単位で測定され、生産効率を検討する際には、トラクター速度よりも押出ロッド速度の方が信頼性が高い場合が多いです。
金型温度は、押出成形品の品質にとって非常に重要です。押出成形前の金型温度は約426℃に保たれるべきです。そうでないと、金型が詰まりやすく、場合によっては損傷する恐れがあります。急冷の目的は、合金元素であるマグネシウムを「凍結」させ、不安定なマグネシウム原子を安定化させて沈降を防ぎ、押出成形品の強度を維持することです。
主な焼入れ方法は、空冷、ミスト冷却、水槽冷却の3つです。使用する焼入れ方法は、押出速度、厚さ、そしてプロファイルに求められる物理的特性、特に強度要件によって異なります。合金の種類は、合金の硬度と弾性特性を総合的に表す指標です。アルミニウム合金の種類は、米国アルミニウム協会によって詳細に規定されており、以下の5つの基本状態があります。
Fは「製造されたまま」を意味します。
Oは「焼鈍加工製品」を意味します。
Tは「熱処理」されていることを意味します。
W は材料が溶体化熱処理されていることを意味します。
H は、「冷間加工」または「ひずみ硬化」された熱処理不可能な合金を指します。
温度と時間は、人工時効において厳密な管理を必要とする2つの指標です。人工時効炉では、すべての部分の温度を均一に保つ必要があります。低温時効は形材の強度を向上させることができますが、それに応じて所要時間も長くなります。最良の金属物性を得るためには、適切なアルミニウム合金とその最適な形状を選択し、適切な焼入れモードを使用し、適切な時効温度と時効時間を制御して歩留まりを向上させる必要があります。歩留まりは生産効率の重要な指標です。トラクターやストレッチャーの挟み込み跡によってバットが材料を切断してしまうため、理論上100%の歩留まりを達成することは不可能です。
MAT AluminumのMay Jiangによる編集
投稿日時: 2023年6月5日
