第六章挤压制品成品率控制及制品主要缺陷分析

第六章挤压制品成品率控制及制品主要缺陷6.1挤压制品成品率控制6.1.1挤压制品废品分类铝合金挤压型材的废品分为两大类：几何废品和技术废品。几何废品是铝合金型材在挤压过程中不可避免产生的废品。如挤压的残料、拉伸时制品两端的夹头、定尺料因不够定尺长度而抛弃的料，切取必要的试样，分流组合模中残留在分流腔中的铝块，铸锭和制品切取定尺断料的锯口消耗的铝屑以及试模时消耗的铝锭等。技术废品是铝合金型材生产过程中因工艺不合理、设备出现问题，工人操作不当时产生的认为废品。它和几何废品不同，通过技术改进、加强管理，可以有效的克服和杜绝技术废品的产生。技术废品可分为：组织废品：过烧、粗晶环、粗大晶粒、缩尾、夹渣等。力学性能不合格废品：强度、硬度太低，不符合国家标准：或塑性太低，没有充分软化不符合技术要求。表面废品：成层、气泡、挤压裂纹，桔子皮、组织条文、黑斑、纵向焊合线、横向焊合线、擦划伤、金属压入等。几何尺寸废品：波浪、扭拧、弯曲、平面间隙、尺寸超差等。6.1.2成品率的计算方法成品率是企业的一个主要技术指标，成品率的高低反应了一个企业的技术管理水平。企业的成品率分工序成品率和综合成品率。1）工序成品铝率一般指主要工序，多按一个车间进行计算。如熔铸工序（熔铸车间）、挤压工序（挤压工序）、氧化着色工序（氧化车间）、喷粉工序（喷涂车间）。所以工序成品率通常就是车间成品率。它的定义是：车间合格产出量均与车间原料（也可能是半成品）的投入量之比。熔铸车间的成品率K1=车间投入的原料总量合格铸锭的产出量×100%挤压车间的成品率K2=车间投入的铸锭总量合格挤压制品的产出量×100%氧化车间的成品率K3=车间投入挤压制品总量出量合格的氧化着色制品产×100%其他车间的成品率计算方法相同。如果企业连续生产的话，从上面公式可以看出，上道工序的产出量，往往就是下道工序的投入量，如果中间有部分半成品外销，则要减去其半成品的外销量，才是下道工序的投入量。如熔铸车间某月产出合格铸锭总数560t，其中外销60t，挤压车间在同一个月产出合格挤压制品385t，则挤压车间在该月的成品率K2为77%。K2=60560385×100=77%2）综合成品率K：又叫总成品率或最终成品率。定义为企业的最终成品总量与最初投入总量之比。即K=最终投入总量最终成品总量×100%综合成品率等于各个工序的成品率的连乘积。即K=K1K2K3….3)成品率的影响因素成品率与设备的好坏、铸锭品质、产品结构、品种规格的变换频率、工艺技术的先进程度、企业管理水平和操作工人的素质等因素有关。所以成品率可以看做企业的中和考核指标。一般技术发达、管理先进的国家挤压制品的成品率均高。如日本的挤压制品的成品率可以达到85%以上，我国挤压车间的成品率多数不到80%，平均一般在76%左右。建筑型材的成品率接近80%，而工业材的成品率低5%~10%，其成品率为70%左右。按铝加工建设标注——建标[1992]894号（此标准自1993年3月1日实施），铝加工产品成品率应符合表3-6-1规定。表3-6-1工厂设计产品成功率/%工厂类型产品种类大型企业中型企业建筑铝型材厂熔铸车间实心圆锭85~9580~90挤压车间挤压材75~8575~80氧化车间氧化着色材93~9892~97我国几家知名建筑铝型材企业2004年挤压制品成品率情况表3-6-2几家知名铝型材企业2004年加成品率情况企业名称挤压车间成品率/%企业名称挤压车间成品率/%华加日铝业有限公司85福建闽发铝业有限公司81.8广东兴发集团有限公司84.8西南铝业（集团）有限公司78.5广东坚美铝型材厂有限公司84.5东北轻合金有限责任公司76注：因各企业产品结构不同，成品率必然不同，以上数据仅供参考6.1.3恐慌子和提高成品率的主要方法提高铝合金型材的成品率的关键就是要减少和消灭废品。几何废品虽然是不可避免的，但可以设法使其降到最低。技术废品是人为因素，可以逐项分析加以消除，也可以使其降到最低水平。为此可以采用如下来有效的控制和提高挤压制品的成品率。6.1.3.1减少几何废料是提高成品率的重要前提1）几何废料的组成及所占比率，见表3-6-3。表3-6-3各种几何废料所占的比例表类别残料车皮铸锭锯口头尾料试模不够尺寸废弃的料模具中残留铝成品锯切铝屑所占比率/%3~53~50.5~1.02~40.5~1.51~100.1~0.20.1~0.3将表3-6-3中各项几何废料按百分比例大小绘制成排列图。如图3-6-1.将工艺废料所占比例加起来可知，几何废料的潜力很大。从图3-6-1可知，几何废料潜力最大的是前面四项：因不够定尺长度（定尺长度按6m计）切区的废品最大，其次是残料和车皮，最后是切头尾。下面分析如何减少这些几何废品。2）减少几何废品的措施（1）正确选择铸锭长度是减少工艺废品的主要措施。铸锭长度不是先挤压后再计算，而是要先计算后再挤压。不定尺产皮应按第3章公式（3-3-2）计算铸锭长度L。即L=（λ制L+H残）K定尺产品应按公式（3-3-3）计算，即L=[λ工艺余量）试样头尾定KmLLLmL(+H残]K式中L制，L定——压出制品长度和定尺长度/mm；Km,k——制品正公差系数和礅粗系数；L头尾——切头、切尾总长度，一般450mm;H残——残料长度/mm；L试样——切取试样长度/mm；M——定尺个数；L工艺余量——挤压工艺余量/mm，随模孔数变化，一般单取500mm，双孔取800mm,4孔取1000mm，6孔以上取1200mm。除了认真计算铸锭的长度以外，还要了解该制品所用的模具是新模还是旧模。因为新模的壁厚一般采用先从负公差做起，旧模往往是正公差。有时甚至是接近超差的模具，都要从电脑的模具档案中了解模具的使用情况和详细数据，然后对所计算的铸锭长度进行修正。如果是短铸锭生产更有必要。采用长铸锭加热时，可以用第一根料挤压出的长度来证实，挤压出制品的长度是否合适，然后以此来调整铸锭长度。铸锭长度选择应恰到好处，就可以提高成品率1%~10%.这是提高经济效益的一项很大的潜力。另外在选择定尺个数或制品长度时，在保证挤压机能顺利挤压的前提下。冷床长度又足构长时，尽可能增加定尺个数或制品长度，也即可能选择较长的铸锭。油第三篇公式（3-3-3）可知；几何废料百分数N为：N=LK(H残+λ头尾L)×100%式中L为铸锭长度，当L增大时，则几何废料的百分数下降。可见在条件允许的情况下，尽可能选择较长的铸锭也是降低工艺几何废料的百分数和提高成品率的有效方法。（2）长锭加热，采用热剪技术是减少工艺废品的一项良好措施。它不仅可以将铸棒切成短棒时不会产生废料，而且可以在试模时切取一个试模的短棒就可以了，减少了试模的几何废料。同时正确的热剪短棒还可以适当减少挤压残料的长度。这样可以降低几何废料1%～3%。（3）改善铸锭的内外步品质可以大多数合金铸棒不用车皮，即使像硬铝和超硬铝那样的合金一定要车皮，也可以减少了车皮的几何废品。由于铸锭的内外部品质好，也可以适当缩短残料长度。通过以上几项措施可以使几何废料最大减少18%，即最少的几何废料约为9%，可以使成品率达到91%（技术废品为零的情况），可见减少几何废品是企业一项重要的技术管理措施，对高经济效益有很大的意义。（4）一模多空挤压可以提高成品率。对于某些制品适合多空挤压时，尽可能采用多孔挤压，不仅可以减少挤压系数，降低及压力，而且可以提高成品率。在技术废品为零的情况下从表3—6—4可以看出，用双孔挤压比单孔挤压成品率可以提高3%～4%。6.1.3.2掌握好温度是杜绝组织与性能废品的关键。大部分的组织废品和力学性能不合格的废品，都与工艺温度有关。从表3—6—5可以看出工艺温度对制品品质的影响。表3—6—4单孔与双孔挤压的成品率比较表3—6—5工艺温度对制品品质的影响工艺温度淬火温度铸锭加热温度人工时效温度成品退火温度过高过低过高过低过高过低过高过低对制品品质的影响易过烧、晶粒粗大、易产生气泡力学性能不合格易过烧、易产生粗环力学性能不合格，易产生粗晶环易过时效，晶粒粗大力学性能不合格粗大晶粒退火半硬制品性能不合格退火软制品力学性能不合格从表3-6-5中可以看出，工艺温度过高或过低都易产生组织和性能不合格的废品。因此正确掌握好玩呢度，认真执行工艺规范是杜绝以上废品的关键。6.1.3.2控制哈挤压速度是品质和效益的统一挤压速度是挤压工艺中一个重要的工艺参数，它关系到产品的好坏和生产效率的高低。挤压速度不像掌握工艺温度那样，一种合金一种热处理工艺基本上可以选定易个温度，而挤压速度是一个经验性很强的工艺参数。不同合金和状态选用的挤压速度不同，同一种制品在挤压过程中前后的挤压速度也不一定相同。要正确地控制好挤压速度应做到：1）要熟练地、灵活的掌握好各种合金、各种断面（包括壁厚）的挤压速度范围，并注意观察在该挤压速度范围内调整速度的大小对挤压制品质的影响，从中总结经验。2）要熟悉挤压设备控制挤压速度的能力。有的挤压机有等速挤压控制和PLC控制，有的只有PLC控制，有的两者都没有。当给定一个挤压速度后，有的挤压机开始可以按这个速度挤压，随着挤压筒内的坯料的逐渐减少，挤压力降低，制品的流出速度会越来越快，有时会使制品的后产生裂纹。因此就要即使地调整挤压速度。只有了解设备状态，才能恰当的调整、控制挤压速度。3）要了解不同的模具对挤压速度产生的影响。一般来说平模（实心型材）的挤压速度比分流模（空心型材）的挤压速度大。但同一类模具、同一断面形状的制品，由于设计和制造水平不同，所选用的加以速度用有所不同。特别是断面有壁厚差，或有制品名称制品断面积/m㎡挤压筒直径/mm模孔数个铸锭长度/mm残料长度/mm挤压系数λ成品率/%25mm×25mm×1.4mm角材同上φ16mm圆棒同上68.0468.04201201100100130130121226040035045020202525115.457.7663385888487.3开口的半空心型材，与模具有很大的关系，只有使用模具设计的某一挤压速度为最好，速度太大或太小都易产生扭拧，开后或收口现象。如果能对模具建立详细的档案，模具流动到每一个地方都有跟踪记录，在电脑里都可以显示出来，操作者可以从电脑里的资料中了解每一套的特点，曾经使用的挤压速度，从而能正确控制好每个产生的挤压速度。6.1.3.3首检和互检是消灭尺寸废品和表面废品的必要手段外形尺寸废品如壁厚超差、扭拧、平面间隙、开口或收口等，主要靠试模后第一、二跟料有操纵手在出料时检查和质检员在拉伸后检查把关来杜绝这类废品的产生。着就是通常所说的首料必检制度。一般壁厚公差要从负公差开始控制，因为随着制品的陆续生产，由于模具的逐渐磨损，制品壁厚会逐渐变厚。另外再出料口检查时，还要流出0.01~0.04mm的拉伸余量。出现扭拧、平面间隙、开后或收口时，要即使通知修模工修理模具或更换模具。质检员在拉伸矫直后还要认真对照图纸复检一遍。看拉伸后制品的外形尺寸是否全部合格。表面废品如擦划伤、桔子皮、组织条文、黑斑、气泡等，往往不是每一根制品全部出现。需要通过操纵首、质检员、拉伸成品锯切工序，互相检查，共同监督将表面存在的废品调出。如质检员在出料台上未发现制品有擦划伤，到成品锯切时发现制品有划伤现象，就要从冷床的转化过程中检查，是否运输皮带、拨料器等某些部位有坚硬突出造成制品划伤。拉伸张力矫直时，拉伸工站在两头操作不易发现因拉伸量过大产生桔皮现象。质检员或成品锯切工则容易范县，就要及时通知拉伸工适当控制拉丝率。这体现了互检的重要。质量管理是全员、全过程的管理，每个工序都必须把好质量关，做到自检、互检、专检相结合，才能有效的将技术废品消灭在萌芽状态。人为的控制和提高成品率。6.1.3.5保证产品品质，提高成品率的主要技术措施提高模具设计、制造水平，减少试模次数，是保证铲皮机你品质，提高成品率的重要技术措施。一般没此试模都耗费1~3个铸锭，使成品率降低0.5%~1.5%，由于模具的设计，制造水平低，有的产品要修模、试模3~4次甚至更多次才能出成品，无形中使成品率降低2%~6%,这不仅是一