解决兰州铝型材弯圆冷却弯曲的方法

　　随着铝合金型材在建筑、电子、汽车、轨道交通等领域的应用越来越多，铝合金型材的形状也日趋多样化和复杂化。某些形状的型材会给挤压生产带来一定的困难，形状不对称，壁厚不均匀，而型材截面各点冷却速度不均匀是造成收缩应力不平衡的主要原因。通过制作和使用高压气溶胶喷嘴，对型材进行局部冷却，使型材截面各点的冷却速度和收缩应力趋于平衡，最终降低型材冷却后的弯曲度，提高矫直性能配置文件的质量。兰州铝型材弯圆

　　试验条件为型材出口温度，挤出速度10~12m/min，高压气溶胶压力约0.4MPa，气水混合比约5:1，水温40~45℃，及喷嘴数量1、试验结果为，型材离开拖拉机时，厚壁件或空心管表面温度为340~350℃，薄壁件表面温度约为370℃，冷却后弯曲型材的弧H为200~250mm。

　　拉伸产品冷却后的弯曲过程可分为以下几个阶段：

　　(1)型材薄壁部分温度下降较快，收缩力先产生，厚壁部分或空心管部分温度下降较慢，几乎没有收缩力；

　　(2)薄壁部分截面积小，产生的收缩力小，或被牵引车的牵引力消除；

　　(3)型材离开拖拉机时，温度继续下降；

　　(4)型材厚壁部分或空心管部分的截面积大，随着温度的下降，逐渐产生较大的收缩力，薄壁部分的温度升高已明显下降，不再产生收缩力或收缩力小；

　　(5)型材断面收缩力不均匀，型材沿挤压方向向厚壁部分或空心管部分弯曲。

　　2测试条件和测试计划

　　根据以上原理分析，我们设计并采用高压气溶胶喷嘴在出口处对型材A和B进行局部冷却，使型材整体冷却速度趋于同步均匀。

　　我们分别在正常冷却条件和局部冷却条件下对试验型材进行冷却，测量型材离开拖拉机进入冷床时各部分的表面温度，并测量型材矫直前的弯曲程度。

　　3.1表面温度

　　经过一般冷却和局部冷却两种情况，型材离开拖拉机时各部分的表面温度。

　　在普通冷却条件下，当A、B两条型材离开拖拉机时，厚壁件或空心管的表面温度比薄壁件高70~100℃左右。在局部冷却方式中，虽然不使用滑台的风扇进行冷却，但薄壁部分的表面温度比普通冷却要高。该零件的温度低于普通冷却，在相同条件下甚至低于薄壁零件的表面温度。试验结果表明，局部冷却方式能有效调节型材出料后的冷却平衡。

　　主要原因如下：

　　(1)在普通空冷条件下，型材与空气接触的各部分的传热系数相等，但由于壁厚或形状不同，各部分的散热速度不相等，所以厚壁部分或中空管的散热速度比薄壁部分慢[2]；

　　(2)采用局部高压气溶胶冷却时，由于有空气和水两种热交换介质，水的热交换系数比空气大，可以提高散热率；

　　(3)高压空气将水雾化，增加了水与型材接触的表面积，同时破坏了水与高温型材接触时产生的汽膜，提高热交换效率[3]；

　　(4)高压气溶胶喷嘴方向性强，气溶胶夹角约为25°~30°，可实现局部冷却而不影响型材其他部位。

　　3.2型材弯曲度

　　型材在正常冷却和局部冷却后矫直前弯曲度H的测量结果。测量对比结果表明，出口局部冷却可以有效降低型材在冷却过程中的弯曲程度。

　　主要原因是型材出料时，难以冷却的厚壁部分或中空管，被高压气雾迅速冷却，产生强烈的收缩应力，而材料自然冷却薄壁部分也会产生一定的收缩应力。虽然前者的收缩应力大于后者，而且左右收缩应力仍然不平衡，但由于型材是由拉拔机拉动的，所以不平衡的收缩应力被拉力抵消了。当型材离开拖拉机时，型材整体温度已降至350℃左右，冷床采用风冷产生的收缩应力较小，左右两侧收缩应力不平衡也很小。因此，当型材冷却到室温时，弯曲也较小。

　　通过观察型材冷却引起的弯曲现象，我们得到了这种现象的规律和原理。通过制作和使用特殊的局部冷却装置，我们测试了两种具有代表性的型材，最终得出以下结论：

　　(1)在普通风冷条件下，型材会向冷却较慢的部分弯曲，冷却速度差异越大，弯曲程度越高[4,5]；

　　(2)高压气溶胶冷却方式，可有效加快型材局部冷却；

　　(3)甘肃铝型材弯圆出料时，对难冷部分采用局部冷却，以平衡易冷部分的冷却速度，可降低型材在冷床上冷却后的弯曲度.