本發(fā)明涉及鋁型材加工，特別涉及一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法。
背景技術(shù)：
1、在復(fù)雜斷面再生鋁型材加工領(lǐng)域，傳統(tǒng)擠壓工藝常面臨多重技術(shù)瓶頸。一方面，再生鋁原料來源復(fù)雜，雜質(zhì)（如鐵、銅、塑料等）含量波動大，現(xiàn)有除雜技術(shù)多為單一機械分選，難以徹底清除復(fù)合雜質(zhì)，導(dǎo)致后續(xù)熔融料成分不均，成型后型材易出現(xiàn)氣孔、夾雜等缺陷，嚴重影響力學性能；另一方面，復(fù)雜斷面（如多腔體、異形曲面、凹凸槽）結(jié)構(gòu)存在壁厚差異大、型腔填充難度高的特點，傳統(tǒng)模具缺乏針對性導(dǎo)流設(shè)計，熔體流動易出現(xiàn)“死區(qū)”或“過流”現(xiàn)象，造成型材尺寸精度低、表面粗糙度高。
2、同時，傳統(tǒng)工藝的成分控制多為開環(huán)模式，依賴人工取樣檢測，反饋滯后且調(diào)整精度低，導(dǎo)致批次間型材成分波動大，力學性能差異可達±15mpa，無法滿足高端結(jié)構(gòu)件對一致性的要求。此外，擠壓后的淬火與時效處理銜接不連貫，冷卻介質(zhì)選擇與溫控精度不足易引發(fā)型材內(nèi)應(yīng)力集中，導(dǎo)致復(fù)雜斷面出現(xiàn)翹曲、扭擰等變形問題，后續(xù)整形需大量機加工，不僅增加材料損耗，還降低生產(chǎn)效率。
3、因此，提出一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法來解決上述問題很有必要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，包括以下操作步驟：
3、s1、原料預(yù)處理：對除雜后的廢鋁進行破碎處理，形成鋁粒，再用質(zhì)量濃度為5-8%的氫氧化鈉溶液在溫度為50-60℃條件下清洗鋁粒，時長為15-20min，隨后利用清水沖洗至中性并在溫度為120-150℃的條件下烘干處理，烘干時長為2-3h；
4、s2、成分調(diào)整：向預(yù)處理后的鋁粒中添加中間合金并混合處理，形成混合原料；
5、s3、加熱熔融：利用蓄熱式連續(xù)加熱爐對混合原料進行加熱熔融處理，以5-8℃/min升溫速率加熱至580-620℃，保溫時長為2-3h，得到熔融料；
6、s4、擠壓成型：通過擠壓機、梯度擠壓模具將熔融料擠出形成多腔體、異形曲面或凹凸槽復(fù)雜斷面鋁型材，同時通過激光誘導(dǎo)擊穿光譜在線檢測鋁型材成分，并通過plc配料系統(tǒng)實時反饋，自動微調(diào)下一批次中間合金投加量；
7、s5、在線淬火：利用風霧淬火裝置對擠壓成型的鋁型材進行淬火處理，同時采用水質(zhì)量占比為10-15%的壓縮空氣-水混合物作為冷卻介質(zhì)，在溫度為500-530℃的條件下保溫，保溫時長為10-15min；
8、s6、時效處理：利用電加熱時效爐對淬火后的鋁型材進行時效處理，以3-5℃/min升溫速率加熱至溫度為120-140℃，保溫時長為4-6h，期間每隔1h校準爐溫。
9、優(yōu)選的，所述s1中，廢鋁除雜采用人工與機械協(xié)同的方式，其中機械除雜包括通過磁選機產(chǎn)生強磁場吸附廢鋁中的鐵類金屬雜質(zhì)，利用渦電流分選機產(chǎn)生渦流效應(yīng)分離銅、鋅等非鐵金屬雜質(zhì)，借助風力分選機形成氣流速度差異去除輕質(zhì)塑料、橡膠類雜物。
10、優(yōu)選的，所述s2中，中間合金包括al-20si、al-10mg、al-30cu、al-15mn，最終合金元素質(zhì)量占整個混合原料總質(zhì)量的百分比控制在以下范圍：si0.8–1.2%、mg0.4–0.6%、cu0.1–0.2%、mn0.05–0.1%，余量為al。
11、優(yōu)選的，所述s3中，所述蓄熱式連續(xù)加熱爐內(nèi)通入由氮氣發(fā)生裝置提供的保護氮氣，氮氣純度≥99.99%，且爐內(nèi)氧含量≤0.01%，形成惰性氛圍。
12、優(yōu)選的，所述s4中，所述梯度擠壓模具采用h13熱作模具鋼制成，模具表面進行氮化處理，氮化層厚度為0.1-0.2mm、表面硬度為900-950hv，其中模具入口設(shè)有喇叭形導(dǎo)流區(qū)。
13、優(yōu)選的，所述s4中，所述激光誘導(dǎo)擊穿光譜在線檢測的頻率為每30s掃描一次，用于反饋si、mg、cu、mn元素實測值，實測值數(shù)據(jù)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)回傳至plc配料系統(tǒng)。
14、優(yōu)選的，所述s5中，所述風霧淬火裝置的冷卻介質(zhì)通過多組噴頭均勻噴灑在鋁型材表面。
15、優(yōu)選的，所述s6中，所述電加熱時效爐采用pid溫控系統(tǒng)，每隔1h自動校準爐溫。
16、優(yōu)選的，所述s1中，所述烘干處理采用熱風循環(huán)烘干機，風速控制在1.5-2m/s，鋁粒含水率≤0.1%。
17、優(yōu)選的，所述s5中，在淬火處理后設(shè)置超聲振動整形段，當鋁型材表面溫度仍維持在180–220℃時，通過多點氣動夾持裝置配合超聲換能器對鋁型材的薄壁部位施加頻率為20–40khz、振幅為10–30μm的超聲振動，持續(xù)時長為30–60s。
18、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：
19、1、本發(fā)明通過人工與機械結(jié)合的分揀方式，搭配磁選、渦電流分選、風力分選等多重除雜技術(shù)，有效去除廢鋁中的各類雜質(zhì)，再經(jīng)破碎、堿洗、烘干等標準化處理，不僅實現(xiàn)了再生鋁資源的高效回收利用，減少資源浪費，還為后續(xù)工序提供了潔凈、均勻的原料基礎(chǔ)，從源頭避免因雜質(zhì)殘留導(dǎo)致的型材缺陷，提升原料利用率與產(chǎn)品合格率；
20、2、本發(fā)明依托中間合金精準投加與雙錐混料機的均勻混合工藝，結(jié)合激光誘導(dǎo)擊穿光譜在線檢測與plc配料系統(tǒng)構(gòu)建的“擠壓-反饋-配料”閉環(huán)控制體系，能夠?qū)崟r監(jiān)測型材成分并動態(tài)微調(diào)配料比例，相較于傳統(tǒng)開環(huán)配料模式，大幅降低了成分標準偏差，使每根型材的合金元素分布更均勻，有效保障了產(chǎn)品成分的一致性與穩(wěn)定性，為后續(xù)力學性能的穩(wěn)定奠定堅實基礎(chǔ)，滿足高端結(jié)構(gòu)件對材料成分精準度的嚴苛要求；
21、3、本發(fā)明擠壓成型過程中，借助蓄熱式連續(xù)加熱爐的氮氣保護氛圍，避免熔融料氧化與合金元素燒損；通過梯度擠壓模具的喇叭形導(dǎo)流區(qū)設(shè)計及料筒真空環(huán)境控制，確保熔體平穩(wěn)填充型腔，減少氣泡卷入，顯著提升型材尺寸精度與表面光潔度，有效解決復(fù)雜斷面型材成型過程中易出現(xiàn)的填充不均、尺寸偏差大等問題，同時實現(xiàn)多腔體、異形曲面等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度成型；
22、4、本發(fā)明在線風霧淬火工藝可快速固定型材內(nèi)部過飽和固溶體，避免內(nèi)應(yīng)力過大導(dǎo)致的變形開裂；低溫時效處理則通過精準溫控，促使強化相均勻析出，大幅提升型材抗拉強度、屈服強度、伸長率與硬度等力學性能，滿足結(jié)構(gòu)件的承重與抗沖擊需求。此外，淬火余熱階段引入的超聲振動整形技術(shù)，結(jié)合多點氣動夾持，能夠高效釋放內(nèi)應(yīng)力，矯正微米級翹曲或扭擰缺陷，降低后續(xù)機加工余量，進一步提高成品率，減少材料損耗與加工成本。
1.一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，包括以下操作步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s1中，廢鋁除雜采用人工與機械協(xié)同的方式，其中機械除雜包括通過磁選機產(chǎn)生強磁場吸附廢鋁中的鐵類金屬雜質(zhì)，利用渦電流分選機產(chǎn)生渦流效應(yīng)分離銅、鋅等非鐵金屬雜質(zhì)，借助風力分選機形成氣流速度差異去除輕質(zhì)塑料、橡膠類雜物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s2中，中間合金包括al-20si、al-10mg、al-30cu、al-15mn，最終合金元素質(zhì)量占整個混合原料總質(zhì)量的百分比控制在以下范圍：si0.8–1.2%、mg0.4–0.6%、cu0.1–0.2%、mn0.05–0.1%，余量為al。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s3中，所述蓄熱式連續(xù)加熱爐內(nèi)通入由氮氣發(fā)生裝置提供的保護氮氣，氮氣純度≥99.99%，且爐內(nèi)氧含量≤0.01%，形成惰性氛圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s4中，所述梯度擠壓模具采用h13熱作模具鋼制成，模具表面進行氮化處理，氮化層厚度為0.1-0.2mm、表面硬度為900-950hv，其中模具入口設(shè)有喇叭形導(dǎo)流區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s4中，所述激光誘導(dǎo)擊穿光譜在線檢測的頻率為每30s掃描一次，用于反饋si、mg、cu、mn元素實測值，實測值數(shù)據(jù)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)回傳至plc配料系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s5中，所述風霧淬火裝置的冷卻介質(zhì)通過多組噴頭均勻噴灑在鋁型材表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s6中，所述電加熱時效爐采用pid溫控系統(tǒng)，每隔1h自動校準爐溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s1中，所述烘干處理采用熱風循環(huán)烘干機，風速控制在1.5-2m/s，鋁粒含水率≤0.1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜斷面的再生鋁型材擠壓方法，其特征在于，所述s5中，在淬火處理后設(shè)置超聲振動整形段，當鋁型材表面溫度仍維持在180–220℃時，通過多點氣動夾持裝置配合超聲換能器對鋁型材的薄壁部位施加頻率為20–40khz、振幅為10–30μm的超聲振動，持續(xù)時長為30–60s。