Augmenter le rendement des profilés en aluminium extrudés grâce au contrôle de la température

En règle générale, en l'absence d'arrêts imprévus, la production maximale est principalement déterminée par la vitesse d'extrusion, qui dépend de quatre facteurs, dont trois sont fixes et un autre variable. Le premier facteur est la force d'extrusion de l'extrudeuse, qui permet une extrusion fluide lorsque la température du lingot est basse. Le deuxième facteur est la conception du moule : le frottement entre le métal et les parois du moule pendant l'extrusion peut généralement augmenter la température de l'alliage d'aluminium de 35 à 62 °C. Le troisième facteur est les caractéristiques de l'alliage extrudé, un facteur incontrôlable qui limite la vitesse d'extrusion. La température de sortie du profilé ne doit généralement pas dépasser 540 °C, sous peine de dégradation de la qualité de surface du matériau, d'aggravation significative des marques de moulage, voire d'apparition d'aluminium collant, de gravures, de microfissures, de déchirures, etc. Le dernier facteur est la température et son contrôle.

Si la force d'extrusion de l'extrudeuse d'aluminium est insuffisante, si le pressage est difficile, voire impossible, en cas de colmatage du moule, la température du lingot peut être augmentée, mais la vitesse d'extrusion doit être réduite afin d'éviter une température de sortie du matériau trop élevée. Chaque alliage possède sa propre température optimale d'extrusion (lingot). Les pratiques de production ont démontré que la température de la billette de la broche doit être maintenue à environ 430 °C (pour une vitesse d'extrusion ≥ 16 mm/s). La température de la matrice pour un profilé en alliage 6063 ne doit pas dépasser 500 °C, la température de sortie maximale pour l'alliage 6005 est de 512 °C et la température optimale pour l'alliage 6061 ne doit pas dépasser 525 °C. Une légère variation de la température d'éjection peut également affecter le rendement et la qualité du produit.

La température du cylindre d'extrusion est également très importante. Une attention particulière doit être portée à l'augmentation de température lors de la phase de préchauffage. Il convient d'éviter toute contrainte thermique excessive entre les couches et de faire monter simultanément le cylindre d'extrusion et la douille à la température de travail. La vitesse de préchauffage ne doit pas dépasser 38 °C/h. La spécification de préchauffage optimale est la suivante : monter à 235 °C, maintenir au chaud pendant 8 heures, poursuivre le chauffage jusqu'à 430 °C, maintenir au chaud pendant 4 heures, puis mettre en service. Cela garantit non seulement l'homogénéité des températures interne et externe, mais laisse également le temps d'éliminer toutes les contraintes thermiques internes. Bien entendu, le préchauffage du cylindre d'extrusion dans le four est la meilleure méthode.

Lors du processus d'extrusion, la température du cylindre d'extrusion doit être inférieure de 15 à 40 °C à celle de la broche. Si la vitesse d'extrusion est trop élevée, entraînant une augmentation de la température du tambour d'extrusion par rapport à celle de la billette de la broche, il est nécessaire de réduire la température du cylindre d'extrusion, ce qui non seulement complique le travail, mais diminue également la production. Avec l'augmentation de la cadence de production, il arrive que l'élément chauffant contrôlé par galvanisation soit coupé, mais que la température du cylindre d'extrusion continue d'augmenter. Si la température du cylindre d'extrusion dépasse 470 °C, les chutes d'extrusion augmentent. La température idéale du cylindre d'extrusion doit être déterminée en fonction des différents alliages.

Ne pensez pas que le préchauffage du tambour soit une perte de temps et d'énergie. Pour rattraper le retard de production, une usine utilise des résistances internes pour chauffer d'une part, et des brûleurs à gaz liquéfié d'autre part. Dans ce cas, la température est impossible à mesurer et à contrôler, et la contrainte thermique est importante. La température de la chemise est élevée et sa dilatation est plus rapide que celle de l'enveloppe, ce qui provoque des fissures dans le cylindre d'extrusion et un bruit de claquement.

Durant le processus de fabrication, l'arbre extrudé accumule des contraintes internes suffisamment importantes pour produire des fissures de fatigue et se rompt sous l'effet de forces radiales non axiales. Par conséquent, après 4 500 heures de travail cumulées, il est recommandé de procéder à un traitement de détente des contraintes : maintenir l'arbre à une température de 430 à 480 °C pendant 12 heures, puis le refroidir au four à moins de 50 °C. Malheureusement, très peu d'usines en Chine pratiquent cette méthode.

Lors de la production de profilés de construction de surface de haute qualité, la température du tampon d'extrusion doit être rigoureusement contrôlée afin de réduire la quantité de déchets aux teintes de surface irrégulières. La qualité du tampon d'extrusion fixe est bien supérieure à celle du tampon actif et il peut accumuler davantage de chaleur, ce qui permet de réduire la température de l'extrémité de la broche et la quantité d'impuretés pénétrant dans le profilé, contribuant ainsi à un meilleur rendement.

La température du moule joue un rôle important pour obtenir un rendement élevé, généralement supérieur à 430 °C. En revanche, elle ne doit pas être trop élevée, sous peine de provoquer une diminution de la dureté et une oxydation, principalement dans la zone de travail. Lors du chauffage des moules, il convient d'éviter leur proximité et de gêner la circulation de l'air. Il est préférable d'utiliser un four à chambre avec grille, chaque moule étant placé dans une chambre distincte.

La température de la broche peut atteindre environ 40 °C, voire plus, pendant le processus d'extrusion, et cette augmentation dépend principalement de la conception du moule. Pour obtenir un rendement maximal, la température ne doit pas être négligée ; elle doit être enregistrée et strictement contrôlée afin de déterminer la relation entre le rendement maximal de la machine et la température.

Le personnel des usines de production d’extrusion d’aluminium doit garder à l’esprit qu’un contrôle précis de la température est essentiel pour augmenter la production.