TWI424889B

TWI424889B - 鋁擠型的成形方法

Info

Publication number: TWI424889B
Application number: TW100104552A
Authority: TW
Inventors: Yi Ming Fong
Original assignee: Yi Ming Fong
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2014-02-01
Also published as: TW201233462A

Description

鋁擠型的成形方法

本發明係關於一種成形方法，特別關於一種鋁擠型的成形方法。

鋁是地殼中含量最多的金屬元素之一，其質地輕且具有良好的延展性，另外，又不容易生鏽，也可和銅、鐵等金屬混合，以製造出堅固耐用的合金。現代工業及日常生活的應用上，隨時可見鋁金屬的製品，例如無塵室隔間材料、機台骨架、鋁梯、衛浴設備扶手、醫院機場告示牌架、百貨公司展示櫃內之玻璃框架、電腦鋁散熱器、大樓冷氣通風口、照相機三角架、門窗及座椅骨架、高速火車車箱及飛機機身等等。由於鋁合金具有材質輕，硬度強及回收率高的優點，因此，近年來已成為各先進國家投入大量研究的材料。其中，擠型品為鋁金屬一次加工極為重要的一種。

請參照圖1所示，其為習知一種鋁擠型的成形方法流程圖。鋁擠型的成形方法包含步驟P01至P05。

步驟P01為鋁錠原料熔化，並澆注成擠壓用的長鋁擠棒。於此，可藉以調整鋁合金的成份。

步驟P02為根據所需鋁擠型成品的尺寸及數量，將對應直徑尺寸的長鋁擠棒原料進行切割。

步驟P03為將切斷的鋁擠棒加熱及模具預熱。其中，鋁擠棒加熱是將步驟P02中切割後的鋁擠棒裝入電爐加熱至可塑溫度(約480~510℃)。另外，為了防止加熱後的鋁擠棒於下一步驟中與模具溫度相差太大而冷卻，因此，需先將模具預熱至大約400℃。

步驟P04為將加熱後的棒材經輸送裝置放入擠壓模腔。其中，係藉由擠壓機的擠壓力量(例如利用油壓式的擠壓機加壓)對具可塑溫度之原料加壓，使步驟P03加熱後之鋁擠棒通過擠型模具後變成擠型成品的形狀。擠型成品的形狀依模具不同而有所不同，例如擠型成品的形狀可包括型材、管材、棒材、線材或片材。

步驟P05為牽引拉伸及冷卻定形，其係將經模具後的擠型成品牽引及拉伸，經由冷卻後，就可定形而成為鋁擠型製品。其中，凡是擠型成品之橫斷面完全一致者就可利用上述之鋁擠型成形方法來製造。

然而，習知的鋁擠型的成形過程中，由於是將鋁擠棒加熱至可塑溫度，且不同的擠型成品尺寸需使用對應直徑尺寸的鋁擠棒原料，因此，鋁擠棒原料直徑的使用將受限於擠型成品的不同而不同。另外，受限於習知的製程設備及其成形方法，鋁擠型成品的寬厚比及長度將有所限制。另外，必須使用二次加熱步驟(步驟P01及P03)，因此，能量的損耗相當大。此外，所使用的擠型設備需隨擠型成品的寬度而變寬，因此，對具有相當大寬度的擠型成品時，必須使用相當大噸位的擠型設備。

因此，如何提供一種鋁擠型的成形方法，不僅原料的型式和尺寸不受限，且擠型成品的寬厚比及長度也不受限制外，又具有可節省能量的損耗以及使擠製設備小型化的優點，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種不僅原料的型式和尺寸不受限，且擠型成品的寬厚比及長度也不受限制外，又具有可節省能量的損耗以及使擠製設備小型化的優點之鋁擠型的成形方法。

為達上述目的，依據本發明之一種鋁擠型的成形方法包括一加熱步驟、一溫控步驟、一擠模步驟以及一定形步驟。加熱步驟係將一原料加熱，使其成為熔融狀的過熱熔液原料。溫控步驟係將熔融的過熱熔液原料進行溫度調控，使其降溫至半固態狀。擠模步驟係根據一擠型成品的橫斷面厚度，以將半固態狀的原料分別施以不同壓力和流量，並使其通過一型模。定形步驟係牽引通過型模的擠型品，並使其冷卻定形。

在本發明之一實施例中，其中於溫控步驟之前，係先將熔融狀的過熱熔液原料加壓，使其進入一模具的模腔。

在本發明之一實施例中，其中將熔融狀的過熱熔液原料加壓之前，係先將模具預熱。

在本發明之一實施例中，其中於溫控步驟中，係於模具之模腔中進行，以將進入模具之熔融狀的過熱熔液原料降溫至半固態狀。

在本發明之一實施例中，其中於擠模步驟中，擠型成品的橫斷面厚度越薄，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越大，而流量越小。

在本發明之一實施例中，其中於擠模步驟中，擠型成品的橫斷面厚度越厚，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越小，而流量越大。

在本發明之一實施例中，其中於擠模步驟中，其係藉由加壓泵浦，使半固態狀的原料分別加壓，使其通過型模。

在本發明之一實施例中，其中於擠模步驟中，其為不間斷連續擠出製程。

在本發明之一實施例中，其中原料為鋁、鋁合金或以鋁合金為基材之金屬基複合材料。

承上所述，因依據本發明之鋁擠型的成形方法係藉由一加熱步驟將一原料加熱成熔融狀的過熱熔液，藉此，不同的擠型成品尺寸並不需使用對應尺寸的鋁擠棒原料，因此，鋁擠棒原料的使用將不受限制。另外，係根據擠型成品的橫斷面厚度，以將降溫後之半固態狀的原料分別加壓，使其通過一型模，藉此，可依據擠型成品的橫斷面的厚度調整加壓設備的數量及各別所需的加壓壓力和流量大小。其中，擠型成品的橫斷面厚度越薄時，其加壓設備對半固態原料加壓的壓力越大，而流量越小。另外，擠型成品的橫斷面厚度越厚時，其加壓設備對半固態原料加壓的壓力越小，而流量越大。因此，本發明之鋁擠型的成形方法亦具有擠型成品之寬厚比及長度不受限制的優點。此外，與習知相較，本發明只需一加熱步驟，因此，能量的使用及損耗相對較小而具有節能的效果。另外，本發明所使用的擠型設備並不需隨擠型成品的寬度而變大及變寬，因此，即使是相當大寬度的擠型成品，也不需使用大噸位的擠型設備，因此，本發明之鋁擠型的成形方法亦具有使擠製設備小型化的優點。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種鋁擠型的成形方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖2所示，其為本發明較佳實施例之一種鋁擠型成形方法的流程圖。

鋁擠型的成形方法係包括一加熱步驟S01、一溫控步驟S02、一擠模步驟S03以及一定形步驟S04。

加熱步驟S01係將一原料加熱，例如將原料裝入坩鍋中週波感應加熱超過640度C，使其成為熔融狀的過熱熔液。其中，更可藉加熱的過程調整鋁合金的成份。而原料例如可為鋁金屬、鋁合金或以鋁合金為基材之金屬基複合材料(MMC)。其中，鋁金屬或鋁合金可為任何形狀的鋁，例如鋁錠、鋁削、鋁管或鋁棒等。另外，典型之金屬基複合材料是於鋁合金中(例如編號6061或編號7005)中添加陶瓷顆粒(例如氧化鋁)，以增加鋁擠型成品的剛性、耐磨性與強度。由於在加熱步驟S01中，係將鋁金屬、或鋁合金或以鋁合金為基材之金屬基複合材料等原料加熱而成為熔融狀的過熱熔液原料，因此，原料的使用將不受限於鋁擠型成品之尺寸。換言之，不同的鋁擠型成品的尺寸並不需使用對應尺寸的鋁錠原料。再者，與習知的二加熱步驟相較，本發明只需一加熱步驟S01，因此，能量的使用及損耗相對較小而具有節能的效果。

溫控步驟S02係將步驟S01中之熔融的過熱熔液原料進行溫度調控，以將熔融狀的過熱熔液原料降溫至半固態狀。其中，於溫控步驟S02之前，係先將步驟S01中之熔融狀的過熱熔液原料例如經加壓泵浦加壓，使其進入一模具的模腔。於此，為了避免熔融狀的過熱熔液原料通過模具的模腔時，因模腔的溫度太低而使原料與模具黏合，因此，將熔融狀的過熱熔液原料加壓進入模具之前，係先將模具預熱。另外，溫控步驟S02中，係於模具之模腔中進行，以將進入模具之熔融狀的過熱熔液原料降溫至半固態狀，例如降溫至大約500~635度C，以使過熱熔液原料變成半固態狀原料。

換言之，於此步驟S02中，係先與模具預熱，並將加熱步驟S01之熔融狀的過熱熔液原料加壓，以進入模具之模腔，並將進入模腔之過熱熔液原料降溫，以使其成為半固態的原料。

請同時參照圖3及圖4所示，其中，圖3係為一鋁擠型成品1之橫斷面的示意圖。於此，本實施例之鋁擠型成品1的橫斷面係如圖3所示。另外，圖4係為應用本發明之擠模步驟S03對應設備的示意圖。

擠模步驟S03係根據擠型成品1的橫斷面厚度，以將降溫後之半固態狀的原料分別施以不同壓力和流量，並使其通過一型模2。於此，型模2係為製造橫斷面為圖3之擠型成品1的型模。

如圖4所示，在擠模步驟S03中，係根據圖3之擠型成品1的橫斷面的厚度分別對步驟S02之半固態狀的原料分別施以不同的壓力與流量，以通過型模2，以製得具有不同厚度的橫斷面之擠型成品1。其中，半固態狀的原料係由圖4設備的左側箭頭進入，並由型模2之右側輸出。

在本實施例中，如圖3所示，假設擠型成品1之橫斷面具有三種不同厚度的區域A、B及C。其中，區域A的厚度最薄，而區域C的厚度最厚。於擠模步驟S03中，擠型成品1的橫斷面厚度越薄時，對半固態狀的原料所需施加的壓力越大，而流量越小。另外，擠型成品1的橫斷面厚度越厚，其半固態狀的原料所需施加的壓力越小，而流量越大。因此，區域A對應的加壓設備31對半固態狀原料施以的壓力最大，而其流量為最小，而區域C對應的加壓設備33對半固態狀原料施以的壓力最小，而其流量為最大，且區域B對應的加壓設備32對半固態狀原料施以的壓力及其流量為加壓設備31與加壓設備33之間。其中，加壓設備31~33係藉由例如齒輪加壓泵浦，使半固態狀的原料分別加壓並通過型模2，於此，並不限定使用的加壓設備31~33為何種加壓泵浦或加壓設備，也不限制藉由何種加壓方式，使半固態狀的原料分別加壓並通過型模2。

換言之，在擠模步驟S03中，係先根據擠型成品1的橫斷面的不同厚度，以決定設置加壓設備3的數量及各別加壓設備所需的加壓壓力和流量，以分別將降溫後之半固態狀的原料加壓，使其通過型模2，以擠壓出所需形狀之鋁擠型成品1。在其它的實施例中，可根據所要製造的擠型成品1的橫斷面的厚度設置對應的加壓設備的數量及其對應施加壓力和流量的大小，以生產所需形狀的鋁擠型成品1。

由於在擠模步驟S03中，可根據擠型成品1的橫斷面的不同厚度來決定加壓設備的數量及加壓的壓力和流量大小，且擠型成品1的橫斷面厚度越薄時，其加壓設備對半固態原料所施加的壓力越大，而流量越小。另外，擠型成品1的橫斷面厚度越厚時，其加壓設備對半固態原料所施加的壓力越小，而流量越大。因此，本發明之鋁擠型的成形方法具有擠型成品之寬厚比及長度不受限制的優點。再者，本發明所使用的加壓設備並不需隨擠型成品的寬度而變大及變寬，因此，即使是相當大寬度的擠型成品，也不需使用大噸位的擠型設備。

再說明的是，習知之鋁擠型製程中，需將鋁擠棒以定長度擠製，並將擠製出製品的前後約10%之料體切除後，新的鋁擠棒才能進入擠型機，以擠製下一製品，如此循環，以製作所需數量之鋁擠型製品。而本發明的鋁擠型的成形方法是將原料加熱，並可不間斷而連續地擠製出鋁擠型製品，再裁切成適當長度，以製得所需長度及數量之擠型成品。因此，本發明之擠模製程係為不間斷連續擠出的製程。

另外，鋁擠型的成形方法1更包括一定形步驟S04，其係牽引通過型模2的擠型品，並使其冷卻定形。其中，係將經型模2後的擠型品成品1牽引及拉伸並以惰性氣体冷卻和防氧化後，即可定形而成為鋁擠型成品1。

綜上所述，因依據本發明之鋁擠型的成形方法係藉由一加熱步驟將一原料加熱成熔融狀的過熱熔液，藉此，不同的擠型成品尺寸並不需使用對應尺寸的鋁擠棒原料，因此，鋁擠棒原料的使用將不受限制。另外，係根據擠型成品的橫斷面厚度，以將降溫後之半固態狀的原料分別加壓，使其通過一型模，藉此，可依據擠型成品的橫斷面的厚度調整加壓設備的數量及各別所需的加壓壓力和流量大小。其中，擠型成品的橫斷面厚度越薄時，其加壓設備對半固態原料加壓的壓力越大，而流量越小。另外，擠型成品的橫斷面厚度越厚時，其加壓設備對半固態原料加壓的壓力越小，而流量越大。因此，本發明之鋁擠型的成形方法亦具有擠型成品之寬厚比及長度不受限制的優點。此外，與習知相較，本發明只需一加熱步驟，因此，能量的使用及損耗相對較小而具有節能的效果。另外，本發明所使用的擠型設備並不需隨擠型成品的寬度而變大及變寬，因此，即使是相當大寬度的擠型成品，也不需使用大噸位的擠型設備，因此，本發明之鋁擠型的成形方法亦具有使擠製設備小型化的優點。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧擠型成品

2‧‧‧型模

31~33‧‧‧加壓設備

A、B、C‧‧‧區域

P01~P05‧‧‧步驟

S01‧‧‧加熱步驟

S02‧‧‧溫控步驟

S03‧‧‧擠模步驟

S04‧‧‧定形步驟

圖1為習知一種鋁擠型成形方法的流程圖；圖2為本發明較佳實施例之一種鋁擠型成形方法的流程圖；圖3係為一鋁擠型成品之橫斷面的示意圖；以及圖4係為應用本發明之擠模步驟的設備示意圖。

S01‧‧‧加熱步驟

S02‧‧‧溫控步驟

S03‧‧‧擠模步驟

S04‧‧‧定形步驟

Claims

一種鋁擠型的成形方法，包括：一加熱步驟，其係將一原料加熱，使其成為熔融狀的過熱熔液原料；一溫控步驟，其係將該熔融的過熱熔液原料進行溫度調控，使其降溫至半固態狀，其中於溫控步驟之前，係先將該熔融狀的過熱熔液原料加壓，使其進入一模具的模腔；一擠模步驟，其係根據一擠型成品的橫斷面厚度，以將該半固態狀的原料分別施以不同壓力和流量，並使其通過一型模；以及一定形步驟，其係牽引通過該型模的擠型品，並使其冷卻定形。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中將該熔融狀的過熱熔液原料加壓之前，係先將該模具預熱。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該溫控步驟中，係於該模具之模腔中進行，以將進入模具之熔融狀的過熱熔液原料降溫至半固態狀。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，該擠型成品的橫斷面厚度越薄，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越大，而流量越小。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，該擠型成品的橫斷面厚度越厚，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越小，而流量越大。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，其係藉由加壓泵浦，使該半固態狀的原料分別加壓，使其通過該型模。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，其為不間斷連續擠出製程。
如申請專利範圍第1項所述之鋁擠型的成形方法，其中該原料為鋁、鋁合金或以鋁合金為基材之金屬基複合材料。
一種鋁擠型的成形方法，包括：一加熱步驟，其係將一原料加熱，使其成為熔融狀的過熱熔液原料；一溫控步驟，其係將該熔融的過熱熔液原料進行溫度調控，使其降溫至半固態狀；一擠模步驟，其係根據一擠型成品的橫斷面厚度，以將該半固態狀的原料分別施以不同壓力和流量，並使其通過一型模，其中於該擠模步驟中，其係藉由加壓泵浦，使該半固態狀的原料分別加壓，使其通過該型模；以及一定形步驟，其係牽引通過該型模的擠型品，並使其冷卻定形。
如申請專利範圍第9項所述之鋁擠型的成形方法，其中於溫控步驟之前，係先將該熔融狀的過熱熔液原料加壓，使其進入一模具的模腔。
如申請專利範圍第10項所述之鋁擠型的成形方法，其中將該熔融狀的過熱熔液原料加壓之前，係先將該模具預熱。
如申請專利範圍第10項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該溫控步驟中，係於該模具之模腔中進行，以將進入模具之熔融狀的過熱熔液原料降溫至半固態狀。
如申請專利範圍第9項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，該擠型成品的橫斷面厚度越薄，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越大，而流量越小。
如申請專利範圍第9項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，該擠型成品的橫斷面厚度越厚，其半固態狀的原料所需加壓的壓力越小，而流量越大。
如申請專利範圍第9項所述之鋁擠型的成形方法，其中於該擠模步驟中，其為不間斷連續擠出製程。
如申請專利範圍第9項所述之鋁擠型的成形方法，其中該原料為鋁、鋁合金或以鋁合金為基材之金屬基複合材料。