CN111215470B - 一种用于铝挤压的自动控温冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，包括以下步骤：记录挤压铝型材对象的型面、材质、厚度特征以及环境温度；开始挤压，挤压过程中实施记录各个温度传感器的温度值，并将温度值反馈到闭环控制系统，实时调整液氮的流量，将模具和铝型材的温度控制在470℃～550℃挤压完成后，记录各个温度传感器的温度参数以及挤压过程中液氮的流量；将上述数据记录到数据库当中，并以1.1中的特征名称进行分类；处理数据：计算温度、流量和速度的特征值；再次进行挤压，根据1.3中的温度数据，与500℃～520的温度范围对比进行调整。通过上述设置，能够快速的给出一个合适的液氮流量值，使得铝挤压过程中快速均匀降温，从而提高挤压效率。

Description

一种用于铝挤压的自动控温冷却方法
技术领域
本发明涉及铝型材加工领域，具体为一种用于铝挤压的自动控温冷却方法。
背景技术
随着中国经济的腾飞，铝合金型材的生产、应用和消费得到迅猛的发展，2007年中国铝型材的产量已经达到约540万吨，其中建筑铝型材的产量超过390万吨，连续三年稳居世界第一，成为世界最大的挤压铝材生产国和消费国。挤压铝材包括管材、棒材、型材和线材，其中，以挤压型材的生产难度最大、品种规格最多、产量最大。
铝型材产品是依靠特定结构形式的模具通过热挤压的方法使铝合金材料被挤压成型的。由于是在高温高压高摩擦的条件下工作，因此模具的工作带往往因局部温度的不断升高和磨损而最容易失效，从而导致型材表面质量下降，尺寸超差，甚至造成模具报废等问题。
基于以上问题，现有的解决方案主要有两个：一是采用较低的挤压速度来减少铝合金在挤压变形过程中变形热和摩擦热的积聚，避免导致模具局部(工作带)温度的持续升高；二是采用液氮冷却技术，该方法是将液氮通过附加的管道引入模垫上特制的凹槽内，液氮受热气化吸热，从而降低模垫及与模垫紧密接触的模具温度，其液氮的供应量由低温阀门控制，较好的控制技术是在压机出口安装红外线测温仪，通过测量挤出铝型材的表面温度，反馈到可自动调节阀门开度的低温阀进而控制液氮的供应量，该方法由于测温点是被挤出的铝型材，而非需要直接控制降温的模具，而实际上型材的温度与模具的温度并不具备严格的一致性，因此该方法中液氮对模具温度的控制并不精确，有时因为两者温度变化的滞后性导致温度反馈的控制信号对液氮降温起到相反的作用。
针对上述问题本申请具体介绍了一种冷却效果好的用于铝挤压的系统和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其能够快速的给出一个合适的液氮流量值，使得铝挤压过程中快速均匀降温，从而提高挤压效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，包括以下步骤：
1.1、记录挤压铝型材对象的型面、材质、厚度特征以及环境温度；
1.2、开始挤压，挤压过程中实时记录各个温度传感器的温度值，并将温度值反馈到闭环控制系统，实时调整液氮的流量，将模具和铝型材的温度控制在470℃到550℃；
1.3、挤压完成后，记录各个温度传感器的温度参数以及挤压过程中液氮的流量；
1.4、将上述数据记录到数据库当中，并以1.1中的特征名称进行分类；
1.5、处理数据：计算温度、流量和速度的特征值；
1.6、再次进行挤压，根据1.3中的温度数据，与500℃到520℃的温度范围对比进行调整，调整幅度按照当前流量的1％到5％进行调节；
1.7、重复步骤1.2到1.6，如果1.2中闭环控制系统需要调整的液氮流量大于1.6中调整后流量的110％或小于1.6中调整后流量的90％，则遵从闭环控制系统的调整；
1.8、重复1.7步骤，直到模具和铝型材的温度特征值为500℃到520℃；
1.9、积累足够的数据，当挤压具有新的特征的铝型材对象时，采用差值计算给出初始流量值。
通过上述技术方案，单纯通过环控制系统控制液氮的流量会引起温度的突然变化，而这种变化对于铝型材和模具的冷却都是不利的，一个逐渐冷却的过程才是我们最为需要的，因此我们通过对于数据的收集和处理，并如此反复操作，给出一个合理的流量值使得模具和铝型材快速均匀降温到500到520摄氏度；同时，通过该方法，随着数据库的逐渐增加，有效数据也同样增加，当我们需要对新的铝型材进行挤压时，我们能从数据库当中，迅速找出最为接近特征的相关参数，通过插值计算，我们能够很快的得出有效的流量值，从而避免时间的浪费，增加工作效率，有利于大批量生产的进行。
优选的，步骤1.5中的特征值为算术平均值或几何平均值或平方平均数。
通过上述技术方案，根据不同的特征选用不同的特征值得计算方式，使得特征值更加具有统计学意义。
优选的，步骤1.2中的温度传感器包括红外温度测试仪。
通过上述技术方案，红外温度测试仪不仅能够测试一个点的温度而且能够测试一个表面的温度场，与普通的位于模具内的温度传感器相结合能够获得准确的温度场的数据。
优选的，1.1中的厚度特征指的是铝型材厚度最大的数值。
通过上述技术方案，铝型材的厚度最大值是对于铝型材进行彻底冷却的一个重要的指标和参数。
优选的，还包括将气化后的液氮的氮气进行集中，并通过风机将氮气持续以一定速度吹向上模具、下模具和铝型材。
通过上述技术方案，使得上模具、下模具和铝型材整体处于一个流动的氮气空间当中，不仅具有良好的对流散热，同时避免上模具、下模具和铝型材与空气接触，避免被氧化。
优选的，步骤1.3到1.9的相关操作为手动操作。
通过上述技术方案，使用手动操作，操作者能够根据相关经验做出相应的判断，相比于使用自动控制，能够最快的找到最适合的流量值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)能够对模具和成型的铝型材进行逐渐均匀的降温，有利于维护和保障模具的寿命和质量，以及提高铝型材的质量；
(2)能够很快的找出一个合适的流量值，从而避免时间的浪费，增加工作效率，有利于大批量生产的进行；
(3)由于能够有效降低模具的温度，因此能够有效提高挤压速度，提高生产效率；
(4)避免铝型材的表面的氧化，提高其表面的光洁度；
(5)自动操作和手动操作相结合，使用方便，有利于大面积推广。
附图说明
图1为本发明的流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：
一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，包括以下步骤：
1.1、记录挤压铝型材对象的型面、材质、厚度特征以及环境温度；记录这些特征值，有利于对数据进行分类。
1.2、开始挤压，挤压过程中实时记录各个温度传感器的温度值，并将温度值反馈到闭环控制系统，实时调整液氮的流量，将模具和铝型材的温度控制在470℃到550℃；闭环控制系统在进行流量的控制时，会出现流量突然过大或过小的情况，因此温度的变化不均匀，不利于模具和铝型材的降温。
1.3、挤压完成后，记录各个温度传感器的温度参数以及挤压过程中液氮的流量；记录温度和流量参数，目的是为了通过分析温度和流量间的相关性关系，寻找一个合适的流量值实现快速均匀降温。
1.4、将上述数据记录到数据库当中，并以1.1中的特征名称进行分类；数据库按照特征分类，能够方便的分别出数据间的区别和相同点，便于对数据进行分析和处理。
1.5、处理数据：计算温度、流量和速度的特征值；计算特征值，以特征值表征一个参考值，便于对于数据进行处理，能够降低数据的计算量。
1.6、再次进行挤压，根据1.3中的温度数据，与500℃到520℃的温度范围对比进行调整，调整幅度按照当前流量的1％到5％进行调节；对流量按照一个小的范围进行微调，使得模具和铝型材能够达到目标范围。
1.7、重复步骤1.2到1.6，如果1.2中闭环控制系统需要调整的液氮流量大于1.6中调整后流量的110％或小于1.6中调整后流量的90％，则遵从闭环控制系统的调整；如果闭环控制系统和我们的微调流量值的差异比较大，说明我们距离最适合的流量值差值较大，不具备相应的微调条件，因此以闭环控制系统的调整为准。
1.8、重复1.7步骤，直到模具和铝型材的温度特征值为500℃到520℃后，以该流量值批量生产；此时找到合适的流量值，该流量值能够快速均匀降温，能够提高挤压速度，有利于批量生产。
1.9、积累足够的数据，当挤压具有新的特征的铝型材对象时，采用差值计算给出初始流量值；在使用该方法积累了足够的数据的时候，当我们需要对新的铝型材进行挤压时，我们能从数据库当中，迅速找出最为接近特征的相关参数，通过插值计算，我们能够很快的得出有效的流量值，从而避免时间的浪费，增加工作效率，有利于大批量生产的进行。
单纯通过环控制系统控制液氮的流量会引起温度的突然变化，而这种变化对于铝型材和模具的冷却都是不利的，一个逐渐冷却的过程才是我们最为需要的，因此我们通过对于数据的收集和处理，并如此反复操作，给出一个合理的流量值使得模具和铝型材快速均匀降温到500到520摄氏度；同时，通过该方法，随着数据库的逐渐增加，有效数据也同样增加，当我们需要对新的铝型材进行挤压时，我们能从数据库当中，迅速找出最为接近特征的相关参数，通过插值计算，我们能够很快的得出有效的流量值，从而避免时间的浪费，增加工作效率，有利于大批量生产的进行。
步骤1.5中的特征值为算术平均值或几何平均值或平方平均数。根据不同的特征选用不同的特征值得计算方式，使得特征值更加具有统计学意义。
步骤1.2中的温度传感器包括红外温度测试仪。红外温度测试仪不仅能够测试一个点的温度而且能够测试一个表面的温度场，与普通的位于模具内的温度传感器相结合能够获得准确的温度场的数据。
1.1中的厚度特征指的是铝型材厚度最大的数值。铝型材的厚度最大值是对于铝型材进行彻底冷却的一个重要的指标和参数。
此外，该方法还包括将气化后的液氮的氮气进行集中，并通过风机将氮气持续以一定速度吹向上模具、下模具和铝型材。使得上模具、下模具和铝型材整体处于一个流动的氮气空间当中，不仅具有良好的对流散热，同时避免上模具、下模具和铝型材与空气接触，避免被氧化。
步骤1.3到1.9的相关操作为手动操作。使用手动操作，操作者能够根据相关经验做出相应的判断，相比于使用自动控制，能够最快的找到最适合的流量值。
综上所述，本发明的有益效果是：(1)能够对模具和成型的铝型材进行逐渐均匀的降温，有利于维护和保障模具的寿命和质量，以及提高铝型材的质量；(2)能够很快的找出一个合适的流量值，从而避免时间的浪费，增加工作效率，有利于大批量生产的进行；(3)由于能够有效降低模具的温度，因此能够有效提高挤压速度，提高生产效率；(4)避免铝型材的表面的氧化，提高其表面的光洁度；(5)自动操作和手动操作相结合，使用方便，有利于大面积推广。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：包括以下步骤：
1.1、记录挤压铝型材对象的型面、材质、厚度以及环境温度特征；
1.2、开始挤压，挤压过程中实时记录各个温度传感器的温度值，并将温度值反馈到闭环控制系统，实时调整液氮的流量，将模具和铝型材的温度控制在470℃到550℃；
1.3、挤压完成后，记录各个温度传感器的温度参数以及挤压过程中液氮的流量；
1.4、将上述数据记录到数据库当中，并以1.1中的特征名称进行分类；
1.5、处理数据：计算温度、流量和速度的特征值；
1.6、再次进行挤压，根据1.3中的温度数据，与500℃到520℃的温度范围对比进行调整，调整幅度按照当前流量的1％到5％进行调节；
1.7、重复步骤1.2到1.6，如果1.2中闭环控制系统需要调整的液氮流量大于1.6中调整后流量的110％或小于1.6中调整后流量的90％，则遵从闭环控制系统的调整；
1.8、重复1.7步骤，直到模具和铝型材的温度特征值为500℃到520℃后，以该流量值批量生产；
1.9、积累足够的数据，当挤压具有新的特征的铝型材对象时，采用差值计算给出初始流量值。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：步骤1.5中的特征值为算术平均值或几何平均值或平方平均数。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：步骤1.2中的温度传感器包括红外温度测试仪。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：1.1中的厚度特征指的是铝型材厚度最大的数值。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：还包括将气化后的液氮的氮气进行集中，并通过风机将氮气持续以一定速度吹向上模具、下模具和铝型材。
6.根据权利要求1所述的一种用于铝挤压的自动控温冷却方法，其特征在于：步骤1.3到1.9的相关操作为手动操作。
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