如何提高铝型材成品率减少铝材废料

大家知道在铝型材生产中，利润=销售额减去生产成本。铝型材总成本分为固定成本和变动成本。固定成本如，厂租、机器折旧等。是固定的。而变动成本是有很大的弹性空间的。
　　
　　在铝型材销售价格不变的情况下，铝型材成本越高，利润越低。目前原材料价格上涨、工人工资不断提高，人民币升值、能源价格上涨、税费负担加重等恶劣环境下，同行业竞争已进入“白热化”的今天。成本控制精细化的时代已经来了。
　　
　　成本控制是企业经营管理的要害和核心。只有不断发现薄弱环节,挖掘内部潜力,运用一切可以降低成本的手段和途径，全员参与，从细节做起，从减少浪费开始，精细地实施铝型材成本控制,才能有效地拓宽企业生存的空间，改进企业经营管理状态,使企业持续发展，并立于不败之地。
　　
　　铝型材成本控制是以价值链为向导，将成本控制分为设计成本、采购成本、制造成本、销售成本和服务成本。由于成本控制牵涉面广、内容多。本人就从生产制造的角度谈谈何提高生产成品率从而降低生产成本。
　　
　　通过数据分析和实践证明，提高铝合金型材成品率是降低生产成本较直接和有效的方法之一，以挤压车间为例，成品率每提高一个百分点，铝材每吨生产费用将降低25—30元，而这降低的部分就是企业的纯利润。提高挤压的成品率，产要任务是降低挤压废品。
　　
　　如何提高铝型材成品率减少铝材废料，提高生产率，减少铝型材的生成产成本，我们将挤压废品进行了归纳：
　　
　　铝合金挤压型材的废品分为两大类：几何废品和技术废品。几何废品是铝合金型材在挤压过程中不可避免产生的废品。如挤压的残料、拉伸时制品两端的夹头、定尺料因不够定尺长度而抛弃的料，切取必要的试样，分流组合模中残留在分流腔中的铝块，铸锭和制品切取定尺断料的锯口消耗的铝屑以及试模时消耗的铝锭等。
　　
　　技术废品是铝合金型材生产过程中因工艺不合理、设备出现问题，工人操作不当时产生的认为废品。它和几何废品不同，通过技术改进、加强管理，可以有效的克服和杜绝技术废品的产生。技术废品可分为：
　　
　　组织废品：过烧、粗晶环、粗大晶粒、缩尾、夹渣等。
　　
　　力学性能不合格废品：强度、硬度太低，不符合国家标准：或塑性太低，没有充分软化不符合技术要求。
　　
　　表面废品：成层、气泡、挤压裂纹，桔子皮、组织条文、黑斑、纵向焊合线、横向焊合线、擦划伤、金属压入等。
　　
　　几何尺寸废品：波浪、扭拧、弯曲、平面间隙、尺寸超差等。
　　
　　成品率分工序成品率和综合成品率。
　　
　　工序成品铝率一般指主要工序，通常是以车间为单位进行计算。熔铸工序（熔铸车间）、挤压工序（挤压工序）、氧化着色工序（氧化车间）、喷粉工序（喷涂车间）。它的定义是：车间合格产出量均与车间原料（也可能是半成品）的投入量之比。
　　
　　成品率与设备的好坏、铸锭品质、产品结构、品种规格的变换频率、工艺技术的先进程度、企业管理水平和操作工人的素质等因素有关。
　　
　　提高铝合金型材的成品率的关键就是要减少和消灭废品。几何废品虽然是不可避免的，但可以设法使其降到较低。技术废品是人为因素，可以逐项分析加以消除，也可以使其降到较低水平。为此可以采用如下来有效的控制和提高挤压制品的成品率。
　　
　　6.1.3.1减少几何废料是提高成品率的重要前提
　　
　　减少几何废品的措施
　　
　　正确选择铸锭长度是减少工艺废品的主要措施。铸锭长度不是先挤压后再计算，而是要先计算后再挤压。
　　
　　现在大多数企业采用了长棒热剪铝棒加热炉，相比短棒加热炉，减少了铝屑的损耗，因模具使用壁厚变化，对铸长控制更加灵活准确，大大提高了成品率。但很多的企业在使用长棒热剪炉后，忽略了对铸长的计算，而直接交此项工作交给操作工去控制。而操作工往往是根据经验先下一条棒，观察出材长度，如果差异大，继续调整，通常需要3棒左右才能得到准确的长度。在这个过程中，已经产生了不短的废料，这样既降低了生产效率，又降低了成品率。
　　
　　正确的做法是，模具初始生产时，由工艺控制部门计算出铸锭的长度，多次上机的模具生产时，根据模具卡上记录的上一次生产棒长，略加约5--10MM，在出材时观察出材长度。如有差异进行微调。这样第二棒就很准确了。有资料说明，使用长棒热剪可以提高4个百分点的成品率，在实际生产中提高2—3个百分点是完全可行的。
　　
　　另外在选择定尺个数或制品长度时，在保证挤压机能顺利挤压的前提下。冷床长度又足构长时，尽可能增加定尺个数或制品长度，也即可能选择较长的铸锭。这也是降低工艺几何废料的百分数和提高成品率的有效方法。
　　
　　从技术层面提高成品率的措施
　　
　　提高模具设计、制造水平，减少试模次数，是提高成品率的重要技术措施。一般没此试模都耗费1—3支铸锭，使成品率降低0.5—1%，由于模具的设计，制造水平低，有的产品要修模、试模3--4次甚至更多次才能出成品，无形中使成品率降低2--5%,这不仅会造成经济损失，而且由于反复试模，会延长生产周期。
　　
　　现代模具提出零试模概念，即模具制造出来以后，不需要试模，可以直接上机生产出合格产品。采用模拟设计软件，有限元分析，设计可以全部在电脑里完成。也可以通过电脑模拟试模。模腔加工在自动加工中心里面完成，整个模具的加工都是高精度完成，因此模具的质量非常高。上机合格率在90%以上。可以提高成品率2--6%。
　　
　　适当加大铝材挤压系数提高成品率
　　
　　各个铝材厂均有一系列的机台，各厂根据产品的挤压比，冷床长度、制品的外截圆，挤压筒长度直径，来确定产品放在相应的机台上生产。实践证明，同样规格的制品，放在不同吨位的挤压机上生产，由于挤压系数的不同，对制品组织性能和生产效率有很大影响，其成品率也会产生差异。挤压机吨位较大时，挤压系数较大，成品率较高，而挤压费用接近。
　　
　　提高铸锭质量是提高成品率的前提
　　
　　铸锭是挤压生产的原材料，铸锭组织的均匀，晶粒细小、无夹渣，气孔、偏析、裂纹等缺陷，不仅可以降低挤压力，提高挤压速度，提高产品内在质量。而且可以减少制品表面气泡，气孔、划伤、开裂、麻点等缺陷。较小的夹渣可以通过模具工作带的狭缝排出，但会造成型材表面梨痕，造成一定长度的的废料。而较大的夹渣将被卡在工作带狭缝中不能被排除，引起塞模或制品开裂，更换模具，这将严重影响成品率。拉伸矫直时使用相应垫具，减少头尾料的切除长度
　　
　　型材在拉伸矫直时，很多企业没有设计相应垫具，特别是一些大悬壁型材及空心型材。导致型材头尾变形量过大，而在成品锯切时，变形部分必须切掉。这样就造成了成品率下降。
　　
　　垫具可以使用硬木或者铝块，设计时尽量减少垫具的规格，增加垫具的通用性。对于悬壁较长又有封闭截面的型材，矫直时在封闭腔内塞入垫具还要在悬壁部分放支撑架。从而减少长度方向的变形量。夹具必须有专人设计，专人管理，并指导工人使用。
　　
　　同时为防止工人因嫌麻烦而不愿意使用垫具的现象，必须建立成品率与工资挂钩的奖惩机制。
　　
　　加强铝型材挤压模具及生产原始记录的管理
　　
　　模具卡及生产原始记录是非常重要的，模具卡必须能真实显示出模具氮化情况，维修情况，出材情况，原始记录必须能真实显示出，支重，铸长、数量为下一次生产提供可靠依据。
　　
　　现在很多的企业也实现了电脑化数据管理，但在实际运用中还有很长的路要走。
　　
　　使用无压余挤压减少几何废料
　　
　　固定垫无压余挤压，是将挤压垫固定在挤压杆上，并对二者作一定改造。使挤压筒不退时，压垫也容易与铸锭分离。然后直接将下一根铸锭推入挤压筒。与上一根铸锭的剩余一起挤压，这样就避免了每一支铸锭剪一次压余。可根据质量要求和订货数量来决定多少支铸剪压余一次。通常40—50根剪一次。
　　
　　优化铝型材挤压工艺，减少技术废料
　　
　　影响技术废料的挤压工艺有很多方面，它涵盖了整个挤压生产过程。主要包括：铸锭质量，工艺温度、挤压速度、挤压工具、模具、转运装卸、时效热处理等。除了制定先进、科学的生产工艺外，还要正确严格执行操作规程、提高工人的熟练程度和责任心。
　　
　　尽量减少每班生产的品种，较好只安排3—5个品种每班，提高单套模具一次上机生产量。上机品种越多带走的模具铝越多，成品率越低。
　　
　　模具对成品率的影响主要有两个方面：新模试模和生产模具的使用
　　
　　试模次数越多，带走的模具铝越多，成品率越低。所以必须提高模具的设计及制作水平。
　　
　　生产模具要精心维修、合理氮化、及时保养。保证每次上机合格率高。成型度好，耐用度高。如果每班因模具维修不合格，导致3—4个品种上机生产失败，成品率至少会降低一个百分点。
　　
　　铝型材挤压工具包括：挤压筒、挤压杆、挤压垫、模垫等。主要保证挤压筒、杆、模具三点同心。其次是合理维修挤压筒，正确加热，保证筒端面平整。消除各种挤压筒与模具配合不良的现象。定期清理挤压筒内壁的残铝，检查内孔壁有无损伤，正确使用模垫，提高模具支撑强度。
　　
　　挤压温度、挤压速度及冷却三者，对制品组织，力学性能、表面质量有很大影响，也会影响成品率。此外三者会影响制品的长度，铸棒温度高，挤出速度快、冷却速度低时，会使制品挤出后的长度增加，增长率可达0.5%—1%，也就影响了型材的线密度，所以稳定的工艺可以提高成品率。
　　
　　完善挤压后续工序，避免造成技术废品。挤压后续工序的转运，主要注意型材的擦花碰伤。
　　
　　一模多孔挤压可以提高成品率。
　　
　　对于某些制品适合多空挤压时，尽可能采用多孔挤压，不仅可以减少挤压系数，降低及压力，而且可以提高成品率。在技术废品为零的情况下用双孔挤压比单孔挤压成品率可以提高3%～4%。
　　
　　挤压速度是挤压工艺中一个重要的工艺参数，它关系到产品的好坏和生产效率的高低。挤压速度不像掌握工艺温度那样，一种合金一种热处理工艺基本上可以选定易个温度，而挤压速度是一个经验性很强的工艺参数。不同合金状态不同断面的型材，选用挤压速度不同，同一种制品在挤压过程中受温度变化的影响，前后的挤压速度也不相同。要正确地控制好挤压速度应做到：
　　
　　熟练灵活的掌握好各种合金、各种断面（包括壁厚）的挤压速度范围，并注意观察在该挤压速度对铝型材的影响，如表面质量，成型度等。
　　
　　熟悉挤压设备控制挤压速度的能力。有的挤压机有等速挤压控制和PLC控制，有的只有PLC控制，有的两者都没有。当给定一个挤压速度后，有的挤压机开始可以按这个速度挤压，随着挤压筒内的坯料的逐渐减少，挤压力降低，制品的流出速度会越来越快，有时会使制品的后产生裂纹。因此就要即使地调整挤压速度。只有了解设备状态，才能恰当的调整、控制挤压速度。
　　
　　了解不同的模具对挤压速度产生的影响。一般来说平模（实心型材）的挤压速度比分流模（空心型材）的挤压速度大。但同一类模具、同一断面形状的制品，由于设计和制造水平不同，挤压速度不同。特别是断面有壁厚差，或有开口的半空心型材，与模具有很大的关系，只有使用模具设计的某一挤压速度为较好，速度太快或太慢都易产生扭拧，开收口现象。
　　
　　通过加强首检和制程检验降低废品的产生
　　
　　铝材外形尺寸废品如壁厚超差、扭拧、平面间隙、开口或收口等，主要靠试模后靠前支棒由主机手在出料时检查和质检员在拉伸后检查把关来杜绝这类废品的产生。一般壁厚公差要从负公差开始控制，因为随着制品的陆续生产，由于模具的逐渐磨损，制品壁厚会逐渐变厚。对于大悬壁的型材，在拉伸矫直时要认真对照图纸检查，控制合理的拉伸量。
　　
　　表面废品如擦划伤、桔皮、组织条文、黑斑、气泡等，往往不是每一根制品全部出现。需要通过主机手、质检员、拉伸成品锯切工序，互相检查，共同监督将表面存在的废品调出。
　　
　　如质检员在出料台上未发现制品有擦划伤，到成品锯切时发现制品有划伤现象，就要从冷床的转化过程中检查，是否运输皮带、拨料器等某些部位有坚硬突出造成制品划伤。
　　
　　质量管理是全员、全过程的管理，每个工序都必须把好质量关，做到自检、互检、专检相结合，才能有效的将技术废品消灭在萌芽状态。人为的控制和提高成品率。
　　
　　通过以上措施可以使几何废料减少，可见减少几何废品是企业一项重要的技术管理措施，对高经济效益有很大的意义。
　　
　　提高铝型材挤压坯料的成品率是要在挤压生产全面细致的工作过程，不仅技术工艺方面要到位，管理方面也要扎实到位，做到实处。我国铝型材企业成品率提升尚有很大的空间，成品率提升将是一个持续的过程，提高成品率和提高产品质量、产量是紧密相连的。是一个企业技术和管理水平的综合体现。
　　
　　提高氧化着色铝材成品率
　　
　　氧化成品率为一次生产成品率，即一次生产不返工的成品率，据生产实践发现，返工型材成本是不返工型材成本的3倍，而且还无法保证型材的表面质量。当然氧化产品的质量是从熔铸车间开始的，由于篇幅限制，下面就浅谈一下氧化生产过程中注意的一些细节问题。
　　
　　挂料杆与导电梁之间固定用螺丝要经常紧固，每次绑料前都要首先检查挂料杆固定是否松动，如稍有松动，就应及时紧固。另受腐蚀，挂料杆会变小，需及时更换，因为其导电面积变小了，容易引起发热，同时要绑紧，防止型材掉入槽中引起碰极，短路损坏电源。
　　
　　同时掉入槽中的型材需及时清理出来，如碱洗槽里落入一根型材，就会很快腐蚀，实验证明，其耗碱量相当于碱洗50—100根型材的耗碱量。落入着色槽或封孔槽内，由于腐蚀作用，槽内会积累大量的铝离子，影响槽液的使用寿命。
　　
　　绑料用的铝丝采用两种规格为好，大料选用粗铝丝，中、小料则用较细铝丝，可采用2mm与3mm，或2.2mm与3.2mm两种规格，铝丝退火硬度取1/2~3/4为好。目前很多企业已改用夹具。
　　
　　吊入氧化槽前要认真紧固每根型材；对返工料氧化前紧料时，要先用老虎钳拍打型材端部使其移位后才紧料，使接触处无膜，保证良好导电。
　　
　　型材料挂放入氧化槽和着色槽导电座上时要注意好对中，不然易出现阴阳面色差。
　　
　　氧化结束断电后及时吊起，停留在氧化槽内数分钟会影响封孔，也会使着色速度加快；氧化后吊起在空中倾斜停留太久，泻酸液的一端因氧化膜扩孔原因使着色较深，易出现两头色差。
　　
　　着色槽前后四个水洗槽要保持每个槽的pH值相对稳定，正常四个水洗槽的pH值控制如下：
　　
　　氧化后靠前道水洗槽pH值：0.8~1.5
　　
　　氧化后第二道水洗槽pH值：2.5~3.5
　　
　　着色后靠前道水洗槽pH值：1.5~2.5
　　
　　着色后第二道水洗槽pH值：3.5~5.0
　　
　　一般情况下，生产时即开启一定量的溢流水，停产时及时关闭进水阀门，不应整槽排水、加水，在氧化后靠前个水洗槽内停留数分钟，则着色速度加快，而在第二个水洗槽内停留则会使着色减慢。
　　
　　对生产浅色仿钢料，一般采用先过着色、后退至标准色板法进行着色。因为仿钢料色差的着色时间控制范围很小（只有2~3秒），而采用退色法则可有10~15秒的控色时间，且统一退色也利于底色一致，对仿钢料退色和补色都使色调趋于发青，而一次性着色则趋于发红。
　　
　　型材料挂从着色槽和着色后靠前道水洗槽内吊起后不要停空时间太长，不然型材表面会出现色带、色泽不均匀和泻水端白头等现象，应稍作对色后及时进行下道水洗，准确对色应在第二道水洗后进行。一般来说对仿钢料，如对比样板色偏红，则说明着色时间不够应再补色；如色偏黄则已过着色，可根据色深程度选择在着色槽还是着色后靠前道水洗槽内退色修正。
　　
　　着色槽内药品加入方法：硫酸亚锡和硫酸镍一定要用槽液溶解，而着色添加剂用纯水溶解（纯水易溶），一定要注意固体添加剂完全溶解后方可倒入，浓硫酸直接倒入着色槽。
　　
　　电泳前热水洗的温度、时间及水质一定要保证，氧化膜孔内如残余SO42-没有洗净，则电泳、烘烤后易出现发黄和漆膜不透明现象。一般情况下热水温度控制60~70℃，热水洗时间5~10分钟。