鋁材因其耐腐蝕、比強(qiáng)度與比剛度高、密度小、易成形及可節(jié)能再生等優(yōu)勢(shì)，在生產(chǎn)與生活的方方面面都達(dá)到廣泛的應(yīng)用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與進(jìn)步所需的重要基礎(chǔ)材料，尤其在結(jié)構(gòu)與裝飾應(yīng)用方面幾乎無可取代，而扁條鋁擠壓型材也在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。噴水冷卻是生產(chǎn)鋁擠壓型材的一道重要工藝，鋁擠壓型材的噴水冷卻工藝直接決定著型材的機(jī)械強(qiáng)度。而為提高型材的機(jī)械強(qiáng)度，許多型材快速冷卻后，還要求冷卻設(shè)備能保證扁條鋁擠壓型材在長(zhǎng)、寬與壁厚方向的溫度場(chǎng)均勻分布。本文就是對(duì)影響6061鋁合金產(chǎn)品尺寸規(guī)格寬度100mm、壁厚5mm、長(zhǎng)度650mm扁條鋁擠壓型材的在線噴水冷卻因素進(jìn)行探究。影響扁條鋁擠壓型材的在線噴水冷卻因素有很多，本文只從以下幾個(gè)重要影響因素入手進(jìn)行分析總結(jié)。

1 擠壓速度的影響

鋁型材的擠壓速度通常用金屬流出?？椎乃俣葋肀硎?，擠壓速度影響較大的主要為長(zhǎng)度方向上的溫度分布，而影響較小的寬度方向上的溫度分布可忽略，因此本文只對(duì)長(zhǎng)度方向上的溫度分布規(guī)律在不同擠壓速度情況下的變化進(jìn)行探討，即本本只取扁條鋁擠壓型材長(zhǎng)度方向上的上表面為研究面，若其他參數(shù)不變，扁條鋁擠壓型材噴水冷卻溫度場(chǎng)在擠壓速度分別取值l0、20、30、40、50及60時(shí)（單位為mm/s）的上表面中心線上溫度分布狀況。通過分析發(fā)現(xiàn)，扁條鋁擠壓型材兩端溫差會(huì)隨著擠壓速度的變大而越來越小，而檔10mm/s的擠壓速度增至40mm/s后，溫度變化則較小，也就是說，扁條鋁擠壓型材長(zhǎng)度方向上的溫度分布隨著擠壓速度的增大而越來越均勻，但當(dāng)其增至40mm/s時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度方向上的溫度場(chǎng)影響會(huì)越來越小，可以說，擠壓速度對(duì)扁條鋁擠壓型材噴水冷卻溫度場(chǎng)的影響存在一個(gè)臨界值，此時(shí)臨界值為40mm/s，若是擠壓速度小于臨界值，則其對(duì)溫度場(chǎng)的影響較大，但若是擠壓速度大于臨界值，其對(duì)溫度場(chǎng)的影響則越來越小。對(duì)于6061合金臨界冷卻溫度范圍的冷卻速度應(yīng)不小650℃/min（923.15K/min），即擠壓速度大于46㎜/s，使材料基本呈現(xiàn)大量亞結(jié)構(gòu)和部分再結(jié)品組織，其組織和力學(xué)性能近于6A02合金。

2 噴嘴橫向間距的影響

　　上下單排噴嘴布置容易使扁條鋁型材溫度分布不均勻，出現(xiàn)兩側(cè)邊溫度高而上下表面中心溫度低的現(xiàn)象，對(duì)此，可優(yōu)化噴嘴布置結(jié)構(gòu)，實(shí)行兩排噴嘴布置，即扁條鋁擠壓型材正上、下方各布置兩排噴嘴。噴嘴直徑為l0mm，噴嘴之間縱向間距為50mm，上下四排噴嘴的個(gè)數(shù)應(yīng)相同，皆為13個(gè)，上噴嘴與上表面保持120mm的距離而下噴嘴與下表面保持l0mm的距離，冷卻區(qū)域長(zhǎng)為650mm，取上噴嘴的入口水流量為56.52kg/h而下噴嘴的為141.3kg/h，擠壓速度取值60mm/s，重力加速度為9.8m/s2。噴嘴橫向間距影響長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)變化較小，可以忽略不計(jì)，因此只對(duì)影響寬度方向溫度場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行探討。若以上表面為研究面，而上表面中心線上隔5mm取研究點(diǎn)，則在橫向間距L取值分別為50、60、70及80（單位為mm）時(shí)，對(duì)扁條鋁擠壓型材上表面中心線上噴水冷卻的溫度場(chǎng)分布情況研究發(fā)現(xiàn)，扁條鋁擠壓型材上表面中心線上溫度分布隨噴嘴橫線間距變大而呈“W”型，而溫度場(chǎng)分布在橫向間距取值60mm時(shí)板兩側(cè)較為均勻，板中心線仍有40K溫差。因此，橫向上下各設(shè)三排噴嘴較為合理，即沿板寬中心線上下各增加一排噴嘴。

3 噴嘴縱向間距的影響

　　噴嘴的縱向間距主要影響長(zhǎng)度方向的溫度分布，而影響寬度方向的溫度分布可忽略，只要對(duì)長(zhǎng)度方向的溫度變化規(guī)律在不同的噴嘴縱向間距下的影響進(jìn)行探討。若研究面為上表面，而上表面中心線上隔5mm取研究點(diǎn)，則保持其他參數(shù)不變，設(shè)上排噴嘴的入口水流量取值為734.76，而下排噴嘴的取值為1836.9（單位為kg/h），擠壓速度取值60mm/s，則扁條鋁擠壓型材噴水冷卻溫度場(chǎng)在噴嘴縱向間距分別取值為50、60、75、l00及150（單位為mm）時(shí)的分布曲線如圖1所示。

　　由圖1可知，扁條鋁擠壓型材兩端的溫差會(huì)隨噴嘴縱向間距越大而越大，也就是說，扁條鋁擠壓型材溫度縱向分布的波動(dòng)性會(huì)隨著噴嘴縱向間距的增加而越明顯，縱向溫度分布會(huì)越來越不均勻，噴嘴縱向間距應(yīng)小于50mm。本文是由鋁業(yè)網(wǎng) http://www.alu1886.com/編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明，謝謝！

4 水溫的影響

　　實(shí)行兩排噴嘴布置方案，即扁條鋁擠壓型材正上、下方各布置兩排噴嘴，而噴嘴之間的橫向間距取值60mm。若研究面為上表面，水溫取值分別為20、25、30、35及40（單位為℃）時(shí)，對(duì)扁條鋁擠壓型材的上表面長(zhǎng)度與寬度方向中心線上的噴水冷卻溫度曲線研究發(fā)現(xiàn)，扁條鋁擠壓型材的溫度會(huì)隨冷卻水溫的升高而有所升高，但不太影響溫度分布的均勻性。即是說，扁條鋁擠壓型材冷卻效果受水溫影響較小。

5 結(jié)論

　　綜上所述，寬度方向的溫度場(chǎng)受擠壓速度影響較小而長(zhǎng)度方向的溫度場(chǎng)影響較大，且溫度場(chǎng)受擠壓速度的影響存在一個(gè)臨界值，對(duì)于6061合金擠壓速度應(yīng)大于46mm/s。在實(shí)行兩排噴嘴布置方案情況下，寬度方向的溫度場(chǎng)分布受噴嘴之間橫向間距的影響較大，且溫度場(chǎng)分布在噴嘴橫向間距取60mm時(shí)板兩側(cè)較為均勻，板中心線仍有40K溫差。因此，橫向上下各設(shè)三排噴嘴較為合理，即沿板寬中心線上下各增加一排噴嘴。隨著噴嘴縱向間距的增加，使縱向溫度分布會(huì)越來越不均勻，噴嘴縱向間距應(yīng)小于50mm。