Predictive tools for in-line isothermal extrusion of 6XXX aluminium alloys. Advanced material and manufacturing

During the last fifty years, the metal forming of aluminum alloys grew up significantly, leading to a more competitive market on which production rate and overall quality are kept higher as possible. Within the aluminum industries, extrusion plays an important role, since many industrial products with structural or even aesthetic functions are realized with this technology. Especially in the automotive industry, the use of aluminum alloys is growing very fast, since it permits a considerable weight loss and thus a reduction of the emission. Nevertheless, the stringent quality standards required don’t allow the use of extruded aluminum alloys produced for the common building applications. An important parameter that can be used as an index of the quality of the extruded product is the emergent temperature. If the temperature at the exit of the press is kept constant within a certain limit, products with homogeneous properties and high-quality surface are obtained and the so called “isothermal extrusion” is achieved. As extrusion industries are spread all over the world with different levels of automation and control, a universal but simple in-line tool for determining the best process condition to achieve isothermal extrusion, is of particular interest. The aim of this work is to implement this model, written in Matlab code, that allows to evaluate the thermal gradient which have to be imposed on the billet. Several experiments have been carried out on an industrial extrusion press, and the outer temperature was recorded and compared with the simulated one to demonstrate the model consistency.

Durante gli ultimi cinquanta anni, il processo di deformazione plastica delle leghe di alluminio è cresciuto in modo significativo, portando ad un mercato sempre più competitivo sul quale il tasso di produzione e la qualità complessiva sono mantenuti al livello più alto possibile. Tra le industrie dell'alluminio, l'estrusione gioca un ruolo importante, poiché molti prodotti industriali con funzioni strutturali o anche solamente estetiche sono realizzati con questa tecnologia. Soprattutto nel settore automobilistico, l'uso delle leghe di alluminio sta crescendo molto velocemente, poiché consente una notevole perdita di peso e quindi una riduzione delle emissioni. Tuttavia, i severi standard di qualità richiesti non consentono l'uso di leghe di alluminio estruso prodotte per le comuni applicazioni da costruzione. Un parametro importante che può essere utilizzato come indice della qualità del prodotto estruso è la temperatura emergente. Se la temperatura all'uscita della pressa viene mantenuta costante entro un certo limite, si ottengono prodotti con proprietà omogenee e superficie di alta qualità e si ottiene la cosiddetta "estrusione isotermica". Poiché le industrie di estrusione sono diffuse in tutto il mondo con diversi livelli di automazione e controllo, è di particolare interesse uno strumento da utilizzare in linea, universale, ma semplice per determinare la migliore condizione di processo per ottenere l'estrusione isotermica. Lo scopo di questo lavoro è quello di implementare un modello, scritto in codice Matlab, che consenta di valutare il gradiente termico che deve essere imposto sulla billetta. Diversi esperimenti sono stati condotti su una pressa per estrusione industriale e la temperatura in uscita è stata registrata e confrontata con quella simulata per dimostrare la coerenza del modello.