1.工藝要求

通常鋁材擠壓生產(chǎn)中，最大產(chǎn)量主要決定于擠壓速度，而鋁型材的質(zhì)量取決于鋁型材出模溫度。隨著擠壓速度的加快，鋁型材出模溫度將顯著升高，當溫度超越一定值時，鋁材組織性能和表面質(zhì)量將出現(xiàn)多種問題，為此，必須隨時對鋁材出口溫度進行監(jiān)控、檢測，以保證擠壓產(chǎn)量與鋁型材質(zhì)量的最佳匹配。

2.儀器介紹

溫度檢測分為接觸式和非接觸式兩大類。在鋁擠壓生產(chǎn)中，通常做法是采用快速熱電偶接觸方式來檢測鋁材溫度，而擠壓過程中鋁型材一直運動，其檢測元件必須隨鋁型材一起運動，無法保持在線監(jiān)測，且檢測時人為操作手法不同，鋁型材出模后即刻冷卻，導(dǎo)致檢測溫度檢測偏差很大，因此很難得到準確的溫度與速度最佳匹配。此時，往往是機手通過以往經(jīng)驗，目視檢查鋁型材表面質(zhì)量，結(jié)合溫度檢測來決定鋁型材擠壓速度，人的操作不穩(wěn)定性也就導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量的不穩(wěn)定。


常見的紅外測溫儀

為消除上述常規(guī)的熱電偶接觸方式來檢測弊病，許多工廠開始尋找在線及時溫度檢測方法，因生產(chǎn)的特點確定了在線監(jiān)測只能采用非接觸方式檢測。目前較為成功使用的是紅外線溫度檢測儀。其原理是一切物體都輻射紅外線，紅外輻射能量的大小及其按波長的分布，與物體表面溫度有密切關(guān)系，因此通過測量紅外測溫，能準確地測定它的表面溫度。一般物體，其發(fā)射率穩(wěn)定，用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時，測量出目標在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量，就能計算出被測目標的溫度。

針對鋁合金鋁型材而言，由于其發(fā)射率低，波動變化大，導(dǎo)致紅外輻射波動大，加之環(huán)境中煙塵影響，鋁型材出模后晃動，采用傳統(tǒng)的單波長測量無法得出準確的溫度。要得到精確地測量溫度，則必須使用多波長方式測量，對其變化的發(fā)射率配合以特殊的運算補償，方可解決。其補償運算方式必須要考慮到鋁型材截面形式及合金成分的變化。

我們針對目前多種紅外測溫儀進行了現(xiàn)場實測試驗，發(fā)現(xiàn)許多紅外測溫儀自稱能檢測鋁鋁型材，其實只能檢測某些簡單截面形式的鋁型材，僅克服了鋁材因表面光亮導(dǎo)致發(fā)射率偏低的情形，當鋁型材外截面變化時，必須手動設(shè)置儀表的參數(shù)，方能得到準確的溫度值，并不能依實際情況進行參數(shù)智能修正，故而使用范圍較窄。這其中有個關(guān)鍵問題，是此類測溫儀未采取有效措施消除因鋁材截面形狀改變，自身多次反射其輻射能量而導(dǎo)致的干擾，尤其是針對鰭片較多或有溝槽的鋁型材，此干擾很明顯。經(jīng)對比測試，目前真正可用于鋁擠壓在線檢測，只有那些設(shè)有專門的軟件，對上述干擾進行有效過濾或抑制的紅外測溫儀。

3.同行業(yè)推廣

現(xiàn)我司使用的紅外測溫儀表即采用多波長檢測方式，該儀表紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)收集視場內(nèi)的目標所測波段的紅外輻射能量、發(fā)射率，再將其光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀表內(nèi)定的算法和目標發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標的溫度值。該儀表內(nèi)定算法即是其特殊補償運算軟件。測量時，在考慮所測鋁材紅外輻射能量、發(fā)射率及所測波長后，再通過特殊補償運算計算出準確溫度。

4.總結(jié)

本文針對溫度控制在鋁鋁型材擠壓生產(chǎn)中的重要性，而鋁材自身發(fā)射率低、且因外觀不同及環(huán)境干擾導(dǎo)致發(fā)射率波動較大，難于測量的問題，介紹多波長在線測量方式，有效解決擠壓生產(chǎn)中溫度控制問題。上述補償運算是基于大量的鋁型材實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)而做出的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，實質(zhì)是針對不同鋁型材、不同工況下，收集起的完整有效數(shù)據(jù)庫，使用時，將檢測到的信號與數(shù)據(jù)庫內(nèi)給定的數(shù)據(jù)進行綜合對比，從而能準確判斷出被測量的鋁型材表面溫度。此運算中又配以高信號稀釋因數(shù)，有效克服了紅外測溫儀光學(xué)系統(tǒng)因鏡頭臟污、煙霧、水汽導(dǎo)致的衰減，適應(yīng)各種截面形式，尤其是多鰭片形式，提高抗干擾能力，同時為使用者的維護保養(yǎng)給予智能提示。

我司通過2年多的實用證明，此類多波長紅外溫度檢測儀可以有效解決鋁鋁型材擠壓溫度在線檢測的難題。它檢測及時、準確，能為生產(chǎn)操作者提供非常準確的擠壓溫度，從而為鋁材的質(zhì)量與產(chǎn)量提供了有效保障。

5.儀器受外界因素的影響

然而，紅外測溫儀作為高精密的光學(xué)電子儀表，其使用性能受外界環(huán)境影響較大。經(jīng)我們實踐了解，要保證其正常安全使用應(yīng)注意如下事項：

5.1電子儀器儀表使用受溫度影響較大，電子元件的工作點隨溫度會有所漂移，可能對檢測信號處理出現(xiàn)偏差，另一方面，儀表受高溫烘烤，也會導(dǎo)致使用壽命縮短。通常擠壓生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度較高，故必須保證整套儀表的冷卻，確認環(huán)境溫度在10~50℃。

5.2紅外測量其特殊補償運算雖然能部分克服對準偏差和鏡片臟污等問題，但其信號采集光學(xué)系統(tǒng)還是要注意蒸汽、塵土、煙霧的影響，防止此類因素擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)，竟而導(dǎo)致影響測量結(jié)果。一旦出現(xiàn)此類干擾時，儀表檢測到的信號稀釋因數(shù)明顯偏低，此時測量也會偏低。故安裝應(yīng)避免在擠壓機出口正上方，以斜上方為佳，可有效避免煙塵蒸汽。

5.3由于鋁材發(fā)射率低且變化大，要特別注意背景的干擾，如背景反射、太陽光直接、其他強輻射等。一旦背景干擾出現(xiàn)，檢測到的信號強度會明顯偏大。此時，在檢測目標的周圍加適當?shù)恼趽酰{(diào)整檢測角度，檢測的信號強度立刻會恢復(fù)到正常水平，檢測的信號方能有效。

5.4避免震動對儀表的使用性能影響。通常我們將此儀表安裝在擠壓機上，擠壓機某些動作導(dǎo)致底座震動較大，不利用儀表傳感器的使用。在條件許可情況下，以獨立安裝比較好。由于紅外測溫儀檢測及時準確，使得鋁鋁型材等溫擠壓全自動控制可以實現(xiàn)，且紅外測溫儀用于鋁坯料溫度檢測、擠壓模具溫度檢測以及鋁型材淬火溫度檢測后，就將可實現(xiàn)鋁材生產(chǎn)線的全套自動化，使鋁材擠壓生產(chǎn)技術(shù)提高到更高的水平。

總之，依靠科技進步，使用先進的裝備，同時配合操作者素質(zhì)的提高，提高鋁鋁型材產(chǎn)量與質(zhì)量還是有很大空間的。企業(yè)應(yīng)了解行業(yè)裝備最新動態(tài)，充分利用先進裝備，應(yīng)用先進技術(shù)為企業(yè)帶來客觀經(jīng)濟效益，保持持續(xù)競爭力。