Estrusione in alluminio: Tecniche, Leghe, e applicazioni

1. Introduzione

L'estrusione dell'alluminio è un processo critico di formatura dei metalli che consente la produzione di profili a sezione trasversale complessi con elevata precisione dimensionale ed eccellente finitura superficiale.

La sua ampia applicazione spazia dalle facciate continue architettoniche e dai serramenti ai componenti strutturali automobilistici, telai aerospaziali, dissipatori di calore elettronici, e beni di consumo.

Questo articolo fornisce un approfondimento, esplorazione multi-prospettiva dell’estrusione dell’alluminio, riguardante i principi fondamentali,

selezione dei materiali, Passaggi di processo dettagliati, progettazione degli utensili, proprietà meccaniche e superficiali, principali applicazioni, Vantaggi e limitazioni, standard, e controllo di qualità.

2. Cos'è l'estrusione di alluminio？

Al centro, l'estrusione è a deformazione plastica processo.

UN alluminio billetta (un preriscaldato, pezzo cilindrico in lega di alluminio) viene posto in una camera, e un pistone idraulico applica la forza per spingere la billetta attraverso l'apertura sagomata dello stampo.

Poiché il metallo viene schiacciato ad alta pressione, scorre plasticamente attorno ai bordi dello stampo, emergendo sul lato opposto come un profilo continuo la cui sezione trasversale corrisponde all’apertura della matrice.

La chiave di questo processo è il fatto che l’alluminio la resistenza allo snervamento diminuisce con l'aumentare della temperatura,

consentendogli di deformarsi più facilmente a temperature elevate (tipicamente 400–500 °C per le comuni leghe di estrusione di alluminio).

Una volta che l'estruso esce dallo stampo, mantiene la geometria precisa della forma dello stampo, con solo una leggera riduzione della sezione trasversale dovuta al gioco dello stampo e al ritiro della billetta durante il raffreddamento.

3. Materiali e Leghe

Leghe di alluminio comunemente utilizzate per l'estrusione

Sebbene alluminio puro (1100) può essere estruso, la maggior parte delle applicazioni strutturali e ad alte prestazioni richiedono gradi legati.

IL 6serie XXX (Al-mg-si) rappresenta circa 70-75 % di tutti i profili estrusi in tutto il mondo, grazie al suo eccellente equilibrio di forza, Resistenza alla corrosione, ed estruviabilità.

Altre serie significative includono:

Principali proprietà dei materiali che influiscono sull'estrusione

• Stress da flusso e sensibilità alla temperatura: La forza richiesta per estrudere una billetta dipende dal suo limite di snervamento alla temperatura di estrusione.
  Le leghe con minore stress di flusso a temperature elevate sono più facili da estrudere, ma può sacrificare la massima forza.
• Risposta all’incrudimento del lavoro e all’invecchiamento: Leghe che rispondono bene alle precipitazioni (età) indurimento (PER ESEMPIO., 6061, 6063)
  può essere temprato per estrusione e poi invecchiato artificialmente (allo stato T5 o T6) per raggiungere punti di forza elevati.
• Suscettibilità alle crepe: Leghe ad alta resistenza (7000 serie, 2000 serie) sono più soggetti al cracking a caldo a meno che il processo non sia strettamente controllato (design da morire, omogeneizzazione della billetta, velocità di estrusione).
• Controllo della struttura del grano: Omogeneizzazione (mantenendo la billetta ad una temperatura intermedia prima dell'estrusione dell'alluminio) aiuta ad eliminare la segregazione dendritica, ridurre le fessurazioni, e ottenere proprietà meccaniche uniformi.

4. Il processo di estrusione delle leghe di alluminio

Preparazione e preriscaldamento della billetta

Materiale della billetta e fusione

• Le billette di alluminio utilizzate per l'estrusione provengono generalmente dal raffreddamento diretto (DC) colata o colata continua.
  Le leghe comuni includono la serie 6xxx (PER ESEMPIO., 6063, 6061, 6105) e alcuni 7xxx- o qualità della serie 2xxx quando è necessaria una resistenza maggiore.
• Prima dell'estrusione dell'alluminio, le billette fuse spesso subiscono a omogeneizzazione Trattamento termico (PER ESEMPIO., 500–550 °C per 6–12 ore) per ridurre la segregazione chimica e sciogliere le fasi eutettiche a basso punto di fusione.
  L'omogeneizzazione produce una microstruttura più uniforme, riduce al minimo la mancanza di calore (fessurazione durante la deformazione a caldo), e migliora l'estrusione complessiva.

Ispezione e lavorazione della superficie

• Una volta omogeneizzato, le billette vengono scansionate per individuare eventuali difetti superficiali (crepe, pieghe dell'ossido, o inclusioni).
  Eventuali anomalie visibili potranno essere rimosse o la billetta accantonata.
  Un liscio, La superficie priva di ossidi aiuta a prevenire il grippaggio dello stampo o il riscaldamento per attrito localizzato che potrebbe provocare cricche.

Preriscaldamento alla temperatura di estrusione

• Le billette vengono inserite in un forno di preriscaldamento, dove vengono riscaldati uniformemente
  la temperatura di estrusione target della lega (tipicamente 400–520 °C per la maggior parte delle serie 6xxx, leggermente inferiore per la serie 7xxx per evitare un'eccessiva crescita della grana).
• Controllo preciso della temperatura (± 5 ° C.) è cruciale. Se una billetta è troppo fredda, lo stress di flusso è maggiore, aumentando la forza di estrusione richiesta e rischiando crepe.
  Se troppo caldo, la crescita del grano o l'incipiente fusione degli eutettici a bassa temperatura possono indebolire la billetta.
• I tempi di preriscaldamento della billetta dipendono dal diametro e dallo spessore della parete.
  UN 140 mm (5.5″) diametro billet richiede in genere 45-60 minuti in un forno ben calibrato per raggiungere una temperatura uniforme dal nucleo alla superficie.

Configurazione della pressa per estrusione e caricamento della billetta

Tipi di presse per estrusione

• Pressa idraulica ad alimentazione diretta: Il più comune. Un pistone idraulico spinge la billetta attraverso un gruppo stampo fisso.
  Classificato in “tonnellaggio” (Per esempio, una pressa da 3.000 tonnellate può generare circa 3.000 tonnellate di forza).
• Indiretto (Indietro) Pressa per estrusione: Lo stampo è montato sul pistone mobile, che preme in un contenitore di billette fisso.
  L'attrito tra la billetta e il contenitore è quasi eliminato, abbassando la pressione richiesta. Tali presse sono spesso più piccole (200–1.200 tonn) ma può raggiungere rapporti di estrusione più elevati.
• Pressa per estrusione idrostatica: La billetta è racchiusa in una camera sigillata riempita con fluido sotto pressione (solitamente olio).
  Mentre la stampa applica la forza, la pressione del fluido circonda uniformemente la billetta, facendolo fluire attraverso lo stampo.
  Queste presse specializzate riducono al minimo l'attrito e consentono l'estrusione di leghe fragili o ad alta resistenza, anche se a un costo di capitale più elevato.

Caricamento e centratura della billetta

• Una billetta preriscaldata viene sollevata (spesso tramite un carroponte o un sistema di fatturazione automatizzato) e messo nel contenitore.
• Centratura/Allineamento: La maggior parte delle strutture moderne utilizza un dispositivo di allineamento o un anello di posizionamento sull'imboccatura del contenitore; la billetta deve essere a filo con la faccia della matrice per evitare eccentricità.
  Le billette disallineate possono danneggiare fatalmente gli stampi o introdurre modelli di flusso non uniformi (portando a crepe superficiali o imprecisioni dimensionali).

Utilizzo di un blocco fittizio / Il ponte muore

• In estrusione diretta, c'è un breve "blocco fittizio" (un inserto sacrificale) posto tra la faccia del pistone e la billetta.
  Il blocco fittizio protegge la matrice da colpi di martello improvvisi se la billetta ha un diametro leggermente inferiore o se si verifica un lieve disallineamento.
• Il pistone contatta prima il blocco fittizio, che poi trasmette la forza sulla billetta in modo più uniforme.
  In estrusione indiretta, l'ariete stesso porta il dado, quindi non viene utilizzato alcun blocco fittizio separato.

Flusso del metallo e interazione con la matrice

Avanzamento del pistone e aumento della pressione

• Una volta che la billetta è in posizione, l'operatore (o un sistema di controllo CNC) avvia la corsa di estrusione.
  Le pompe dell'olio idraulico creano pressione finché il pistone non si sposta in avanti, comprimere la billetta.
• Mentre l'ariete spinge, la pressione interna della billetta aumenta. Nell'estrusione diretta, l'attrito tra la billetta e le pareti del contenitore dissipa parte dell'energia; indiretto o idrostatico, le perdite per attrito sono molto inferiori.

Geometria dell'entrata dello stampo

• Angolo di entrata: Uno stampo tipico ha una zona di ingresso rastremata (spesso 20–30°) che guida il metallo dalla sezione trasversale della billetta più grande alla forma del profilo più piccolo.
  Se questo angolo è troppo superficiale, il metallo può piegarsi o può verificarsi “inversione” delle linee di flusso; se troppo ripido, il metallo potrebbe separarsi dalla superficie dello stampo, provocando turbolenze e ondulazioni superficiali.
• Portabilità / Zona preforme: Quando un profilo presenta più cavità o cavità complesse,
  il progettista dello stampo creerà una “sezione di porting” per dividere la billetta in flussi separati, che poi si ricombinano nella forma finale.
  Un corretto porting previene problemi di mescolamento dei metalli (crepe interne, laminazione).

Cuscinetto (Terra) Sezione

• Dopo la zona del porto, la “lunghezza del cuscinetto” (detta anche terra) è una dritta, sezione trasversale costante dello stampo che finalizza le dimensioni e controlla la finitura superficiale.
• Lunghezza del cuscinetto è generalmente di 4–8 mm per gli estrusi a parete sottile della serie 6xxx;
  i cuscinetti più lunghi aumentano la precisione dimensionale ma richiedono una forza di estrusione maggiore e aumentano il calore di attrito. I cuscinetti corti riducono la forza ma sacrificano la tolleranza.

Lubrificazione e rivestimento degli stampi

• Una pellicola sottile di lubrificante a base di grafite o arricchito con ceramica viene applicato sulla faccia di ingresso della billetta e talvolta sulle pareti del contenitore.
  Questo lubrificante riduce l'attrito, allunga la vita, e aiuta a evacuare l'aria intrappolata.
• Una lubrificazione efficace è particolarmente critica per le estrusioni ad alto rapporto (> 50:1) o per leghe difficili da estrudere (come la serie 7000).
• Alcune facce dello stampo sono rivestite con strati resistenti all'usura (PER ESEMPIO., spray al carburo di tungsteno, alluminuro di nichel) per ridurre al minimo il grippaggio e l’erosione del metallo dello stampo.

Attrito e generazione di calore

• Mentre il metallo scorre attraverso lo stampo, l'attrito tra l'alluminio e le superfici dello stampo genera calore, innalzando momentaneamente la temperatura del metallo di 20–50 °C al di sopra della temperatura della billetta.
  Un eccessivo aumento della temperatura può causare un ingrossamento del grano, lacerazione superficiale, o morire irritante.
• L'estrusione indiretta e idrostatica riducono significativamente il calore da attrito sull'interfaccia billetta/contenitore, consentendo rapporti di estrusione più grandi con un minore apporto termico.

Variazioni nei metodi di estrusione

Diretto (Convenzionale) Estrusione

• Impostare: La matrice è fissata ad una scarpa imbullonata nella parte anteriore del contenitore. L'ariete (tramite un blocco fittizio) spinge la billetta in avanti in modo che il metallo scorra attraverso la matrice fissa.
• Vantaggi: Allineamento e caricamento dello stampo più semplici; strumenti semplici; comune nella maggior parte delle presse di estrusione di grandi dimensioni.
• Limitazioni: L'attrito tra la billetta e le pareti del contenitore può essere significativo (20–70 % della pressione totale di estrusione),
  richiedendo una pressa più potente per un dato rapporto di estrusione. Un maggiore attrito aumenta anche l'usura dello stampo.

Indiretto (Indietro) Estrusione

• Impostare: Il dado è montato sulla faccia del pistone. Quando il pistone avanza nel contenitore, la billetta rimane statica, e il metallo scorre all'indietro attraverso la filiera nei campi di estrusione.
• Vantaggi: Praticamente nessun attrito contenitore/billetta, che riduce la pressione del pistone richiesta (a volte entro 20-40 %).
  Perché l'attrito è basso, l'estrusione di leghe fragili o a parete sottile è più fattibile.
• Limitazioni: Il dado deve essere montato sul pistone, quindi il foro del pistone deve essere cavo o configurato in modo speciale; la complessità complessiva degli utensili aumenta.
  I tempi di installazione potrebbero essere più lunghi, e il cambio degli stampi su alcune macchine da stampa richiede più tempo.

Estrusione idrostatica

• Impostare: La billetta è circondata da un fluido (PER ESEMPIO., olio) in una camera chiusa.
  Poiché la stampa comprime il fluido, la pressione viene applicata uniformemente attorno alla circonferenza della billetta, forzandolo attraverso una filiera all’uscita della camera.
• Vantaggi: L'attrito sia sulla faccia della matrice che sulle pareti del contenitore è quasi pari a zero: ciò consente rapporti di estrusione estremamente elevati (Spesso > 100:1)
  e la formazione di leghe ad alta resistenza o altrimenti difficili (PER ESEMPIO., alcuni gradi 7xxx o 5xxx) senza crack.
  La finitura superficiale è generalmente superiore, con bassissima incidenza di strappi superficiali.
• Limitazioni: Il costo delle attrezzature è molto alto. Le camere devono sigillare in modo affidabile sotto alta pressione; qualsiasi perdita di fluido può causare rischi per la sicurezza.
  La produttività è inferiore per le sezioni di grandi dimensioni, quindi l'estrusione idrostatica è solitamente riservata alle aste di sezione trasversale più piccola, fili, o profili specialistici.

Raffreddamento e tempra

Scopo dell'estinzione

• La maggior parte delle leghe di alluminio trattabili termicamente (PER ESEMPIO., 6serie xxx, 7serie xxx) fare affidamento sul raffreddamento rapido (spegnimento) immediatamente dopo l'estrusione per “bloccare” una soluzione solida sovrasatura.
  Dopo, l'invecchiamento artificiale o naturale farà precipitare fasi di rafforzamento.
• La tempra impedisce inoltre la crescita eccessiva del grano nelle leghe che si ingrosserebbero a temperature elevate.

Metodi di raffreddamento

• Bagno di raffreddamento ad acqua: L'approccio più comune. Quando l'estruso caldo esce dallo stampo, passa direttamente a bagnomaria (profondità ~150–200 mm).
  Portate e temperatura del bagno (spesso 60–80 °C) sono controllati in modo che il profilo si raffreddi in modo uniforme.
• Spray dissetante: Gli ugelli ad alta pressione spruzzano acqua (a volte con aria) sul profilo. Ideale per sezioni trasversali complesse in cui alcune sezioni cave potrebbero intrappolare l'acqua se semplicemente immerse.
• Raffreddamento ad aria / Aria forzata: Utilizzato solo per leghe in cui la tempra rapida non è critica (PER ESEMPIO., 6063 se un temperamento T4 è accettabile).
  Può essere utilizzato anche come zona di “preraffreddamento” prima del raffreddamento ad acqua per ridurre lo shock termico.
• Quench combinato: Alcuni impianti utilizzano una fase iniziale ad aria forzata (da cui rinfrescarsi 500 °C fino a ~250 °C), seguito da uno spruzzo d'acqua o da un'immersione.
  Questo approccio sfalsato riduce al minimo la deformazione nei profili molto lunghi o spessi.

Evitare lo shock termico

• Immergere a 500 °C profilo in alluminio bruscamente in 20 °C l'acqua può indurre sollecitazioni di trazione all'esterno più fresco e sollecitazioni di compressione all'interno.
  Se il raffreddamento è troppo aggressivo, il profilo può rompersi o deformarsi.
• Posizionamento corretto dell'ugello, regolazione della portata, e il controllo della temperatura dell'acqua garantiscono velocità di raffreddamento uniformi e riducono al minimo le concentrazioni di stress locali.

Stiramento e Raddrizzatura Post-Estrusione

Tensioni residue e deformazione del profilo

• Man mano che il profilo estruso si raffredda, contrazione irregolare (soprattutto in sezioni trasversali lunghe o asimmetriche) può causare piegamenti o torsioni.
  Queste distorsioni devono essere corrette per soddisfare le tolleranze di rettilineità (ASTM B221, IN 755).

Macchine per lo stretching

• Una tipica operazione di allungamento:

• • Un'estremità del profilo è fissata, e l'altro è collegato ad un sistema idraulico (o meccanico) estrattore.
  • Il profilo è allungato (4–5 % della sua lunghezza) applicando una forza di trazione controllata.
  • Un dispositivo a bordo dritto mantiene il profilo in posizione, mantenendolo dritto mentre è sotto tensione.
  • Una volta tenuto sotto tensione, il profilo viene rilasciato e può “tornare indietro” leggermente; perché il materiale ha ceduto durante lo stiramento, mantiene una forma più dritta rispetto a prima.

• Tempi del ciclo: Lo stretching avviene in genere entro pochi minuti dal raffreddamento, prima di una significativa stabilizzazione del grano.
  Profili più corti di 6 m può essere allungato in un unico pezzo; profili più lunghi (fino a 12 m o più) vengono giuntati o gestiti in sequenza in segmenti.

Solo stiratura

• Per alcuni di spessore, profili ad alta rigidità, un dispositivo lisciante più leggero (PER ESEMPIO., pressa meccanica o livellatrice) può essere utilizzato senza un significativo allungamento a trazione.
  Tuttavia, per forme a pareti sottili o altamente asimmetriche, è preferibile l'allungamento completo per evitare problemi di ritorno elastico.

Invecchiamento e rinvenimento

Trattabile termicamente vs. Leghe non trattabili non per calore

• Leghe trattabili a calore (PER ESEMPIO., 6000-serie, 7000-serie, alcune serie 2000) acquisire forza attraverso l'indurimento delle precipitazioni.
  Il raffreddamento rapido dopo l'estrusione produce una soluzione solida sovrasatura;
  successivo invecchiamento (sia a temperatura ambiente che a temperatura elevata) precipita fasi di rafforzamento (Mg₂Si nel 6xxx, η′/η in 7xxx).
• Leghe non trattabili non per calore (PER ESEMPIO., 1xxx e la maggior parte delle leghe 5xxx) fare affidamento sull’incrudimento del lavoro (Temperi H).
  Dopo l'estrusione, tipicamente subiscono un raffreddamento controllato, ma per ottenere la massima resistenza non è necessario alcun successivo invecchiamento artificiale.

Temperi comuni

• Temperatura T4 (Invecchiamento naturale): Il profilo estruso viene temprato e poi conservato a temperatura ambiente per giorni o settimane.
  Adatto dove la forza moderata (~70–80 % del T6) è accettabile.
• Temperatura T5 (invecchiamento artificiale senza soluzione-trattamento): Il profilo estruso viene immediatamente raffreddato (spegnere) e poi messo in un forno di invecchiamento (PER ESEMPIO., 160–175 °C per ~6–10 ore).
  Fornisce una resistenza superiore a T4 ma inferiore a T6.
• Temperatura T6 (soluzioni + Invecchiamento artificiale): Il profilo è solubilizzato (PER ESEMPIO., ~530 °C per 1–2 ore), spento, e poi invecchiato artificialmente (PER ESEMPIO., 160–180 °C per 8–12 ore).
  Produce la massima resistenza per la serie 6xxx (PER ESEMPIO., 6061-T6) o serie 7xxx (PER ESEMPIO., 7075-T6) estrusioni.

Considerazioni pratiche

• Molte aziende di estrusione offrono T5 come servizio in linea standard perché evita un forno di soluzione separato.
  Per profili molto grandi o complessi, soluzione di post-estrusione (per raggiungere T6) può essere eseguita in un forno batch dedicato dopo che tutte le lunghezze sono state tagliate alla dimensione finale.
• Eccesso di invecchiamento (mantenimento a temperatura elevata troppo a lungo o ad una temperatura troppo elevata) può ridurre l'allungamento o causare un ingrossamento indesiderato dei precipitati, abbassando la tenacità.

Diretto vs. Indiretto vs. Idrostatico: Note comparative

5. Operazioni secondarie e finitura superficiale

Una volta che i profili grezzi estrusi vengono tagliati a misura e stirati, molte applicazioni richiedono lavorazioni secondarie o finiture estetiche.

Taglio a misura

• Troncatrici volanti: Stazioni di taglio in linea che corrispondono alla velocità di estrusione: garantiscono un funzionamento continuo senza arrestare la pressa di estrusione.
• Seghe da taglio offline: Seghe a nastro o seghe circolari manuali o automatiche utilizzate dopo il ciclo di estrusione per tagliare i profili alla lunghezza specificata dal cliente.

Operazioni di lavorazione e foratura

• Fresatura CNC, Perforazione, e Toccando: Per creare buchi, slot, o caratteristiche complesse.
  La lavorabilità dell'alluminio consente velocità di avanzamento elevate e una lunga durata dell'utensile se vengono utilizzati la geometria dell'utensile e i fluidi da taglio adeguati.
• Fresatura di scanalature a T o caratteristiche rientranti personalizzate: Talvolta richiesto quando i vincoli relativi al costo dello stampo o alla geometria impediscono l'estrusione diretta di determinate caratteristiche.

Trattamenti superficiali

Anodizzazione

• Crea un controllo, strato di ossido poroso (spessore tipico 5–25 µm).
• Migliora la resistenza alla corrosione, durezza superficiale, e aspetto estetico.
• Permette la successiva tintura (colorazione) o sigillatura (maggiore resistenza all'usura).

Verniciatura a polvere

• Le polveri polimeriche termoindurenti vengono applicate e polimerizzate elettrostaticamente (180–200 ° C.).
• Fornisce un'uniforme, finitura durevole con resistenza superiore ai graffi e agli agenti chimici.
• Disponibile in colori e texture praticamente illimitati.

Pittura liquida (Cappotto bagnato)

• Linee di verniciatura convenzionali a spruzzo o elettrostatiche.
• Più vulnerabile alle scheggiature rispetto alla verniciatura a polvere, ma spesso scelto per miscele di colori complesse o finiture estremamente lisce.

Finiture meccaniche

• Spazzolatura: Produce una grana lineare uniforme, apprezzata per i corrimano architettonici e le finiture degli elettrodomestici.
• Lucidatura/Buffing: Raggiunge una finitura a specchio, comunemente utilizzata per applicazioni decorative.
• Sabbiatura o Sabbiatura delle perle: Conferisce una texture uniforme opaca o satinata, applicata spesso prima della verniciatura per migliorare l'adesione.

Coperture Specializzate

• Pvdf (Fluoruro di polivinilidene) Rivestimenti: Spesso utilizzato per elementi architettonici esterni (<0.3 spessore mm).
  Il PVDF offre un'eccezionale resistenza ai raggi UV, ritenzione del colore, e resistenza agli agenti atmosferici.
• Finiture raggrinzite o raggrinzite verniciate a polvere: Conferire un aspetto strutturato per usi industriali o decorativi.

6. Principali applicazioni industriali dell'estrusione dell'alluminio

Sistemi edilizi e architettonici

• Cornici per finestre e porte: Profili estrusi 6063‐T5/T6 con taglio termico integrato, canali di drenaggio, e sigilli meteorologici.
• Componenti per facciate continue e facciate: Montanti e traversi complessi progettati per un adattamento preciso, carico di vento elevato, e prestazioni termiche.
• Inquadratura strutturale: Sistemi di ringhiere modulari, puntoni di sostegno della tettoia, sottotelai per facciate continue.
• Strutture di montaggio solare: Guide per scaffalature leggere e staffe di montaggio.

Automotive e trasporti

• Telaio e membri del telaio: Travi di protezione estruse, rinforzi paraurti, componenti delle sospensioni: tutti utilizzano 6005A o 6005A ad alta resistenza 6061 leghe per soddisfare gli obiettivi di resistenza agli urti e di peso.
• Mancorrenti sul tetto, Soglie delle porte, e modanature del corpo: Estrusioni che forniscono sia funzione estetica che strutturale.
• Scambiatori di calore e radiatori: Radiatori dell'olio motore, Evaporatori AC, e testate del condensatore realizzate mediante estrusione di leghe specializzate della serie 6000 o della serie 1xxx.

Aerospaziale

• Costole delle ali, Traverse della fusoliera, e Longerons: 6000- e leghe della serie 7000 estruse con tolleranze dimensionali rigorose, poi indurito per invecchiamento a T6 o T651.
• Componenti interni della cabina: Contenitori sopraelevati, binari dei sedili, infissi delle finestre: spesso rivestiti o anodizzati per estetica e resistenza all'usura.
• Componenti del carrello di atterraggio: Alcuni sottocomponenti come i tubi di torsione o gli alloggiamenti dell'albero di trasmissione utilizzano profili estrusi per una maggiore resistenza e leggerezza.

Elettronica e scambio termico

• Dissipatori di calore per elettronica di potenza: Estruso 6063 O 6061 profili che offrono geometrie complesse delle alette e ampie superfici.
• Apparecchi di illuminazione a LED: Estrusioni che forniscono sia il montaggio strutturale che la gestione termica, spesso con canali integrati per strisce LED e cablaggio.
• Involucri per trasformatori e sbarre collettrici: Estrusioni di alluminio puro o profili laminati con “anima in alluminio/rivestiti in rame” per la distribuzione dell'energia.

Prodotti di consumo e mobili

• Articoli sportivi: Cornici per biciclette (6016, 6061 leghe), binari per scale, pali della tenda.
• Espositori e Scaffalature: Cornici estruse modulari per apparecchi di vendita al dettaglio, stand fieristici, e stand espositivi.
• Componenti per mobili: Gambe del tavolo, telai delle sedie, guide per cassetti, spesso anodizzate per l'estetica degli interni.

Macchine Industriali e Automazione

• Telai e protezioni delle macchine: 30Profili modulari da ×30 mm a 80×80 mm (basato su 6063 O 6105) con scanalature a T per un facile montaggio dei pannelli, sensori, trasportatori.
• Rotaie per trasportatori e guide di movimento lineare: Guide estruse con piste integrate per cuscinetti a sfere, Abilitare compatto, sistemi lineari precisi.
• Recinzioni di sicurezza e barriere protettive: Leggero, pannelli riconfigurabili che soddisfano gli standard di sicurezza industriale (Iso 14120, OSHA).

7. Vantaggi e limiti dell'estrusione di alluminio

Vantaggi

Flessibilità progettuale e sezioni trasversali complesse

• L'estrusione consente sezioni cave complesse, profili multicamera,
  e canali integrati (PER ESEMPIO., condotti di cablaggio, scanalature della guarnizione) sarebbe difficile o costoso tramite altri metodi.
• La modifica a basso costo del design dello stampo consente un'iterazione relativamente rapida della geometria del profilo.

Elevato utilizzo del materiale

• Rispetto alla fresatura da lamiera o alla forgiatura e lavorazione meccanica, l'estrusione genera trucioli/rifiuti minimi.
  Gli scarti non utilizzati possono essere rifusi e reinseriti nel ciclo di produzione delle billette con una perdita minima.

Eccellente riciclabilità e sostenibilità

• L'alluminio è riciclabile all'infinito con solo ~5 % dell’energia necessaria per produrre alluminio primario dalla bauxite.
• Molte aziende di estrusione di alluminio operano con il riciclaggio dei rottami a circuito chiuso, riducendo l’impronta di carbonio e i costi delle materie prime.

Costo di attrezzaggio relativamente basso rispetto alla pressofusione per serie medie

• Mentre le matrici di estrusione hanno un costo iniziale significativo (US $ 2.500–$ 15.000+ a seconda della complessità),
  per volumi di produzione moderati (da migliaia a decine di migliaia di parti), l’estrusione dell’alluminio può essere più economica della pressofusione.

Opzioni di finitura superiori

• Le superfici estruse possono essere anodizzate per garantire una lunga durata, resistente alla corrosione, e finiture esteticamente gradevoli.
• Tolleranze strette (±0,15 mm) ridurre la necessità di lavorazioni secondarie o rettifica.

Limitazioni

Costo iniziale dello stampo per forme molto complesse

• Profili estremamente complessi possono richiedere matrici divise in più pezzi o rivestimenti specializzati (PER ESEMPIO., ceramica, Rivestimenti WC), facendo salire i costi degli stampi negli Stati Uniti $50,000.
• Per volumi ultra bassi (< 100 m di profilo), una configurazione personalizzata dello stampo potrebbe non essere giustificata.

Vincoli geometrici

• Spessore murale minimo: In genere 1.5 mm per leghe standard. Le caratteristiche più sottili aumentano il rischio di crepe superficiali, morire lacerandosi, o deformazione post-estrusione.
• Sezioni trasversali nettamente ridotte: Cambiamenti improvvisi nella sezione trasversale possono causare l'imballaggio metallico (sovraestrusione) o sottoestrusione; sono necessarie transizioni fluide e filetti generosi.

Difetti di superficie

• Se la manutenzione dello stampo scade, possono apparire “linee dello stampo” o “traverse” visibili, o se la pulizia della lega è scarsa.
• Inclusioni non metalliche o pellicole di ossido (da uno scarso controllo della lubrificazione) può causare imperfezioni superficiali difficili da mascherare, anche dopo l'anodizzazione.

Svantaggi specifici della lega

• Alcune leghe ad alta resistenza (7000, 2000 serie) sono più soggetti al cracking a caldo e richiedono controlli di processo estremamente rigorosi, il che aumenta sia i costi degli scarti che quelli degli utensili.
• La serie 6xxx a basso costo potrebbe non soddisfare le esigenze di temperatura elevata o di fatica estremamente elevata in alcune applicazioni aerospaziali o di difesa critiche.

8. Controllo di qualità e standard del settore

Standard rilevanti

• ASTM B221 (“Specifiche standard per barre estruse in alluminio e leghe di alluminio, Canne, Filo, Profili, e Tubi”):
  Definisce la composizione chimica, Requisiti di proprietà meccanica, e tolleranze dimensionali per varie designazioni e stati di lega/stato.
• IN 755/IN 12020: Standard europei per i profili in alluminio estruso: specificano le tolleranze per le dimensioni lineari e angolari, Qualità della superficie, e proprietà meccaniche.
• SOLO H4100: Standard giapponese che copre specifiche di prodotti estrusi simili.

Ispezione dimensionale

• Calibri e micrometri: Ispezione manuale per caratteristiche accessibili con strumenti manuali.
• Coordinare le macchine di misurazione (CMM): Scansione 3D ad alta precisione di profili complessi, soprattutto quando si verificano tolleranze e qualità complesse per applicazioni aerospaziali o automobilistiche.
• Scanner ottici: Gli scanner laser senza contatto possono confrontare rapidamente l'intera sezione trasversale con il modello CAD per rilevare deformazioni o usura dello stampo.

Test meccanici

• Testi di trazione: Coupon tagliati da pezzi estrusi per misurare la resistenza allo snervamento, resistenza alla trazione finale, e allungamento sia in direzione longitudinale che trasversale (può esistere anisotropia).
• Test di durezza: Test Rockwell o Vickers per confermare lo stato del temperamento, soprattutto per l'invecchiamento artificiale (T6) rispetto all’invecchiamento naturale (T4).
• Test di affaticamento: Occasionalmente richiesto per componenti strutturali critici (PER ESEMPIO., telai aerospaziali) per convalidare le prestazioni a lungo termine sotto carichi ciclici.

Valutazione della qualità della superficie

• Ispezione visiva: Controllo delle imperfezioni superficiali come le linee di estrusione, graffi, Film di ossido, o imperfezioni.
• Test di adesione del rivestimento: Per superfici anodizzate o verniciate, test standardizzati (PER ESEMPIO., Test su nastro ASTM D3359) garantire un legame adeguato.
• Test di corrosione: Spruzzo salino (ASTM B117) o test in camera umida per simulare l'esposizione all'aperto per applicazioni architettoniche o marine.

Certificazione e Tracciabilità

• Tracciabilità dei materiali: Ogni ciclo di estrusione è generalmente accompagnato da un certificato di prova del mulino, elencando la composizione chimica, temperare, Proprietà meccaniche, e risultati dei test.
• Iso 9001 / IATF 16949: Molti impianti di estrusione servono il settore automobilistico o aerospaziale
  Gli OEM operano secondo ISO 9001 (Gestione della qualità) o IATF 16949 (qualità automobilistica) sistemi per garantire la coerenza e la tracciabilità del processo.

9. Conclusione

L’estrusione dell’alluminio rappresenta una tecnologia fondamentale nella produzione moderna, consentendo la produzione efficiente di complessi, ad alta resistenza, profili leggeri in innumerevoli settori.

Forzando le billette riscaldate attraverso stampi su misura, gli estrusori possono raggiungere una notevole versatilità geometrica con uno spreco di materiale minimo.

Se abbinato a lavorazioni secondarie e trattamenti superficiali di alta qualità (Anodizzante, rivestimento in polvere), i profili estrusi garantiscono prestazioni meccaniche eccezionali, Resistenza alla corrosione, e fascino estetico.

I punti chiave includono:

• Selezione in lega: La serie 6000 rimane dominante per la sua forza equilibrata, estrudibilità, e potenziale di anodizzazione,
  mentre le leghe delle serie 7000 e 2000 soddisfano esigenze specifiche di elevata resistenza e fatica.
• Controllo del processo: Omogeneizzazione meticolosa della billetta, gestione della temperatura, design da morire,
  e le pratiche di lubrificazione sono essenziali per produrre estrusioni prive di difetti, soprattutto per rapporti di estrusione complessi o elevati.
• Pratica di progettazione: Aderendo alle linee guida geometriche (spessore minimo della parete, filetti, sezione uniforme) garantisce la precisione dimensionale ed evita deformazioni.
• Sostenibilità: La riciclabilità e il potenziale di alleggerimento dell’estrusione dell’alluminio lo rendono un fulcro delle strategie di riduzione del carbonio nei trasporti, costruzione, ed elettronica di consumo.
• Tendenze future: Innovazioni di processo emergenti (idrostatico, ultrasonico), leghe avanzate (nano-precipitati, Materiali classificati funzionalmente),
  e integrazione digitale (Industria 4.0, Profili “intelligenti” abilitati all’IoT) promettono di estendere le capacità dell’estrusione ben oltre i risultati odierni.

Poiché le industrie richiedono sempre più leggerezza, ad alte prestazioni, e soluzioni sostenibili, l’estrusione dell’alluminio continuerà ad evolversi,

guidato dalle continue innovazioni nella scienza dei materiali, tecnologia di processo, e la produzione digitale.

Rimanere al passo con questi sviluppi è fondamentale per ingegneri e progettisti che cercano di sfruttare tutto il potenziale dell’estrusione di alluminio nei prodotti e nelle infrastrutture di prossima generazione..

Scegli i servizi di estrusione di alluminio LangHe

LangHe sfrutta le sue attrezzature di estrusione all'avanguardia, ampio portafoglio di leghe, e comprovata esperienza nei processi per fornire soluzioni di estrusione di alluminio chiavi in ​​mano in un'ampia gamma di applicazioni.

dai componenti strutturali leggeri e automazione industriale ai dissipatori di calore ad alte prestazioni e finiture architettoniche.

Con un rigoroso controllo di qualità e opzioni di consegna flessibili, aiutiamo i nostri clienti a realizzare rapidamente un maggiore valore del prodotto.

Per maggiori dettagli tecnici o per richiedere campioni, per favore sentitevi liberi di farlo contattare il LangHe squadra tecnica.

 

FAQ

Quali tolleranze e dimensioni si possono ottenere nell'estrusione dell'alluminio?

• Dimensioni esterne: Tipicamente da ±0,15 mm a ±0,50 mm, a seconda dello spessore della parete e della lega.
• Dentro (Vuoto) Dimensioni: Generalmente da ±0,25 mm a ±1,0 mm.
• Rettilineità: Dopo lo stretching, i profili si incontrano spesso < 0.5 mm di deflessione al metro.
• Pareti più spesse e sezioni trasversali più semplici raggiungono più facilmente tolleranze più strette; pareti sottili (< 1.5 mm) oppure profili altamente complessi possono avere tolleranze più ampie e richiedere un controllo del processo più preciso.

Quali sono i trattamenti superficiali comuni per i profili in alluminio estruso?

• Anodizzazione: Crea uno strato di ossido durevole (5–25 µm) che migliora la resistenza alla corrosione, durezza, e consente la tintura a colori. Ideale per beni architettonici decorativi o di consumo.
• Verniciatura a polvere: Applicazione elettrostatica di polvere polimerica, poi curare. Fornisce uniforme, finitura durevole con eccellente resistenza ai graffi e agli agenti chimici.
• Vernice liquida (Pittura bagnata): Metodi a spruzzo o elettrostatici per esigenze specifiche di colore o struttura.
• Finiture meccaniche: Spazzolatura (grana lineare), lucidare (finitura specchio), sabbiatura/perlinatura (struttura opaca/satinata).
• Rivestimenti in PVDF (PER ESEMPIO., Kynar®): Rivestimenti ad alte prestazioni per elementi architettonici esterni con eccezionali raggi UV, chimico, e resistenza alle intemperie.