Aliuminio išspaudimas: Technikos, Lydiniai, ir programos

1. Įvadas

Aliuminio ekstruzija yra svarbus metalo formavimo procesas, leidžiantis gaminti sudėtingus skerspjūvio profilius, pasižyminčius dideliu matmenų tikslumu ir puikia paviršiaus apdaila.

Jis plačiai naudojamas nuo architektūrinių užuolaidų sienų ir langų rėmų iki automobilių konstrukcijų komponentų, aviacijos erdvės rėmai, elektroniniai aušintuvai, ir plataus vartojimo prekės.

Šis straipsnis pateikia išsamų, daugiapusis aliuminio ekstruzijos tyrimas, apimantis pagrindinius principus,

medžiagų pasirinkimas, Išsamūs proceso žingsniai, įrankių dizainas, mechaninės ir paviršiaus savybės, pagrindinės programos, Privalumai ir apribojimai, standartai, ir kokybės kontrolė.

2. Kas yra aliuminio ekstruzija?

Jo esmė, ekstruzija yra a plastinė deformacija procesas.

An aliuminis ruošinys (iš anksto pašildytas, cilindrinis aliuminio lydinio gabalas) dedamas į kamerą, ir hidraulinis cilindras taiko jėgą, kad išstumtų ruošinį per formos štampavimo angą.

Kadangi metalas spaudžiamas esant aukštam slėgiui, jis plastiškai teka aplink štampai kraštus, atsirandantis tolimojoje pusėje kaip ištisinis profilis, kurio skerspjūvis atitinka štampo apertūrą.

Šio proceso esmė yra tai, kad aliuminis takumo riba mažėja didėjant temperatūrai,

leidžia lengviau deformuotis aukštesnėje temperatūroje (paprastai 400–500 °C įprastiems aliuminio ekstruzijos lydiniams).

Kai ekstrudatas išeina iš štampavimo, ji išlaiko tikslią štampo formos geometriją, tik šiek tiek sumažėjęs skerspjūvis dėl štampavimo tarpo ir ruošinio susitraukimo aušinant.

3. Medžiagos ir lydiniai

Dažniausiai naudojami aliuminio lydiniai ekstruzijai

Nors grynas aliuminis (1100) galima išspausti, daugumai konstrukcinių ir didelio našumo programų reikalingos legiruotos rūšys.

The 6xxx serija (Al-mg-si) sudaro maždaug 70–75 % visų ekstruzinių profilių visame pasaulyje, dėl puikios jėgos balanso, atsparumas korozijai, ir išspaudimas.

Kitos reikšmingos serijos apima:

Pagrindinės medžiagų savybės, turinčios įtakos išspaudimui

• Srauto įtempis ir jautrumas temperatūrai: Jėga, reikalinga ruošiniui išspausti, priklauso nuo jo takumo įtempio ekstruzijos temperatūroje.
  Lydinius su mažesniu srauto įtempimu karštoje temperatūroje lengviau išspausti, bet gali paaukoti didžiausią jėgą.
• Darbo užgrūdinimas ir atsakas į amžių: Lydiniai, kurie gerai reaguoja į kritulius (amžiaus) grūdinimas (Pvz., 6061, 6063)
  gali būti gesinamas ekstruzijos būdu ir dirbtinai sendinamas (iki T5 arba T6 temperamento) pasiekti aukštų jėgų.
• Jautrumas įtrūkimams: Didelio stiprumo lydiniai (7000 serija, 2000 serija) yra labiau linkę į karštą įtrūkimą, nebent procesas yra griežtai kontroliuojamas (štampo dizainas, ruošinių homogenizavimas, ekstruzijos greitis).
• Grūdų struktūros kontrolė: Homogenizacija (ruošinio laikymas vidutinėje temperatūroje prieš aliuminio ekstruziją) padeda pašalinti dendritinę segregaciją, sumažinti įtrūkimą, ir pasiekti vienodas mechanines savybes.

4. Aliuminio lydinių ekstruzijos procesas

Ruošinio paruošimas ir pašildymas

Ruošinio medžiaga ir liejimas

• Aliuminio ruošiniai, naudojami ekstruzijai, paprastai gaminami naudojant tiesioginį atšaldymą (DC) liejimas arba nuolatinis liejimas.
  Įprasti lydiniai apima 6xxx seriją (Pvz., 6063, 6061, 6105) ir tam tikri 7xxx- arba 2xxx serijos klasės, kai reikia didesnio stiprumo.
• Prieš aliuminio ekstruziją, išlieti ruošiniai dažnai patiria a homogenizacija terminis apdorojimas (Pvz., 500–550 °C 6–12 valandų) sumažinti cheminę segregaciją ir ištirpinti mažai tirpstančias eutektines fazes.
  Homogenizacija suteikia vienodesnę mikrostruktūrą, sumažina karščio trūkumą (įtrūkimai karštosios deformacijos metu), ir pagerina bendrą išspaudimą.

Paviršiaus apžiūra ir apdirbimas

• Vieną kartą homogenizuoti, ruošiniai nuskaitomi, ar nėra paviršiaus defektų (įtrūkimai, oksido raukšlės, arba inkliuzai).
  Bet kokios matomos anomalijos gali būti apdorojamos mašina arba ruošinys atidedamas.
  Lygus, Oksidų neturintis paviršius padeda išvengti šlifavimo ar vietinio trinties įkaitimo, dėl kurio gali atsirasti įtrūkimų.

Pakaitinimas iki ekstruzijos temperatūros

• Ruošiniai dedami į ruošinių pakaitinimo krosnį, kur jie tolygiai pašildomi
  lydinio tikslinė ekstruzijos temperatūra (dažniausiai 400–520 °C daugumai 6xxx serijų, šiek tiek mažesnis 7xxx serijai, kad būtų išvengta per didelio grūdų augimo).
• Tikslus temperatūros valdymas (± 5 ° C.) yra labai svarbus. Jei ruošinys per šaltas, srauto įtempis didesnis, didinant reikalingą ekstruzijos jėgą ir rizikuojant atsirasti įtrūkimams.
  Jei per karšta, grūdų augimas arba prasidedantis žemos temperatūros eutektikos tirpimas gali susilpninti ruošinį.
• Ruošinio pašildymo laikas priklauso nuo skersmens ir sienelės storio.
  A 140 mm (5.5″) skersmens ruošiniui paprastai reikia 45–60 minučių gerai kalibruotoje krosnyje, kad būtų pasiekta vienoda temperatūra nuo šerdies iki paviršiaus.

Ekstruzijos preso sąranka ir ruošinio pakrovimas

Ekstruzijos presų tipai

• Hidraulinis tiesioginio tiekimo presas: Labiausiai paplitęs. Hidraulinis cilindras stumia ruošinį per stacionarų štampavimo mazgą.
  Įvertinta „tonažu“ (pavyzdžiui, 3000 tonų sveriantis presas gali generuoti ~3000 metrinių tonų jėgos).
• Netiesioginis (Atgal) Ekstruzijos presas: Štampas sumontuotas ant judančio cilindro, kuris įspaudžiamas į stacionarų ruošinių konteinerį.
  Trintis tarp ruošinio ir konteinerio beveik pašalinta, sumažinti reikiamą slėgį. Tokie presai dažnai būna mažesni (200– 1200 tonų) bet gali pasiekti didesnį ekstruzijos santykį.
• Hidrostatinis ekstruzijos presas: Ruošinys yra įdėtas į sandarią kamerą, užpildytą slėgio skysčiu (dažniausiai aliejus).
  Kadangi spauda taiko jėgą, skysčio slėgis tolygiai supa ruošinį, priverčiant jį tekėti per štampą.
  Šie specializuoti presai sumažina trintį ir leidžia išspausti trapius arba labai stiprius lydinius, nors ir didesnėmis kapitalo sąnaudomis.

Ruošinio pakrovimas ir centravimas

• Pakeliamas pašildytas ruošinys (dažnai naudojant viršutinį kraną arba automatinę sąskaitų pateikimo sistemą) ir įdėti į konteinerį.
• Centravimas/Išlygiavimas: Daugumoje šiuolaikinių įrenginių prie konteinerio angos naudojamas išlyginimo įtaisas arba nustatymo žiedas; ruošinys turi sėdėti viename lygyje su štampai, kad būtų išvengta ekscentriškumo.
  Netinkamai išlyginti ruošiniai gali mirtinai sugadinti štampelius arba sukelti nevienodus srauto modelius (dėl kurių atsiranda paviršiaus įtrūkimų arba matmenų netikslumų).

Manekeno bloko naudojimas / Tiltas mirti

• Į tiesioginė ekstruzija, yra trumpas „manekeno blokas“ (aukos įdėklas) dedamas tarp avino priekio ir ruošinio.
  Manekeno blokas apsaugo štampą nuo staigaus kalimo, jei ruošinio skersmuo yra šiek tiek mažesnis arba jei atsiranda nedidelis nesutapimas.
• Avinas pirmiausia susiliečia su manekeno bloku, kuri tada tolygiau perduoda jėgą ruošiniui.
  Į netiesioginė ekstruzija, pats avinas neša kauliuką, todėl nenaudojamas atskiras manekeno blokas.

Metalo srauto ir štampavimo sąveika

Ram Advancement ir slėgio didinimas

• Kai ruošinys yra vietoje, operatorius (arba CNC valdymo sistema) pradeda ekstruzijos taktą.
  Hidrauliniai alyvos siurbliai sukuria slėgį, kol cilindras pajuda į priekį, suspaudžiant ruošinį.
• Kaip avinas stumia, pakyla vidinis ruošinio slėgis. Tiesioginio ekstruzijos metu, trintis tarp ruošinio ir konteinerio sienelių išsklaido dalį energijos; netiesioginis arba hidrostatinis, trinties nuostoliai yra daug mažesni.

Įėjimo geometrija

• Įėjimo kampas: Įprastas štampas turi siaurėjančią įėjimo zoną (dažnai 20-30°) kuris nukreipia metalą iš didesnio ruošinio skerspjūvio į mažesnę profilio formą.
  Jei šis kampas yra per mažas, metalas gali susilankstyti arba gali įvykti srauto linijų „inversija“.; jei per kietas, metalas gali atsiskirti nuo štampo paviršiaus, sukelia turbulenciją ir paviršiaus bangavimą.
• Perkėlimas / Ruošinio zona: Kai profilis turi keletą ertmių arba sudėtingų įdubimų,
  štampo dizaineris sukurs „perkėlimo sekciją“, kad ruošinio metalas būtų padalintas į atskirus srautus, kurios vėliau vėl susijungia į galutinę formą.
  Tinkamas perkėlimas apsaugo nuo metalo maišymo problemų (vidiniai įtrūkimai, laminavimas).

Guolis (Žemė) Skyrius

• Po perkėlimo zonos, "guolio ilgis" (dar vadinama žeme) yra tiesioji, pastovus štampavimo skerspjūvis, kuris nustato matmenis ir kontroliuoja paviršiaus apdailą.
• Ilgis guolis paprastai yra 4–8 mm plonasienių 6xxx serijos ekstruzijų atveju;
  ilgesni guoliai padidina matmenų tikslumą, bet reikalauja didesnės ekstruzijos jėgos ir padidina trinties šilumą. Trumpi guoliai sumažina jėgą, bet paaukoja toleranciją.

Tepimas ir dengimas

• Plona plėvelė lubrikantas grafito arba keramikos pagrindu dedamas ant ruošinio įėjimo paviršiaus ir kartais konteinerio sienelių.
  Šis tepalas sumažina trintį, prailgina mirties gyvenimą, ir padeda evakuoti įstrigusį orą.
• Efektyvus tepimas yra ypač svarbus didelio santykio ekstruzijos atveju (> 50:1) arba sunkiai išspaudžiamiems lydiniams (pavyzdžiui, 7000 serijos).
• Kai kurie štampų paviršiai yra padengti dilimui atspariais sluoksniais (Pvz., volframo karbido purškalas, nikelio aliuminidas) sumažinti štampuoto metalo dulkes ir eroziją.

Trintis ir šilumos generavimas

• Metalui tekant per štampą, trintis tarp aliuminio ir štampo paviršių sukuria šilumą, akimirksniu pakeliant metalo temperatūrą 20–50 °C virš ruošinio temperatūros.
  Per didelis temperatūros padidėjimas gali sukelti grūdų rupėjimą, paviršiaus plyšimas, arba miršta nuobodus.
• Netiesioginis ir hidrostatinis ekstruzija žymiai sumažina trinties šilumą ruošinio / konteinerio sąsajoje, leidžia pasiekti didesnius ekstruzijos santykius su mažesne šilumos įvestimi.

Ekstruzijos metodų variantai

Tiesioginis (Įprastas) Išspaudimas

• Sąranka: Antgalis yra pritvirtintas prie varžtais pritvirtinto bato konteinerio priekyje. Avinas (per manekeno bloką) stumia ruošinį į priekį, kad metalas tekėtų per stacionarią štampą.
• Privalumai: Paprastesnis štampų išlyginimas ir pakrovimas; paprastas įrankis; paplitusi daugelyje didelių ekstruzijos presų.
• Apribojimai: Trintis tarp ruošinio ir konteinerio sienelių gali būti didelė (20–70 % viso ekstruzijos slėgio),
  reikalaujantis galingesnio preso tam tikram ekstruzijos santykiui. Didesnė trintis taip pat padidina štampo susidėvėjimą.

Netiesioginis (Atgal) Išspaudimas

• Sąranka: Štampas sumontuotas ant avino priekio. Kai avinas patenka į konteinerį, ruošinys lieka statinis, ir metalas teka atgal per štampą į ekstruzijos laukus.
• Privalumai: Praktiškai jokios talpyklos / ruošinio trinties, kuris sumažina reikiamą cilindro slėgį (kartais iki 20-40 val %).
  Nes trintis maža, labiau įmanoma išspausti trapius arba plonasienius lydinius.
• Apribojimai: Ant cilindro turi būti sumontuotas štampas, todėl cilindro anga turi būti tuščiavidurė arba specialiai sukonfigūruota; padidėja bendras įrankių sudėtingumas.
  Sąrankos laikas gali būti ilgesnis, o kai kurių presų štampų keitimas užima daugiau laiko.

Hidrostatinė ekstruzija

• Sąranka: Ruošinys yra apsuptas skysčio (Pvz., aliejus) uždaroje kameroje.
  Kadangi presas suspaudžia skystį, slėgis tolygiai taikomas aplink ruošinio perimetrą, verčiant jį per štampą prie kameros išėjimo.
• Privalumai: Trintis tiek ant štampavimo, tiek prie konteinerio sienelių yra beveik nulinė – tai leidžia pasiekti itin aukštus ekstruzijos santykius (dažnai > 100:1)
  ir didelio stiprumo ar kitaip sudėtingų lydinių formavimas (Pvz., tam tikros 7xxx arba 5xxx klasės) be įtrūkimo.
  Paviršiaus apdaila paprastai yra geresnė, su labai mažu paviršiaus plyšimu.
• Apribojimai: Įrangos kaina yra labai didelė. Esant aukštam slėgiui, kameros turi būti patikimai sandarios; bet koks skysčio nutekėjimas gali sukelti pavojų saugai.
  Didelėse atkarpose pralaidumas yra mažesnis, todėl hidrostatinė ekstruzija dažniausiai skirta mažesnio skerspjūvio strypams, laidai, arba specialūs profiliai.

Aušinimas ir gesinimas

Užgesinimo tikslas

• Dauguma termiškai apdorojamų aliuminio lydinių (Pvz., 6xxx serija, 7xxx serija) pasikliaukite greitu aušinimu (gesinimas) iš karto po ekstruzijos, kad „užfiksuotų“ persotintą kietą tirpalą.
  Vėliau, dirbtinis ar natūralus senėjimas sukels stiprėjimo fazes.
• Gesinimas taip pat apsaugo nuo pernelyg didelio grūdelių augimo lydiniuose, kurie sutirštės esant aukštesnei temperatūrai.

Aušinimo būdai

• Vandens gesinimo vonia: Labiausiai paplitęs požiūris. Kai karštas ekstrudatas išeina iš matricos, jis patenka tiesiai į vandens vonią (gylis ~150–200 mm).
  Srauto greitis ir vonios temperatūra (dažnai 60–80 °C) yra valdomi taip, kad profilis tolygiai vėstų.
• Purškiamas gesinimas: Aukšto slėgio purkštukai purškia vandenį (kartais su oru) į profilį. Idealiai tinka sudėtingiems skerspjūviams, kur tam tikros tuščiavidurės sekcijos gali sulaikyti vandenį, jei jos būtų tiesiog panardintos.
• Oro aušinimas / Priverstinis oras: Naudojamas tik lydiniams, kuriuose greitas gesinimas nėra labai svarbus (Pvz., 6063 jei T4 nuotaika yra priimtina).
  Taip pat gali būti naudojama kaip „išankstinė vėsinimo“ zona prieš gesinant vandeniu, siekiant sumažinti šiluminį šoką.
• Kombinuotas gesinimas: Kai kurie augalai naudoja pradinę priverstinio oro stadiją (atvėsti nuo 500 °C iki ~250 °C), po to purškiamas vanduo arba panardinamas.
  Šis laipsniškas metodas sumažina labai ilgų arba storų profilių deformaciją.

Šiluminio šoko išvengimas

• Panardinant a 500 °C aliuminio profilį staigiai į 20 °C vanduo gali sukelti tempimo įtempius aušintuvo išorėje ir gniuždymo įtempius viduje.
  Jei aušinimas yra per daug agresyvus, profilis gali įtrūkti arba deformuotis.
• Tinkamas purkštukų išdėstymas, srauto greičio reguliavimas, ir vandens temperatūros kontrolė užtikrina vienodą aušinimo greitį ir sumažina vietinės įtampos koncentraciją.

Tempimas ir tiesinimas po ekstruzijos

Liekamoji įtampa ir profilio deformacija

• Kai ekstruzinis profilis atvėsta, netolygus susitraukimas (ypač ilguose arba asimetriškuose skerspjūviuose) gali sukelti nusilenkimą ar susisukimą.
  Šie iškraipymai turi būti ištaisyti, kad atitiktų tiesumo leistinus nuokrypius (ASTM B221, Į 755).

Tempimo mašinos

• Tipiška tempimo operacija:

• • Vienas profilio galas yra prispaustas, o kitas pritvirtintas prie hidraulinio (arba mechaninis) traukiklis.
  • Profilis pailgas (4–5 % savo ilgio) taikant valdomą tempimo jėgą.
  • Tiesaus krašto tvirtinimas išlaiko profilį vietoje, laikykite jį tiesiai, kai esate įtemptas.
  • Kartą palaikytas įtampa, profilis atleidžiamas ir leidžiama šiek tiek „atsisukti“.; nes tempimo metu medžiaga pasidavė, jis išlaiko tiesesnę formą nei anksčiau.

• Ciklo laikas: Tempimas paprastai įvyksta per kelias minutes po gesinimo, prieš reikšmingą grūdų stabilizavimą.
  Profiliai trumpesni nei 6 m gali būti ištemptas vientisas; ilgesni profiliai (iki 12 m ar daugiau) yra sujungti arba tvarkomi nuosekliai segmentais.

Tik tiesinimas

• Kai kuriems storiems, didelio tvirtumo profiliai, lengvesnis tiesinimo įtaisas (Pvz., mechaninis presas arba išlyginimo mašina) gali būti naudojamas be žymesnio tempimo pailgėjimo.
  Tačiau, plonasienėms arba labai asimetriškoms formoms, pageidautina, kad būtų galima visiškai ištempti, kad būtų išvengta problemų.

Senėjimas ir grūdinimas

Termiškai apdorojamas vs. Neapsaugoti apdorojami lydiniai

• Šilumos apdorojami lydiniai (Pvz., 6000-serija, 7000-serija, kai kurios 2000 serijos) įgyti jėgų kietėjant krituliams.
  Greitas gesinimas po ekstruzijos sukuria persotintą kietą tirpalą;
  vėlesnis senėjimas (arba kambario temperatūroje, arba aukštesnėje temperatūroje) iššaukia stiprinimo fazes (Mg₂Si 6xxx, η′/η 7xxx).
• Neapsaugoti apdorojami lydiniai (Pvz., 1xxx ir dauguma 5xxx lydinių) pasikliauti darbo grūdinimu (H nuotaikos).
  Po ekstruzijos, jie paprastai yra kontroliuojami aušinimo, tačiau norint pasiekti maksimalų stiprumą, vėlesnio dirbtinio sendinimo nereikia.

Dažni temperamentai

• T4 temperamentas (Natūralus senėjimas): Išspaustas profilis atšaldomas ir laikomas kambario temperatūroje dienas ar savaites.
  Tinka ten, kur vidutinio stiprumo (~70–80 % iš T6) yra priimtina.
• T5 temperamentas (dirbtinis senėjimas be tirpalo): Išspaustas profilis nedelsiant atšaldomas (gesinimas) ir tada įdėti į sendinimo orkaitę (Pvz., 160–175 °C ~6–10 val).
  Atneša didesnį stiprumą nei T4, bet mažesnis nei T6.
• T6 nuotaika (sprendinių + dirbtinis senėjimas): Profilis yra termiškai apdorotas tirpalu (Pvz., ~530 °C 1–2 val), gesintas, o paskui dirbtinai pagyvenęs (Pvz., 160–180 °C 8–12 valandų).
  Sukuria didžiausią stiprumą 6xxx serijai (Pvz., 6061-T6) arba 7xxx serija (Pvz., 7075-T6) išspaudimas.

Praktiniai svarstymai

• Daugelis ekstruzijos namų siūlo T5 kaip standartinę in-line paslaugą, nes išvengiama atskiros tirpinimo krosnies..
  Labai dideliems arba sudėtingiems profiliams, tirpinimas po ekstruzijos (pasiekti T6) gali būti atliekama tam skirtoje periodinėje krosnyje po to, kai visi ilgiai buvo supjaustyti iki galutinio dydžio.
• Per didelis senėjimas (per ilgai laikymas aukštoje temperatūroje arba per aukštoje temperatūroje) gali sumažinti pailgėjimą arba sukelti nepageidaujamą nuosėdų grubumą, mažinantis kietumą.

Tiesioginis vs. Netiesioginis vs. Hidrostatinis: Lyginamosios pastabos

5. Antrinės operacijos ir paviršiaus apdaila

Kai neapdoroti ekstruziniai profiliai supjaustomi iki ilgio ir ištempiami, daugeliui pritaikymų reikalingas antrinis apdirbimas arba estetinė apdaila.

Pjaustymas į ilgį

• Skraidantys pjovimo pjūklai: Linijinės pjovimo stotys, atitinkančios ekstruzijos greitį – užtikrina nuolatinį veikimą nestabdant ekstruzijos preso.
• Neprisijungus nupjauti pjūklai: Rankiniai arba automatiniai juostiniai pjūklai arba diskiniai pjūklai, naudojami po ekstruzijos pjovimo profiliams iki kliento nurodyto ilgio.

Apdirbimo ir gręžimo operacijos

• CNC frezavimas, Gręžimas, ir bakstelėjimas: Norėdami sukurti skyles, laiko tarpsniai, arba sudėtingos funkcijos.
  Aliuminio apdirbamumas užtikrina didelį pastūmą ir ilgą įrankio tarnavimo laiką, jei naudojama tinkama įrankio geometrija ir pjovimo skysčiai.
• Frezavimo T formos grioveliai arba individualizuotos Re-Entrant funkcijos: Kartais reikalaujama, kai štampavimo kaina arba geometrijos apribojimai draudžia tiesioginį tam tikrų savybių išspaudimą.

Paviršiaus procedūros

Anodavimas

• Sukuria valdomą, akytasis oksido sluoksnis (tipinis storis 5–25 µm).
• Pagerina atsparumą korozijai, Paviršiaus kietumas, ir estetinė išvaizda.
• Leidžia vėliau dažyti (spalvinimas) ar sandarinimas (padidintas atsparumas dilimui).

Miltelių danga

• Termoreaktyvūs polimeriniai milteliai yra naudojami elektrostatiniu būdu ir kietinami (180–200 ° C.).
• Suteikia uniformą, patvari apdaila su puikiu atsparumu įbrėžimams ir cheminėms medžiagoms.
• Galimos praktiškai neribotos spalvos ir tekstūros.

Skystas tapyba (Šlapias paltas)

• Įprastos purškimo arba elektrostatinės dažų linijos.
• Labiau pažeidžiamas drožlių nei miltelinis dažymas, bet dažnai pasirenkamas sudėtingiems spalvų mišiniams arba ypač lygioms dangoms.

Mechaninė apdaila

• Šepetys: Sukuria nuoseklų linijinį grūdėtumą – populiarų architektūriniams turėklams ir prietaisų apdailai.
• Poliravimas/Buringimas: Pasiekiama veidrodinė apdaila – dažniausiai naudojama dekoratyviniams darbams.
• Smėliavimas arba Karoliukų sprogimas: Suteikia vienodą matinę arba satininę tekstūrą – dažnai tepama prieš dažymą, siekiant pagerinti sukibimą.

Specializuotos dangos

• PVDF (Polivinilideno fluoridas) Dangos: Dažnai naudojamas išorės architektūros elementams (<0.3 mm storis).
  PVDF užtikrina išskirtinį atsparumą UV spinduliams, spalvos išlaikymas, ir atsparumas oro sąlygoms.
• Milteliniu būdu padengta raukšlėta arba raukšlėta apdaila: Suteikite tekstūruotą išvaizdą pramoniniam ar dekoratyviniam naudojimui.

6. Pagrindiniai aliuminio ekstruzijos pramoniniai pritaikymai

Statybos ir architektūros sistemos

• Lango ir durų rėmai: Presuoti 6063‐T5/T6 profiliai su integruotais terminiais pertraukomis, drenažo kanalai, ir oro ruoniai.
• Užuolaidų sienos ir fasado komponentai: Sudėtingi statramsčiai ir skersiniai, skirti tiksliai pritaikyti, didelė vėjo apkrova, ir šiluminis našumas.
• Struktūrinis įrėminimas: Modulinės turėklų sistemos, baldakimo atramos statramsčiai, užuolaidų rėmeliai.
• Saulės energijos montavimo konstrukcijos: Lengvi lentynų bėgeliai ir tvirtinimo kronšteinai.

Automobiliai ir transportas

• Važiuoklė ir rėmo elementai: Išspaustos smūgio sijos, buferių sutvirtinimai, pakabos komponentai – visi naudojami didelio stiprumo 6005A arba 6061 lydiniai, kad atitiktų atsparumo smūgiams ir svorio tikslus.
• Stogo bėgiai, Durų slenksčiai, ir kėbulo bagetai: Ekstruzijos, užtikrinančios tiek estetinę, tiek struktūrinę funkciją.
• Šilumokaičiai ir radiatoriai: Variklio alyvos aušintuvai, Kintamosios srovės garintuvai, ir kondensatorių antgaliai, pagaminti išspaudžiant specializuotus 6000 serijos arba 1xxx serijos lydinius.

Aviacijos ir kosmoso

• Sparno šonkauliai, Fiuzeliažo stygos, ir Longerons: 6000‐ ir 7000 serijos lydiniai, išspausti iki griežtų matmenų leistinų nuokrypių, tada grūdintas iki T6 arba T651.
• Interjero kabinos komponentai: Viršutinės šiukšliadėžės, sėdynių takeliai, langų rėmai – dažnai padengti arba anoduoti dėl estetikos ir atsparumo dilimui.
• važiuoklės komponentai: Kai kuriuose komponentuose, pvz., sukimo momento vamzdeliuose ar varančiojo veleno korpusuose, naudojami ekstruziniai profiliai, kad būtų užtikrintas lengvas stiprumas.

Elektronika ir šilumos mainai

• Aušintuvai, skirti galios elektronikai: Išspaustas 6063 arba 6061 profiliai, pasižymintys sudėtinga pelekų geometrija ir dideliu paviršiaus plotu.
• LED šviestuvai: Ekstruzijos, užtikrinančios konstrukcinį montavimą ir šilumos valdymą, dažnai su integruotais kanalais LED juostelėms ir laidams.
• Transformatorių ir magistralių korpusai: Gryno aliuminio ekstruzijos arba laminuoti „aliuminio šerdies/variu dengti“ profiliai energijos paskirstymui.

Vartojimo produktai ir baldai

• Sporto prekės: Dviračių rėmai (6016, 6061 lydiniai), kopėčių bėgiai, palapinių stulpai.
• Vitrinos ir lentynos: Moduliniai ekstruziniai rėmai mažmeninės prekybos įrangai, prekybinių parodų stendai, ir parodų stendai.
• Baldų komponentai: Stalo kojos, kėdžių rėmai, stalčių slankikliai - dažnai anoduojami interjero estetikai.

Pramonės mašinos ir automatika

• Mašinų rėmai ir apsauga: 30×30 mm iki 80×80 mm moduliniai profiliai (remiantis 6063 arba 6105) su T formos išpjovomis, kad būtų lengva montuoti plokštes, Jutikliai, Konvejeriai.
• Konvejerio bėgiai ir linijiniai judesio kreiptuvai: Ekstruziniai kreiptuvai su integruotais rutulinių guolių bėgiais, įgalinantis kompaktišką, tikslios tiesinės sistemos.
• Apsauginės tvoros ir apsauginiai barjerai: Lengvas, perkonfigūruojamos plokštės, atitinkančios pramoninės saugos standartus (ISO 14120, OSHA).

7. Aliuminio ekstruzijos privalumai ir apribojimai

Privalumai

Dizaino lankstumas ir sudėtingi skerspjūviai

• Ekstruzija leidžia sukurti sudėtingas tuščiavidures dalis, kelių kamerų profiliai,
  ir integruoti kanalai (Pvz., laidų kanalai, tarpiklių grioveliai) tai būtų sudėtinga arba brangu naudojant kitus metodus.
• Nebrangus štampų konstrukcijos modifikavimas leidžia palyginti greitai pakartoti profilio geometriją.

Didelis medžiagų panaudojimas

• Palyginti su frezavimu iš plokštės arba kalimo ir apdirbimo, ekstruzija sukuria minimalų drožlių / atliekų kiekį.
  Nepanaudotą laužą galima pakartotinai išlydyti ir grąžinti į ruošinių gamybos kilpą su minimaliais nuostoliais.

Puikus perdirbamumas ir tvarumas

• Aliuminis yra be galo perdirbamas, tik ~5 % energijos, reikalingos pirminiam aliuminiui gaminti iš boksito.
• Daugelis aliuminio ekstruzijos įmonių vykdo uždaro ciklo laužo perdirbimą, sumažinti anglies pėdsaką ir žaliavų sąnaudas.

Santykinai mažos įrankių sąnaudos, palyginti su liejimu vidutiniams važiavimams

• Nors ekstruzijos štampai turi didelių išankstinių išlaidų (2500–15 000+ USD, priklausomai nuo sudėtingumo),
  vidutinio dydžio gamybos apimtims (nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių dalių), aliuminio ekstruzija gali būti ekonomiškesnė nei liejimas.

Puikios apdailos parinktys

• Ekstruzuoti paviršiai gali būti anoduoti, kad būtų patvarūs, atsparus korozijai, ir estetiškai patraukli apdaila.
• Griežtos nuokrypiai (±0,15 mm) sumažinti antrinio apdirbimo ar šlifavimo poreikį.

Apribojimai

Pradinė štampavimo kaina labai sudėtingoms formoms

• Itin sudėtingiems profiliams gali prireikti kelių dalių suskaidomų štampų arba specialių dangų (Pvz., keramika, WC dangos), vairavimo mirtis kainuoja daugiau nei JAV $50,000.
• Itin mažiems garsams (< 100 m profilio), pasirinktinė štampo sąranka gali būti nepateisinama.

Geometriniai apribojimai

• Minimalus sienos storis: Paprastai 1.5 mm standartiniams lydiniams. Plonesnės savybės padidina paviršiaus įtrūkimų riziką, mirti plyšęs, arba deformacija po ekstruzijos.
• Smarkiai sumažinti skerspjūviai: Staigūs skerspjūvio pokyčiai gali sukelti metalinį sandariklį (per didelis išspaudimas) arba nepakankamas išspaudimas; reikalingi sklandūs perėjimai ir dosni filė.

Paviršiaus defektai

• Jei štampų priežiūra nutrūksta, gali atsirasti matomų „štampų linijų“ arba „stringerių“., arba jei lydinio švara prasta.
• Nemetaliniai intarpai arba oksidų plėvelės (dėl prastos tepimo kontrolės) gali atsirasti paviršiaus dėmių, kurias sunku užmaskuoti, net ir po anodavimo.

Lydiniams būdingi trūkumai

• Kai kurie didelio stiprumo lydiniai (7000, 2000 serija) yra labiau linkę į karštą įtrūkimą ir reikalauja itin griežtos proceso kontrolės, dėl to padidėja ir laužo, ir įrankių sąnaudos.
• Mažesnės kainos 6xxx serija gali neatitikti aukštos temperatūros arba ypač didelio nuovargio reikalavimų kai kuriose svarbiose aviacijos ir gynybos srityse.

8. Kokybės kontrolės ir pramonės standartai

Atitinkami standartai

• ASTM B221 („Standartinė aliuminio ir aliuminio lydinio ekstruzinių strypų specifikacija, Strypai, Viela, Profiliai, ir vamzdžiai“):
  Apibrėžia cheminę sudėtį, Mechaninio turto reikalavimai, ir įvairių lydinio / temperatūrų žymenų ir temperatūrų matmenų tolerancijos.
• Į 755/Į 12020: Europos standartai ekstruziniams aliuminio profiliams – nurodo linijinių ir kampinių matmenų leistinus nuokrypius, Paviršiaus kokybė, ir mechaninės savybės.
• TIK H4100: Japonijos standartas, apimantis panašias ekstruzinio gaminio specifikacijas.

Matmenų tikrinimas

• Suportai ir mikrometrai: Rankinis funkcijų, pasiekiamų naudojant rankinius įrankius, patikra.
• Koordinačių matavimo mašinos (Cmm): Didelio tikslumo 3D sudėtingų profilių nuskaitymas, ypač tikrinant sudėtingus leistinus nuokrypius ir kokybę aviacijos ir kosmoso srityse.
• Optiniai skaitytuvai: Nekontaktiniai lazeriniai skaitytuvai gali greitai palyginti visą skerspjūvį su CAD modeliu, kad aptiktų deformaciją ar štampų susidėvėjimą.

Mechaninis bandymas

• Tempimo bandymai: Kuponai, supjaustyti iš ekstruzinių gabalų, kad būtų galima išmatuoti takumo ribą, didžiausias tempiamasis stiprumas, ir pailgėjimas tiek išilgine, tiek skersine kryptimis (anizotropija gali egzistuoti).
• Kietumo tikrinimas: Rokvelo arba Vickerso testai, siekiant patvirtinti nuotaikos būklę, ypač dirbtiniam senėjimui (T6) prieš natūralų senėjimą (T4).
• Nuovargio bandymas: Kartais reikalingas svarbiems konstrukciniams komponentams (Pvz., aviacijos erdvės rėmai) patvirtinti ilgalaikį veikimą esant ciklinėms apkrovoms.

Paviršiaus kokybės įvertinimas

• Vaizdinis patikrinimas: Patikrinimas, ar nėra paviršiaus dėmių, pvz., ekstruzijos linijų, įbrėžimai, Oksido plėvelės, arba dėmės.
• Dangos sukibimo bandymas: Anoduotiems arba dažytiems paviršiams, standartizuoti testai (Pvz., ASTM D3359 juostos testas) užtikrinti tinkamą sukibimą.
• Korozijos bandymai: Druskos purškiklis (ASTM B117) arba drėgmės kameros bandymai, siekiant imituoti lauko poveikį architektūriniams ar jūriniams tikslams.

Sertifikavimas ir atsekamumas

• Medžiagos atsekamumas: Kiekvieną ekstruzijos eigą paprastai lydi malūno bandymo sertifikatas, cheminės sudėties sąrašas, nuotaika, Mechaninės savybės, ir bandymų rezultatus.
• ISO 9001 / IATF 16949: Daugelis ekstruzijos įrenginių, skirtų automobilių ar kosmoso pramonei
  OĮG veikia pagal ISO 9001 (Kokybės vadyba) arba IATF 16949 (automobilių kokybė) sistemos, užtikrinančios proceso nuoseklumą ir atsekamumą.

9. Išvada

Aliuminio ekstruzija yra kertinė šiuolaikinės gamybos technologija, leidžiantis efektyviai gaminti kompleksą, aukšto stiprumo, lengvi profiliai daugelyje pramonės šakų.

Priverčiant šildomus ruošinius per pritaikytus štampus, ekstruderiai gali pasiekti nepaprastą geometrinį universalumą su minimaliomis medžiagų atliekomis.

Kartu su antriniu apdirbimu ir aukštos kokybės paviršiaus apdorojimu (Anodavimas, miltelių danga), ekstruziniai profiliai užtikrina puikų mechaninį veikimą, atsparumas korozijai, ir estetinis patrauklumas.

Pagrindiniai išsinešti produktai apima:

• Lydinio pasirinkimas: 6000 serija išlieka dominuojanti dėl savo subalansuotos jėgos, išspaudžiamumas, ir anodavimo potencialas,
  o 7000 serijos ir 2000 serijos lydiniai atitinka specialius didelio stiprumo ir nuovargio reikalavimus.
• Proceso valdymas: Kruopštus ruošinių homogenizavimas, temperatūros valdymas, štampo dizainas,
  ir tepimo praktikos yra būtinos norint pagaminti išspaudas be defektų, ypač sudėtingiems arba dideliems ekstruzijos santykiams.
• Dizaino praktika: Geometrinių gairių laikymasis (minimalus sienelės storis, filė, vienodas skyrius) užtikrina matmenų tikslumą ir išvengia deformacijų.
• Tvarumas: Aliuminio ekstruzijos perdirbamumas ir lengvumo potencialas yra vienas iš svarbiausių transporto priemonių anglies dioksido mažinimo strategijų., statyba, ir vartojimo elektronika.
• Ateities tendencijos: Naujos proceso naujovės (hidrostatinis, ultragarsinis), Išplėstiniai lydiniai (nano-nuosėdos, Funkciškai rūšiuotos medžiagos),
  ir skaitmeninė integracija (Pramonė 4.0, „IoT“ įgalinti „protingi“ profiliai) žada išplėsti ekstruzijos galimybes gerokai daugiau nei šiandieniniai pasiekimai.

Kadangi pramonės šakos vis labiau reikalauja lengvo, Aukštos kokybės, ir tvarūs sprendimai, aliuminio ekstruzija toliau vystysis,

skatinama nuolatinių medžiagų mokslo naujovių, proceso technologija, ir skaitmeninė gamyba.

Inžinieriams ir dizaineriams, norintiems panaudoti visą aliuminio ekstruzijos potencialą naujos kartos gaminiuose ir infrastruktūroje, labai svarbu neatsilikti nuo šių pokyčių..

Pasirinkite LangHe aliuminio išspaudimo paslaugas

Langhe naudoja savo moderniausią ekstruzijos įrangą, platus lydinių portfelis, ir įrodyta procesų patirtis, leidžianti pristatyti galutinius aliuminio ekstruzijos sprendimus įvairiose srityse.

nuo lengvų konstrukcinių komponentų ir pramoninės automatikos iki didelio našumo šilumos šalintuvų ir architektūrinės apdailos.

Su griežta kokybės kontrole ir lanksčiomis pristatymo galimybėmis, padedame savo klientams greitai suvokti padidintą produkto vertę.

Norėdami gauti daugiau techninės informacijos arba paprašyti pavyzdžių, prašome nedvejodami susisiekite su LangHe techninė komanda.

 

DUK

Kokius leistinus nuokrypius ir matmenis galima pasiekti aliuminio ekstruzijoje?

• Išoriniai matmenys: Paprastai nuo ±0,15 mm iki ±0,50 mm, priklausomai nuo sienelės storio ir lydinio.
• Viduje (Tuščiavidurė) Matmenys: Paprastai nuo ±0,25 mm iki ±1,0 mm.
• Tiesumas: Po tempimo, profiliai dažnai susitinka < 0.5 mm įlinkis vienam metrui.
• Storesnėmis sienomis ir paprastesniu skerspjūviu lengviau pasiekiami griežtesni leistini nuokrypiai; Plonos sienos (< 1.5 mm) arba labai sudėtingi profiliai gali turėti didesnius nuokrypius ir reikalauti tikslesnio proceso valdymo.

Kokie yra įprasti ekstruzinio aliuminio profilių paviršiaus apdorojimo būdai?

• Anodavimas: Sukuria patvarų oksido sluoksnį (5–25 µm) kuris pagerina atsparumą korozijai, kietumas, ir leidžia dažyti spalva. Idealiai tinka dekoratyvinėms architektūrinėms ar plataus vartojimo prekėms.
• Miltelių danga: Elektrostatinis polimerinių miltelių panaudojimas, tada gydo. Suteikia uniformą, patvari apdaila, puikiai atspari įbrėžimams ir cheminėms medžiagoms.
• Skysti dažai (Drėgnas dažymas): Purškimo arba elektrostatiniai metodai pagal specialius spalvos ar tekstūros reikalavimus.
• Mechaninė apdaila: Šepetys (linijinis grūdelis), poliravimas (Veidrodinis apdaila), smėliavimas / karoliukų pūtimas (matinė/satino tekstūra).
• PVDF dangos (Pvz., Kynaras®): Aukštos kokybės išorės architektūrinių elementų dangos su išskirtiniu UV spinduliu, Cheminė, ir pasipriešinimas oro sąlygoms.