Alumīnija ekstrūzija: Paņēmieni, Sakausējumi, un pieteikumi

1. Ievads

Alumīnija ekstrūzija ir būtisks metāla formēšanas process, kas ļauj ražot sarežģītus šķērsgriezuma profilus ar augstu izmēru precizitāti un izcilu virsmas apdari.

Tā plašā pielietojuma diapazons ir no arhitektūras aizkaru sienām un logu rāmjiem līdz automobiļu konstrukciju komponentiem, kosmosa rāmji, elektronikas siltuma izlietnes, un patēriņa preces.

Šis raksts sniedz padziļinātu, alumīnija ekstrūzijas daudzpusīga izpēte, kas aptver pamatprincipus,

materiālu izvēle, Detalizētas procesa darbības, instrumentu dizains, mehāniskās un virsmas īpašības, galvenie pielietojumi, priekšrocības un ierobežojumi, standarti, un kvalitātes kontrole.

2. Kas ir alumīnija ekstrūzija?

Tā kodolā, ekstrūzija ir a plastiskā deformācija apstrādāt.

Tāds alumīnijs sagatavot (iepriekš uzsildīts, cilindrisks alumīnija sakausējuma gabals) tiek ievietots kamerā, un hidrauliskais cilindrs pieliek spēku, lai izspiestu sagatavi cauri formas atverei.

Tā kā metāls tiek izspiests zem augsta spiediena, tas plastiski plūst ap matricas malām, kas parādās tālākajā pusē kā nepārtraukts profils, kura šķērsgriezums atbilst matricas apertūrai.

Galvenais šajā procesā ir fakts, ka alumīnijs tecēšanas robeža samazinās, palielinoties temperatūrai,

ļaujot tai vieglāk deformēties paaugstinātā temperatūrā (parasti 400–500 °C parastajiem alumīnija ekstrūzijas sakausējumiem).

Kad ekstrudāts iziet no formas, tas saglabā precīzu formas ģeometriju, ar tikai nelielu šķērsgriezuma samazināšanos, pateicoties die klīrensam un sagataves saraušanai pēc atdzesēšanas.

3. Materiāli un sakausējumi

Ekstrūzijai plaši izmantotie alumīnija sakausējumi

Lai gan tīrs alumīnijs (1100) var izspiest, lielākajai daļai strukturālo un augstas veiktspējas lietojumu ir nepieciešamas leģētas kategorijas.

Līdz 6XXX sērija (Al-Mg-Si) ir aptuveni 70–75 % no visiem ekstrudētajiem profiliem visā pasaulē, pateicoties lieliskajam spēka līdzsvaram, izturība pret koroziju, un ekstuldabilitāte.

Citas nozīmīgas sērijas ietver:

Galvenās materiāla īpašības, kas ietekmē ekstrudējamību

• Plūsmas stress un temperatūras jutība: Spēks, kas nepieciešams sagataves izspiešanai, ir atkarīgs no tā tecēšanas sprieguma ekstrūzijas temperatūrā.
  Sakausējumus ar zemāku plūsmas spriegumu karstā temperatūrā ir vieglāk izspiest, bet var upurēt maksimālo spēku.
• Darba rūdījums un reakcija uz vecumu: Sakausējumi, kas labi reaģē uz nokrišņiem (vecums) sacietēšana (Piem., 6061, 6063)
  var dzēst ar ekstrūzijas palīdzību un pēc tam mākslīgi novecot (līdz T5 vai T6 temperamentam) lai sasniegtu paaugstinātas stiprās puses.
• Jutība pret plaisām: Augstas stiprības sakausējumi (7000 sērija, 2000 sērija) ir vairāk pakļauti karstai plaisāšanai, ja vien process netiek stingri kontrolēts (die dizains, sagatavju homogenizācija, ekstrūzijas ātrums).
• Graudu struktūras kontrole: Homogenizācija (sagataves turēšana vidējā temperatūrā pirms alumīnija ekstrūzijas) palīdz novērst dendrītu segregāciju, samazināt plaisāšanu, un panākt vienādas mehāniskās īpašības.

4. Alumīnija sakausējumu ekstrūzijas process

Sagatavju sagatavošana un uzsildīšana

Sagatavju materiāls un liešana

• Ekstrūzijai izmantotie alumīnija sagataves parasti nāk no tiešās atdzesēšanas (Līdzcilvēks) liešana vai nepārtraukta liešana.
  Parastie sakausējumi ietver 6xxx sēriju (Piem., 6063, 6061, 6105) un daži 7xxx- vai 2xxx sērijas markām, ja nepieciešama lielāka izturība.
• Pirms alumīnija ekstrūzijas, lietie sagataves bieži tiek pakļauti a homogenizācija termiskā apstrāde (Piem., 500–550 °C 6–12 stundas) lai samazinātu ķīmisko segregāciju un izšķīdinātu zemas kušanas eitektiskās fāzes.
  Homogenizācija nodrošina vienmērīgāku mikrostruktūru, samazina karstuma trūkumu (plaisāšana karstās deformācijas laikā), un uzlabo vispārējo ekstrudējamību.

Virsmas pārbaude un apstrāde

• Pēc homogenizācijas, sagataves tiek skenētas, lai noteiktu virsmas defektus (plaisas, oksīda krokas, vai ieslēgumi).
  Visas redzamās anomālijas var tikt apstrādātas ar mašīnu vai sagatavi nolikt malā.
  Gluds, oksīdu nesaturošā virsma palīdz novērst izžūšanu vai lokālu berzes karsēšanu, kas var izraisīt plaisas.

Iepriekšēja uzsildīšana līdz ekstrūzijas temperatūrai

• Sagataves ievieto sagatavju priekšsildīšanas krāsnī, kur tie tiek vienmērīgi uzkarsēti
  sakausējuma mērķa ekstrūzijas temperatūra (parasti 400–520 °C lielākajai daļai 6xxx sēriju, nedaudz zemāks 7xxx sērijai, lai izvairītos no pārmērīgas graudu augšanas).
• Precīza temperatūras kontrole (±5 °C) ir izšķiroša nozīme. Ja sagatave ir pārāk auksta, plūsmas spriegums ir lielāks, palielinot nepieciešamo ekstrūzijas spēku un riskējot ar plaisām.
  Ja pārāk karsts, graudu augšana vai sākotnēja zemas temperatūras eitektikas kušana var vājināt sagatavi.
• Sagataves priekšsildīšanas laiki ir atkarīgi no diametra un sienas biezuma.
  Izšķirt 140 mm (5.5″) diametra sagatavei parasti ir vajadzīgas 45–60 minūtes labi kalibrētā krāsnī, lai sasniegtu vienmērīgu temperatūru no serdes līdz virsmai.

Ekstrūzijas preses iestatīšana un sagataves iekraušana

Ekstrūzijas preses veidi

• Hidrauliskā tiešās padeves prese: Visbiežāk. Hidrauliskais cilindrs izstumj sagatavi cauri stacionāram presformas mezglam.
  Novērtēts “tonnāžā” (piemēram, 3000 tonnu smaga prese var radīt ~ 3000 metriskās tonnas spēku).
• Netiešs (Atpakaļ) Ekstrūzijas prese: Matrica ir uzstādīta uz kustīgā cilindra, kas iespiežas stacionārā sagatavju konteinerā.
  Berze starp sagatavi un konteineru ir gandrīz novērsta, samazinot nepieciešamo spiedienu. Šādas preses bieži ir mazākas (200– 1200 tonnas) bet var sasniegt augstāku ekstrūzijas attiecību.
• Hidrostatiskā ekstrūzijas prese: Sagatave ir iesaiņota noslēgtā kamerā, kas piepildīta ar spiediena šķidrumu (parasti eļļa).
  Tā kā prese pieliek spēku, šķidruma spiediens vienmērīgi ieskauj sagatavi, liekot tai plūst cauri matricai.
  Šīs specializētās preses samazina berzi un ļauj izspiest trauslus vai augstas stiprības sakausējumus, kaut arī ar augstākām kapitāla izmaksām.

Sagatavju iekraušana un centrēšana

• Tiek pacelta iepriekš uzkarsēta sagatave (bieži vien izmantojot augšējo celtni vai automatizētu norēķinu sistēmu) un ievieto konteinerā.
• Centrēšana/izlīdzināšana: Lielākā daļa mūsdienu iekārtu izmanto izlīdzināšanas armatūru vai atrašanās vietas noteikšanas gredzenu pie konteinera mutes; sagatavei ir jāatrodas vienā līmenī ar matricas virsmu, lai izvairītos no ekscentriskuma.
  Nepareizi izlīdzināti sagataves var nāvējoši sabojāt presformas vai radīt nevienmērīgus plūsmas modeļus (izraisot virsmas plaisas vai izmēru neprecizitātes).

Manekena bloka izmantošana / Tilts mirst

• Iekšā tiešā ekstrūzija, ir īss "manekena bloks" (upura ieliktnis) novietots starp cilindra virsmu un sagatavi.
  Manekena bloks aizsargā matricu no pēkšņas kalšanas, ja sagatavei ir nedaudz mazāks diametrs vai ja notiek neliela novirze.
• Auns vispirms saskaras ar manekena bloku, kas pēc tam vienmērīgāk pārnes spēku uz sagatavi.
  Iekšā netiešā ekstrūzija, auns pats nes kauli, tāpēc netiek izmantots atsevišķs manekena bloks.

Metāla plūsmas un die mijiedarbība

Ram Advancement un spiediena palielināšana

• Kad sagatave atrodas pozīcijā, operators (vai CNC vadības sistēma) uzsāk ekstrūzijas gājienu.
  Hidrauliskās eļļas sūkņi rada spiedienu, līdz cilindrs virzās uz priekšu, saspiežot sagatavi.
• Kā auns spiež, paaugstinās iekšējais sagataves spiediens. Tiešā ekstrūzija, berze starp sagataves un konteinera sienām izkliedē daļu enerģijas; netiešā vai hidrostatiskā, berzes zudumi ir daudz mazāki.

Zīmes ieejas ģeometrija

• Ieejas leņķis: Tipiskajam matricai ir konusveida ieejas zona (bieži 20-30°) kas vada metālu no lielākā sagataves šķērsgriezuma mazākā profila formā.
  Ja šis leņķis ir pārāk sekls, metāls var salocīt vai var notikt plūsmas līniju “inversija”.; ja pārāk stāvs, metāls var atdalīties no formas virsmas, izraisot turbulenci un virsmas viļņošanos.
• Pārnešana / Sagatavju zona: Ja profilam ir vairāki dobumi vai sarežģīti iedobumi,
  presformu dizainers izveidos "pārneses sekciju", lai sadalītu sagataves metālu atsevišķās plūsmās, kas pēc tam atkal apvienojas galīgajā formā.
  Pareiza pārnešana novērš metāla sajaukšanas problēmas (iekšējās plaisas, laminēšana).

Izturēšanās (Zeme) sadaļa

• Pēc pārnešanas zonas, "gultņa garums" (sauc arī par zemi) ir taisne, konstants veidnes šķērsgriezuma posms, kas nosaka izmērus un kontrolē virsmas apdari.
• Garums gultņa izmērs parasti ir 4–8 mm plānsienu 6xxx sērijas ekstrūzijai;
  garāki gultņi palielina izmēru precizitāti, bet prasa lielāku ekstrūzijas spēku un palielina berzes siltumu. Īsi gultņi samazina spēku, bet upurē toleranci.

Eļļošana un pārklājums

• Plāna plēve no smērviela uz grafīta bāzes vai ar keramiku uzlabota tiek uzklāts uz sagataves ieejas virsmas un dažreiz uz konteinera sienām.
  Šī smērviela samazina berzi, pagarina mūžu, un palīdz evakuēt iesprostoto gaisu.
• Efektīva eļļošana ir īpaši svarīga augstas proporcijas ekstrūzijai (> 50:1) vai grūti presējamiem sakausējumiem (piemēram, 7000. sērija).
• Dažas veidņu virsmas ir pārklātas ar nodilumizturīgiem slāņiem (Piem., volframa karbīda aerosols, niķeļa aluminīds) lai līdz minimumam samazinātu die-metāla nobriešanu un eroziju.

Berze un siltuma radīšana

• Metālam plūstot cauri matricai, berze starp alumīnija un formas virsmām rada siltumu, īslaicīgi paaugstinot metāla temperatūru par 20–50 °C virs sagataves temperatūras.
  Pārmērīga temperatūras paaugstināšanās var izraisīt graudu rupjību, virsmas plīsums, vai mirst žēl.
• Netiešā un hidrostatiskā ekstrūzija ievērojami samazina berzes siltumu sagataves/konteinera saskarnē, kas nodrošina lielākus ekstrūzijas koeficientus ar mazāku siltuma jaudu.

Ekstrūzijas metožu variācijas

Tieša (Parasts) Ekstrūzija

• Iestatīšana: Uzlīme ir piestiprināta pie pieskrūvētās kurpes konteinera priekšpusē. Auns (caur fiktīvu bloku) stumj sagatavi uz priekšu tā, lai metāls plūst cauri stacionārajai matricai.
• Priekšrocības: Vienkāršāka presformu izlīdzināšana un iekraušana; vienkāršs instruments; izplatīta lielākajā daļā lielo ekstrūzijas presu.
• Ierobežojumi: Berze starp sagatavju un konteinera sienām var būt ievērojama (20–70 % no kopējā ekstrūzijas spiediena),
  requiring a more powerful press for a given extrusion ratio. Higher friction also increases die wear.

Netiešs (Atpakaļ) Ekstrūzija

• Iestatīšana: The die is mounted on the face of the ram. When the ram advances into the container, the billet remains static, and metal flows backward through the die into the extrusion fields.
• Priekšrocības: Virtually no container/billet friction, which lowers required ram pressure (sometimes by 20–40 %).
  Because friction is low, extruding brittle or thin-wall alloys is more feasible.
• Ierobežojumi: Die must be mounted on the ram, so the ram bore must be hollow or specially configured; overall tooling complexity increases.
  Setup times may be longer, and die changes on some presses are more time-consuming.

Hidrostatiskā ekstrūzija

• Iestatīšana: The billet is surrounded by a fluid (Piem., eļļas) in a closed chamber.
  As the press compresses the fluid, spiediens tiek vienmērīgi piemērots ap sagataves apkārtmēru, izspiežot to caur matricu pie kameras izejas.
• Priekšrocības: Berze gan pie veidnes, gan tvertnes sienām ir gandrīz nulle — tas nodrošina ārkārtīgi augstu ekstrūzijas attiecību (bieži > 100:1)
  un augstas stiprības vai citādi sarežģītu sakausējumu veidošana (Piem., noteiktas 7xxx vai 5xxx klases) bez plaisāšanas.
  Virsmas apdare parasti ir labāka, ar ļoti zemu virsmas plīsumu biežumu.
• Ierobežojumi: Iekārtu izmaksas ir ļoti augstas. Augsta spiediena kamerām jābūt droši noslēgtām; jebkura šķidruma noplūde var radīt drošības apdraudējumu.
  Lieliem posmiem caurlaidspēja ir mazāka, tāpēc hidrostatiskā ekstrūzija parasti ir paredzēta mazāka šķērsgriezuma stieņiem, vadi, vai speciālie profili.

Dzesēšana un dzēšana

Dzēšanas mērķis

• Lielākā daļa termiski apstrādājamo alumīnija sakausējumu (Piem., 6xxx sērija, 7xxx sērija) paļauties uz ātru dzesēšanu (rūdīšana) uzreiz pēc ekstrūzijas, lai “ieslēgtu” pārsātinātu cieto šķīdumu.
  Vēlāk, mākslīga vai dabiska novecošana izraisīs stiprināšanas fāzes.
• Rūdīšana arī novērš pārmērīgu graudu augšanu sakausējumos, kas paaugstinātā temperatūrā rupjās.

Dzesēšanas metodes

• Ūdens dzesēšanas vanna: Visizplatītākā pieeja. Karstam ekstrudātam izejot no presformas, tas nonāk tieši ūdens vannā (dziļums ~150–200 mm).
  Plūsmas ātrums un vannas temperatūra (bieži 60-80 °C) tiek kontrolēti tā, lai profils vienmērīgi atdziest.
• Spray Quench: Augstspiediena sprauslas izsmidzina ūdeni (dažreiz ar gaisu) uz profilu. Ideāli piemērots sarežģītiem šķērsgriezumiem, kur atsevišķas dobas sekcijas var aizturēt ūdeni, ja tās vienkārši tiek iegremdētas.
• Gaisa dzesēšana / Piespiedu gaiss: Izmanto tikai sakausējumiem, kur ātra dzēšana nav kritiska (Piem., 6063 ja T4 temperaments ir pieņemams).
  Var izmantot arī kā “iepriekšdzesēšanas” zonu pirms ūdens dzēšanas, lai samazinātu termisko šoku.
• Kombinētā rūdīšana: Daži augi izmanto sākotnējo piespiedu gaisa stadiju (atdzist no 500 °C līdz ~250 °C), kam seko ūdens izsmidzināšana vai iegremdēšana.
  Šī pakāpeniskā pieeja samazina deformāciju ļoti garos vai biezos profilos.

Izvairīšanās no termiskā šoka

• Iegremdēšana a 500 °C alumīnija profils pēkšņi uz 20 °C ūdens var izraisīt stiepes spriegumu dzesētājā ārpusē un spiedes spriegumu iekšpusē.
  Ja dzesēšana ir pārāk agresīva, profils var saplaisāt vai deformēties.
• Pareiza sprauslas novietošana, plūsmas ātruma regulēšana, un ūdens temperatūras kontrole nodrošina vienmērīgu dzesēšanas ātrumu un samazina vietējās spriedzes koncentrāciju.

Izstiepšana un iztaisnošana pēc ekstrūzijas

Atlikušais stress un profila deformācija

• Izspiestajam profilam atdziestot, nevienmērīga kontrakcija (īpaši garos vai asimetriskos šķērsgriezumos) var izraisīt paklanīšanos vai sagriešanos.
  Šie izkropļojumi ir jālabo, lai tie atbilstu taisnuma pielaidēm (ASTM B221, Iekšā 755).

Stiepšanas mašīnas

• Tipiska stiepšanās operācija:

• • Viens profila gals ir nostiprināts, un otrs ir piestiprināts pie hidrauliskās sistēmas (vai mehāniski) izvilkējs.
  • Profils ir iegarens (4–5 % no tā garuma) pieliekot kontrolētu stiepes spēku.
  • Taisnas malas stiprinājums notur profilu pozīcijā, turot to taisni spriedzes laikā.
  • Reiz tika turēts zem spriedzes, profils tiek atbrīvots un ļauj nedaudz “atsperties”.; jo materiāls padevās stiepšanas laikā, tas saglabā taisnāku formu nekā iepriekš.

• Cikla laiks: Stiepšanās parasti notiek dažu minūšu laikā pēc dzēšanas, pirms ievērojamas graudu stabilizācijas.
  Profili īsāki par 6 m var būt izstiepts vienā gabalā; garāki profili (līdz 12 m vai vairāk) tiek savienoti vai apstrādāti secīgi segmentos.

Tikai iztaisnošana

• Dažiem bieziem, augstas stingrības profili, vieglāks iztaisnošanas aprīkojums (Piem., mehāniskā prese vai izlīdzināšanas mašīna) var izmantot bez ievērojama stiepes pagarinājuma.
  Tomēr, plānām sienām vai ļoti asimetriskām formām, priekšroka tiek dota pilnīgai izstiepšanai, lai izvairītos no atsperes problēmām.

Novecošana un rūdīšana

Termiski apstrādājams vs. Neizkartējami sakausējumi

• Uz karstumu apstrādājami sakausējumi (Piem., 6000-sērija, 7000-sērija, dažas 2000. sērijas) iegūt spēku, sacietējot nokrišņos.
  Ātra dzēšana pēc ekstrūzijas rada pārsātinātu cietu šķīdumu;
  sekojoša novecošana (vai nu istabas temperatūrā, vai paaugstinātā temperatūrā) izgulsnējas stiprināšanas fāzes (Mg₂Si 6xxx, η′/η 7xxx).
• Neizkartējami sakausējumi (Piem., 1xxx un lielākā daļa 5xxx sakausējumu) paļauties uz darba rūdīšanu (H-temperaments).
  Pēc ekstrūzijas, tie parasti tiek pakļauti kontrolētai dzesēšanai, bet maksimālai izturībai nav nepieciešama turpmāka mākslīga novecošana.

Bieži sastopams temperaments

• T4 rūdījums (dabiska novecošanās): Ekstrudētais profils tiek dzēsts un pēc tam dienas vai nedēļas tiek uzglabāts apkārtējās vides temperatūrā.
  Piemērots vidēja stipruma vietām (~70–80 % no T6) ir pieņemams.
• T5 temperaments (mākslīgā novecošana bez šķīduma apstrādes): Izspiestais profils tiek nekavējoties atdzesēts (dzēst) un pēc tam ievieto novecošanas krāsnī (Piem., 160–175 °C ~6–10 stundas).
  Ienes lielāku izturību nekā T4, bet zem T6.
• T6 rūdījums (risināšana + mākslīga novecošanās): Profils ir termiski apstrādāts ar šķīdumu (Piem., ~530 °C 1–2 stundas), apslāpēts, un tad mākslīgi izturēti (Piem., 160–180 °C 8–12 stundas).
  Ražo visaugstāko izturību 6xxx sērijai (Piem., 6061-T6) vai 7xxx sērija (Piem., 7075-T6) ekstrūzijas.

Praktiski apsvērumi

• Daudzas ekstrūzijas mājas piedāvā T5 kā standarta in-line pakalpojumu, jo tas ļauj izvairīties no atsevišķas šķīdināšanas krāsns.
  Ļoti lieliem vai sarežģītiem profiliem, pēcekstrūzijas šķīdināšana (lai sasniegtu T6) var veikt speciālā porciju krāsnī pēc tam, kad visi garumi ir sagriezti līdz gatavam izmēram.
• Pārmērīgs (pārāk ilgi turēt paaugstinātā temperatūrā vai pārāk augstā temperatūrā) var samazināt izstiepšanos vai izraisīt nevēlamu nogulšņu rupjību, pazeminot stingrību.

Tiešais vs. Netiešais vs. Hidrostatisks: Salīdzinošās piezīmes

5. Sekundārās darbības un virsmas apdare

Kad neapstrādātie presētie profili tiek sagriezti līdz garumam un izstiepti, daudziem lietojumiem nepieciešama sekundāra apstrāde vai estētiskā apdare.

Griešana garumā

• Lidojoši nogriežamie zāģi: In-line zāģēšanas stacijas, kas atbilst ekstrūzijas ātrumam — nodrošina nepārtrauktu darbību, neapturot ekstrūzijas presi.
• Bezsaistes griešanas zāģi: Manuālie vai automātiskie lentzāģi vai ripzāģi, ko izmanto pēc ekstrūzijas, lai sagrieztu profilus klienta norādītā garumā.

Apstrādes un urbšanas operācijas

• CNC frēzēšana, Urbšana, un Pieskaršanās: Lai izveidotu caurumus, spraugas, vai sarežģītas funkcijas.
  Alumīnija apstrādājamība nodrošina augstu padeves ātrumu un ilgu instrumenta kalpošanas laiku, ja tiek izmantota pareiza instrumenta ģeometrija un griešanas šķidrumi.
• T veida rievu frēzēšana vai pielāgotas atkārtotas ievadīšanas funkcijas: Dažreiz tas ir nepieciešams, ja štancēšanas izmaksu vai ģeometrijas ierobežojumi aizliedz tiešu noteiktu elementu izspiešanu.

Virsmas procedūras

Anodēšana

• Izveido kontrolētu, porains oksīda slānis (tipiskais biezums 5–25 µm).
• Uzlabo izturību pret koroziju, virsmas cietība, un estētisku izskatu.
• Ļauj veikt turpmāku krāsošanu (krāsošana) vai blīvēšana (paaugstināta nodilumizturība).

Pulvera pārklājums

• Termoreaktīvo polimēru pulveri uzklāj elektrostatiski un sacietē (180–200 ° C).
• Nodrošina formas tērpu, izturīga apdare ar izcilu skrāpējumu un ķīmisko izturību.
• Pieejams praktiski neierobežotās krāsās un faktūrās.

Šķidrā glezna (Slapjš mētelis)

• Parastās smidzināšanas vai elektrostatiskās krāsas līnijas.
• Vieglāks pret šķeldošanu nekā pulvera pārklājums, bet bieži tiek izvēlēts sarežģītiem krāsu maisījumiem vai ļoti gludai apdarei.

Mehāniskā apdare

• Suku mazgāšana: Rada konsekventu lineāru graudu — populāri arhitektūras margām un ierīču apdarei.
• Pulēšana/Piestiprināšana: Sasniedz spoguļam līdzīgu apdari — parasti izmanto dekoratīviem nolūkiem.
• Smilšu strūklu vai Pērlīšu spridzināšana: Piešķir vienmērīgu matētu vai satīna tekstūru — bieži uzklāj pirms krāsošanas, lai uzlabotu adhēziju.

Specializēti pārklājumi

• PVDF (Polivinilidēna fluorīds) Pārklājumi: Bieži izmanto ārējās arhitektūras elementiem (<0.3 mm biezums).
  PVDF nodrošina izcilu UV izturību, krāsu saglabāšana, un laikapstākļu spējas.
• Grumbas vai grumbuļainas apdares ar pulvera pārklājumu: Piešķiriet teksturētu izskatu rūpnieciskām vai dekoratīvām vajadzībām.

6. Alumīnija ekstrūzijas galvenie rūpnieciskie pielietojumi

Būvniecības un arhitektūras sistēmas

• Logu un durvju rāmji: Presēti 6063‐T5/T6 profili ar integrētiem termiskiem pārtraukumiem, drenāžas kanāli, un laikapstākļu roņi.
• Aizkaru sienas un fasādes sastāvdaļas: Sarežģīti stieņi un šķērsstieņi, kas paredzēti precīzai uzstādīšanai, liela vēja slodze, un siltuma veiktspēja.
• Strukturālais ierāmējums: Moduļu margu sistēmas, nojumes atbalsta statņi, aizkaru apakšrāmji.
• Saules enerģijas montāžas konstrukcijas: Vieglas plauktu sliedes un montāžas kronšteini.

Autobūves un transporta

• Šasija un rāmja elementi: Ekstrudētas trieciena sijas, bamperu pastiprinājumi, balstiekārtas komponenti — visi izmanto augstas stiprības 6005A vai 6061 sakausējumi, lai sasniegtu triecienizturības un svara mērķus.
• Jumta sliedes, Durvju sliekšņi, un virsbūves līstes: Ekstrūzijas, kas nodrošina gan estētisku, gan strukturālu funkciju.
• Siltummaiņi un radiatori: Dzinēja eļļas dzesētāji, Maiņstrāvas iztvaicētāji, un kondensatora galvenes, kas izgatavotas, ekstrudējot specializētus 6000. sērijas vai 1xxx sērijas sakausējumus.

Aviācija

• Spārnu ribas, Fizelāžas stīgas, un Longerons: 6000‐ un 7000. sērijas sakausējumi, kas presēti līdz stingrām izmēru pielaidēm, pēc tam rūdīts līdz T6 vai T651.
• Salona sastāvdaļas: Virszemes tvertnes, sēdekļu sliedes, logu rāmji — bieži vien pārklāti vai anodēti, lai nodrošinātu estētiku un nodilumizturību.
• Nolaišanās zobratu komponenti: Dažās apakškomponentēs, piemēram, griezes momenta caurulēs vai piedziņas vārpstas korpusos, tiek izmantoti ekstrudēti profili vieglai izturībai.

Elektronika un siltummaiņa

• Jaudas elektronikas siltuma izlietnes: Izgrūdis 6063 vai 6061 profili ar sarežģītu spuru ģeometriju un lielu virsmas laukumu.
• LED apgaismes ķermeņi: Ekstrūzijas, kas nodrošina gan konstrukcijas montāžu, gan siltuma pārvaldību, bieži ar integrētiem kanāliem LED sloksnēm un vadiem.
• Transformatoru un kopņu stieņu korpusi: Tīra alumīnija ekstrūzijas vai laminēti “alumīnija serdes/vara pārklājuma” profili elektroenerģijas sadalei.

Patēriņa preces un mēbeles

• Sporta preces: Velosipēdu rāmji (6016, 6061 sakausējumi), kāpņu sliedes, telšu stabi.
• Displeju bloki un plaukti: Modulāri ekstrudēti rāmji mazumtirdzniecības armatūrai, izstāžu stendi, un izstāžu stendi.
• Mēbeļu sastāvdaļas: Galda kājas, krēslu rāmji, atvilktņu slaidi — bieži anodēti interjera estētikai.

Rūpnieciskās iekārtas un automatizācija

• Mašīnu rāmji un apsardze: 30×30 mm līdz 80×80 mm moduļu profili (pamatojoties uz 6063 vai 6105) ar T veida spraugām ērtai paneļu montāžai, sensori, konveijeri.
• Konveijera sliedes un lineārās kustības vadotnes: Ekstrudētas vadotnes ar integrētām celiņiem lodīšu gultņiem, ļaujot kompaktam, precīzas lineāras sistēmas.
• Drošības nožogojumi un aizsargbarjeras: Viegls, pārkonfigurējami paneļi, kas atbilst rūpnieciskās drošības standartiem (Iso 14120, OSHA).

7. Alumīnija ekstrūzijas priekšrocības un ierobežojumi

Priekšrocības

Dizaina elastība un sarežģīti šķērsgriezumi

• Ekstrūzija nodrošina sarežģītas dobas sekcijas, daudzkameru profili,
  un integrētie kanāli (Piem., elektroinstalācijas kanāli, blīves rievas) tas būtu grūti vai dārgi, izmantojot citas metodes.
• Pretformu konstrukcijas zemu izmaksu modifikācija ļauj salīdzinoši ātri atkārtot profila ģeometriju.

Augsta materiālu izmantošana

• Salīdzinot ar frēzēšanu no plāksnes vai kalšanu un apstrādi, ekstrūzija rada minimālu skaidu/atkritumu daudzumu.
  Neizmantotos lūžņus var atkārtoti izkausēt un atgriezt sagatavju ražošanas kontūrā ar minimāliem zaudējumiem.

Lieliska pārstrādājamība un ilgtspējība

• Alumīnijs ir bezgalīgi pārstrādājams tikai ar ~5 % enerģijas, kas nepieciešama primārā alumīnija ražošanai no boksīta.
• Daudzi alumīnija ekstrūzijas uzņēmumi darbojas ar slēgta cikla lūžņu pārstrādi, oglekļa pēdas un izejvielu izmaksu samazināšana.

Salīdzinoši zemas instrumentu izmaksas, salīdzinot ar liešanu vidējiem braucieniem

• Lai gan ekstrūzijas presformām ir ievērojamas sākotnējās izmaksas (2500–15 000+ ASV dolāri atkarībā no sarežģītības),
  mēreniem ražošanas apjomiem (tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu detaļu), alumīnija ekstrūzija var būt ekonomiskāka nekā liešana.

Izcilas apdares iespējas

• Ekstrudētas virsmas var anodēt, lai nodrošinātu izturīgu, izturīgs pret koroziju, un estētiski pievilcīga apdare.
• Stingras pielaides (±0,15 mm) samazināt nepieciešamību pēc sekundārās apstrādes vai slīpēšanas.

Ierobežojumi

Sākotnējās štancēšanas izmaksas ļoti sarežģītām formām

• Īpaši sarežģītiem profiliem var būt nepieciešamas vairāku daļu sadalītas presformas vai specializēti pārklājumi (Piem., keramika, WC pārklājumi), braukšanas die izmaksas ir augstākas nekā ASV $50,000.
• Īpaši zemiem skaļumiem (< 100 m profils), pielāgota veidņu iestatīšana var nebūt pamatota.

Ģeometriskie ierobežojumi

• Minimālais sienas biezums: Parasti 1.5 mm standarta sakausējumiem. Plānāki elementi palielina virsmas plaisāšanas risku, mirsti asarojot, vai deformācija pēc ekstrūzijas.
• Strauji samazināti šķērsgriezumi: Pēkšņas šķērsgriezuma izmaiņas var izraisīt metāla blīvējumu (pārmērīga ekstrūzija) vai nepietiekama ekstrūzija; nepieciešamas gludas pārejas un dāsna fileja.

Virsmas defekti

• Redzamas “sliedes līnijas” vai “stringeri” var parādīties, ja stangas apkope tiek pārtraukta, vai ja sakausējuma tīrība ir slikta.
• Nemetāliski ieslēgumi vai oksīda plēves (no sliktas eļļošanas kontroles) var radīt virsmas plankumus, kurus ir grūti nomaskēt, pat pēc anodēšanas.

Sakausējumam specifiski trūkumi

• Daži augstas stiprības sakausējumi (7000, 2000 sērija) ir vairāk pakļauti karstai plaisāšanai, un tiem ir nepieciešama ārkārtīgi stingra procesa kontrole, kas palielina gan metāllūžņu, gan instrumentu izmaksas.
• Zemu izmaksu 6xxx sērija var neatbilst augstas temperatūras vai ļoti augsta noguruma prasībām dažos kritiskos kosmosa vai aizsardzības lietojumos..

8. Kvalitātes kontrole un nozares standarti

Attiecīgie standarti

• ASTM B221 (“Standarta specifikācija alumīnija un alumīnija sakausējuma ekstrudētajiem stieņiem, Stieņi, Stieple, Profili, un caurules”):
  Definē ķīmisko sastāvu, Mehāniskās īpašuma prasības, un izmēru pielaides dažādiem sakausējumu/temperatūras apzīmējumiem un rūdījumiem.
• Iekšā 755/Iekšā 12020: Eiropas standarti ekstrudētiem alumīnija profiliem — nosaka lineāro un leņķisko izmēru pielaides, virsmas kvalitāte, un mehāniskās īpašības.
• TIKAI H4100: Japānas standarts, kas aptver līdzīgas ekstrudēta izstrādājuma specifikācijas.

Dimensiju pārbaude

• Suporti un mikrometri: Ar rokas instrumentiem pieejamu funkciju manuāla pārbaude.
• Koordinēt mērīšanas mašīnas (CMM): Augstas precizitātes sarežģītu profilu 3D skenēšana, jo īpaši, pārbaudot sarežģītās pielaides un kvalitāti kosmosa vai automobiļu lietojumiem.
• Optiskie skeneri: Bezkontakta lāzera skeneri var ātri salīdzināt visu šķērsgriezumu ar CAD modeli, lai noteiktu deformāciju vai nodilumu.

Mehāniskā pārbaude

• Stiepes pārbaude: Kuponi, kas izgriezti no presētiem gabaliem, lai izmērītu tecēšanas spēku, galīgā stiepes izturība, un pagarinājums gan garenvirzienā, gan šķērsvirzienā (anizotropija var pastāvēt).
• Cietības pārbaude: Rokvela vai Vikersa testi, lai apstiprinātu temperamenta stāvokli, īpaši mākslīgai novecošanai (T6) pret dabisko novecošanos (T4).
• Noguruma pārbaude: Reizēm nepieciešams kritiskām konstrukcijas sastāvdaļām (Piem., kosmosa rāmji) lai apstiprinātu ilgtermiņa veiktspēju pie cikliskām slodzēm.

Virsmas kvalitātes novērtējums

• Vizuālā pārbaude: Virsmas defektu, piemēram, ekstrūzijas līniju, pārbaude, skrambas, oksīda plēves, vai plankumi.
• Pārklājuma adhēzijas pārbaude: Anodētām vai krāsotām virsmām, standartizēti testi (Piem., ASTM D3359 lentes pārbaude) nodrošināt pareizu savienošanu.
• Korozijas pārbaude: Sāls aerosols (ASTM B117) vai mitruma kameras testi, lai modelētu āra ekspozīciju arhitektūras vai jūras lietojumiem.

Sertifikācija un izsekojamība

• Materiāla izsekojamība: Katrai ekstrūzijas darbībai parasti ir pievienots dzirnavu pārbaudes sertifikāts, uzskaitot ķīmisko sastāvu, rūdījums, Mehāniskās īpašības, un testu rezultātus.
• Iso 9001 / IATF 16949: Daudzas ekstrūzijas iekārtas, kas apkalpo automobiļu vai kosmosa rūpniecību
  OEM darbojas saskaņā ar ISO 9001 (Kvalitātes vadība) vai IATF 16949 (automobiļu kvalitāte) sistēmas, lai nodrošinātu procesa konsekvenci un izsekojamību.

9. Secinājums

Alumīnija ekstrūzija ir mūsdienu ražošanas stūrakmens tehnoloģija, kas ļauj efektīvi ražot kompleksu, lielas izturības, vieglie profili neskaitāmās nozarēs.

Izspiežot apsildāmus sagataves caur pielāgotām presformām, Ekstrūderi var sasniegt ievērojamu ģeometrisko daudzpusību ar minimālu materiālu atkritumiem.

Kopā ar sekundāro apstrādi un augstas kvalitātes virsmas apstrādi (Anodējošs, pulvera pārklājums), ekstrudētie profili nodrošina izcilu mehānisko veiktspēju, izturība pret koroziju, un estētiskā pievilcība.

Galvenās līdzņemšanas iespējas ietver:

• Sakausējuma izvēle: 6000. sērija joprojām dominē tās līdzsvarotā spēka dēļ, ekstrudējamība, un anodēšanas potenciāls,
  savukārt 7000. sērijas un 2000. sērijas sakausējumi atbilst specializētām augstas stiprības un noguruma prasībām.
• Procesa kontrole: Rūpīga sagatavju homogenizācija, temperatūras vadība, die dizains,
  un eļļošanas metodes ir būtiskas, lai iegūtu ekstrūzijas bez defektiem, īpaši sarežģītiem vai lieliem ekstrūzijas koeficientiem.
• Dizaina prakse: Ģeometrisko vadlīniju ievērošana (minimālais sienas biezums, filejas, vienota sadaļa) nodrošina izmēru precizitāti un novērš deformāciju.
• Ilgtspējība: Alumīnija ekstrūzijas pārstrādājamība un viegluma potenciāls padara to par vienu no oglekļa samazināšanas stratēģijām transportēšanas jomā., būvniecība, un patēriņa elektronika.
• Nākotnes tendences: Jaunākās procesu inovācijas (hidrostatiskais, ultraskaņas), uzlaboti sakausējumi (nano-nogulsnes, funkcionāli šķiroti materiāli),
  un digitālā integrācija (Rūpniecība 4.0, IoT iespējoti “viedie” profili) sola paplašināt ekstrūzijas iespējas, kas pārsniedz šodienas sasniegumus.

Tā kā nozares arvien vairāk pieprasa vieglo svaru, augstas veiktspēja, un ilgtspējīgus risinājumus, alumīnija ekstrūzija turpinās attīstīties,

ko virza nepārtrauktās inovācijas materiālu zinātnē, procesa tehnoloģija, un digitālā ražošana.

Ir ļoti svarīgi sekot līdzi šiem notikumiem inženieriem un dizaineriem, kuri vēlas pilnībā izmantot alumīnija ekstrūzijas potenciālu nākamās paaudzes produktos un infrastruktūrā..

Izvēlieties LangHe alumīnija ekstrūzijas pakalpojumus

LangHe izmanto savu vismodernāko ekstrūzijas aprīkojumu, plašs sakausējumu portfelis, un pierādīta procesa pieredze, lai nodrošinātu pabeigtus alumīnija ekstrūzijas risinājumus plašā lietojumu klāstā.

no vieglām konstrukciju sastāvdaļām un rūpnieciskās automatizācijas līdz augstas veiktspējas siltuma izlietnēm un arhitektūras apdari.

Ar stingru kvalitātes kontroli un elastīgām piegādes iespējām, mēs palīdzam saviem klientiem ātri realizēt paaugstinātu produkta vērtību.

Lai iegūtu sīkāku informāciju vai pieprasītu paraugus, lūdzu, jūtieties brīvi sazinieties ar LangHe tehniskā komanda.

 

FAQ

Kādas pielaides un izmērus var sasniegt alumīnija ekstrūzijas procesā?

• Ārējie izmēri: Parasti no ±0,15 mm līdz ±0,50 mm, atkarībā no sienas biezuma un sakausējuma.
• Iekšā (Dobs) Izmēri: Parasti no ±0,25 mm līdz ±1,0 mm.
• Taisnīgums: Pēc stiepšanās, profili bieži sanāk < 0.5 mm novirze uz metru.
• Biezākas sienas un vienkāršāki šķērsgriezumi ļauj vieglāk panākt stingrākas pielaides; plānas sienas (< 1.5 mm) vai ļoti sarežģītiem profiliem var būt plašākas pielaides un nepieciešama precīzāka procesa kontrole.

Kādas ir izplatītākās virsmas apstrādes ekstrudētajiem alumīnija profiliem?

• Anodēšana: Izveido izturīgu oksīda slāni (5–25 µm) kas uzlabo izturību pret koroziju, cietība, un ļauj krāsot ar krāsu. Ideāli piemērots dekoratīvām arhitektūras vai patēriņa precēm.
• Pulvera pārklājums: Polimēra pulvera elektrostatiskā uzklāšana, tad konservēšana. Nodrošina formas tērpu, izturīga apdare ar izcilu skrāpējumu un ķīmisko izturību.
• Šķidrā krāsa (Mitrā krāsošana): Izsmidzināšanas vai elektrostatiskās metodes īpašām krāsu vai tekstūras prasībām.
• Mehāniskā apdare: Suku mazgāšana (lineāri graudi), pulēšana (spoguļa apdare), smilšu strūklu/lodīšu strūklu (matēta/satīna tekstūra).
• PVDF pārklājumi (Piem., Kinārs®): Augstas veiktspējas pārklājumi ārējiem arhitektūras elementiem ar izcilu UV starojumu, ķīmisks, un laika apstākļu pretestība.