EN
Профилите чрез екструзия на алуминий се произвеждат чрез термомеханичен процес, който преобразува цилиндрични алуминиеви заготовки в прецизно оформени напречни сечения. Този метод осигурява балансиране между ефективност и интегритет на материала, което го прави идеален за изработване на компоненти, използвани в строителството, автомобилната и авиационната индустрия.
Процесът започва с нагряване на алуминиеви заготовки до 480–500°C, за да се омекоти метала за деформация. След това хидравлична преса принуждава заготовката да премине през стоманена матрица, като ѝ придава форма на непрекъснат профил. След екструзията профилът се охлажда бързо, за да се запазят неговите механични свойства, преди да бъде нарязан и обработен.
В основата на екструзията лежи взаимодействието между топлина и налягане. Заготовките, нагрятите до оптимална пластичност, се пресуват през специално проектирани матрици при налягане, надвишаващо 100 MPa. Например, заготовка с диаметър 200 mm може да произведе профили с ширина до 500 mm, което демонстрира мащабируемостта на този метод.
Алуминиевите сплави директно определят здравината, устойчивостта на корозия и формируемостта на профила. Сплав 6063, съдържаща 0,4% силиций и 0,7% магнезий, се използва широко поради добре балансираната си заваряемост и топлопроводимост. За приложения с високо натоварване, предпочитани са сплави като 7075 (5,6% цинк) поради увеличената си якост на опън до 572 MPa.
Точен контрол на параметрите на екструзията осигурява постоянство на качеството:
Регулирането на тези фактори с ±5% може да намали потреблението на енергия с 12%, без да се компрометира цялостността на профила.
Матрицата служи като чертеж за профили от алуминиево изстискване, като преобразува загрятите заготовки в прецизни напречни форми. Основни компоненти включват:
Три вида матрици доминират производството:
Ефективната дължина на опората – контактната площ между матрицата и алуминия – е критична за контрола на движението на материала. По-дебелите профилни сечения изискват по-дълги опорни дължини, за да се изравни скоростта на екструзия с по-тънките зони, предотвратявайки дефекти като усукване или повърхностно вълнуване.
Съвременният CAD софтуер осигурява точност на микрониво при проектирането на матрици, с напреднали симулации, предвиждащи топлинното разширване (0.1-0.3% при 450-500°C) и динамиката на движение на материала. Дизайнерите се насочват към:
Профилите с множество сложни кухини изискват вложени системи с термокомпенсиращи свойства. През 2023 г. проучване установи, че оптимизираните дизайните на матрици намаляват отпадъчния материал с 22%, докато увеличават производителността на екструзионния прес с 15-18% при профили с тип мост.
Въпреки постигнатия напредък, основни ограничения остават:
| Предизвикателство | Практическо ограничение |
|---|---|
| Минимална стена | 0.5 мм за сплави от серия 6xxx при стандартни матрици |
| Острина на ъглите | Минимум радиус от 0.8 мм за равномерно разпределение на натоварването |
| Разстояние между кухините | максимално съотношение между дълбочина и ширина 3:1 |
Тънките стени под 1 мм имат риск от разкъсване по време на екструзия, докато острите ъгли събират остатъчни напрежения. Профилите с няколко камери изискват скорости на екструзия под 12 м/мин, за да се осигури размерна стабилност – с 40% по-ниско в сравнение с еднокамерните профили.
Доброто термично управление е от съществено значение за запазването на цялостта на профилите от алуминиеви екструзии по време на производството им, докато минават през матрицата. Когато заготовките се загрят между около 400 и 500 градуса по Целзий (точният диапазон зависи от вида сплав, с която работим), това всъщност намалява необходимото налягане за екструзия с около 30 до 40 процента в сравнение със случая, когато всичко започва при стайна температура. Поддържането на подходящите температурни разлики в материала помага да се избягнат досадните повърхностни пукнатини, които възникват, когато метала тече неравномерно. Също така осигурява постоянство на измерванията на напречното сечение през целия профил, което е от голямо значение за компоненти, използвани в автомобили или сгради, където точността е важна. Съвременните линии за екструзия сега са оборудвани с инфрачервени сензори, които проверяват температурата на заготовките в реално време, като се задържат в диапазон от около плюс или минус 5 градуса по Целзий. Това ниво на наблюдение значително намалява отпадъчните материали, причинени от температурни колебания по време на производството.
Сплавите от серия 6000 като 6061 и 6063 изискват температура за екструзия около 470 до 510 градуса по Целзий, ако искаме добра пластичност, без да се стига до проблеми с топенето. При по-силните материали от серия 7000 обаче нещата стават различни. Те наистина изискват внимателно управление на температурата между около 380 и 420 градуса, за да се предпазят границите на зърната от ослабване. Някои по-нови изследвания показват, че охлаждането на профили от сплав 6082 с около 25 градуса в минута след излизането им от матрицата може да увеличи тяхната якост на опън с около 15%. Когато температурите излязат извън препоръчителните диапазони, проблемите започват да се появяват доста бързо.
Операторите динамично коригират параметрите въз основа на фазовите диаграми на конкретната сплав, за да се постигне балансиране между скоростта на производство (15-50 m/мин) и металургичните изисквания.
Екструзираните алуминиеви профили подлежат на незабавно охлаждане, за да се стабилизира структурата им. Въздушното охлаждане е подходящо за стандартни сплави, докато водното закаляване осигурява бързо затвърдяване за термично обработваеми класове, увеличавайки твърдостта с 15-20%. Тази фаза определя размерната точност – неравномерното охлаждане може да предизвикат остатъчни напрежения, надвишаващи 25 MPа в критични сечения.
Профилите се изтягат с 0.5-3%, за да се подравнят зърнестите структури и да се елиминират вътрешните напрежения. Прецизното отрязване осигурява дължини, които отговарят на допуските в рамките на ±1 mm/m. Напредналите лазерни системи постигат скорости на рязане от 12 m/min, като поддържат шероховатост на повърхността под Ra 3.2 µm.
T6 отпуска загрят до 530°F (277°C) в продължение на 4-6 часа, увеличавайки якостта на опън с 30-40% в сравнение с нетретирани сплави. Контролираното охлаждане в пещ при 50°F/час предпазва от микротрещини в сложни геометрии.
Изкуственото стареене при 320-390°F (160-200°C) в продължение на 8-18 часа оптимизира уплътняването чрез утайка при сплави от серия 6000/7000. Този процес увеличава предела на течност до 55 ksi (380 MPa), като запазва удължението над 8% - критично за авиационни и автомобилни приложения, изискващи устойчивост на умора.
Правилната повърхностна обработка може да превърне обикновени алуминиеви профили в компоненти, които наистина издържат на тежки условия. Вземете например анодирането. Този процес формира защитен оксиден слой чрез използване на електричество, което прави метала значително по-устойчив на корозия в сравнение с обикновен алуминий. Някои тестове показват, че може да издржи три пъти по-дълго, преди да се появят признаци на износване. Освен това, по време на същия процес, производителите могат да добавят цветове, които остават непроменени години наред, без да избледнеят. След това идва праховата боя, която работи по различен начин, но предлага подобни предимства. Боята се залепва за метала чрез статичен заряд и след това се втвърдява при нагряване, създавайки повърхност, устойчива както на увреждане от слънце, така и на драскотини. Извършени практически тестове показват, че анодизираните повърхности могат да издържат повече от две хиляди часа в камери за солен туман според стандартите на ASTM и запазват цветовата си стабилност за десетилетия. Затова често виждаме тези обработки в места, където условията са наистина тежки – независимо дали става дума за сгради в близост до океана или за оборудване, използвано в химични заводи. Първоначалните инвестиции се връщат по изключително добър начин, защото тези обработени части изискват далеч по-малко поддръжка през целия си експлоатационен живот.
Индустриални сектори използват гъвкавостта на пресоването при проектирането, за да създават специализирани алуминиеви решения, които отговарят точно на изискванията относно пространството, функционалността и регулациите. Основни подходи за персонализация включват:
Производственият сектор постига 15-25% икономия на материали чрез дизайн на пресовани форми, оптимизиран чрез топология, докато строителството печели от интегрирани термични бариери, подобряващи енергийната ефективност. Вторична обработка на материала допълнително диференцира профилите чрез прецизно изработени елементи като резби или монтажни интерфейси. Този гъвкав инженерен подход позволява иновации, специфични за всяко приложение, в различни индустрии.
Процесът на екструзия на алуминий е термомеханичен метод, при който цилиндрични заготовки от алуминий се преобразуват в профили с различни напречни сечения, използвани в различни индустрии, като строителството и автомобилната индустрия.
Изборът на сплав е от решаващо значение, тъй като определя якостта, устойчивостта на корозия и формируемостта на профила. Различни сплави се избират в зависимост от натоварванията и изискванията на приложението.
Правилният температурен контрол и загрят осигуряват процесът на екструзия да запази цялостността на алуминиевите профили, предотвратявайки дефекти като повърхностни пукнатини и гарантирайки постоянни измервания на напречното сечение.
Провайдер на комплексни решения, който интегрира проучвания и разработки, производство, продажби и управление на веригата на доставки.
