EN
Els perfils d'extrusió d'alumini es fabriquen mitjançant un procés termomecànic que transforma lingots d'alumini cilíndrics en seccions transversals amb formes precises. Aquest mètode combina eficiència i integritat del material, fet que el fa ideal per crear components utilitzats en la construcció, l'automoció i la indústria aeroespacial.
El procés comença escalfant els gots d'alumini a 480-500°C, abarrant el metall per a la deformació. Una premsa hidràulica força llavors el got a través d'un motlle d'acer, donant-li forma a un perfil continu. Després de l'extrusió, el perfil es refreda ràpidament per preservar les seves propietats mecàniques abans de tallar-lo i tractar-lo.
Al centre de l'extrusió hi ha la interacció entre calor i pressió. Els gots escalfats fins a assolir la plasticitat òptima es fan passar a través de motlles dissenyats personalitzats amb pressions superiors a 100 MPa. Per exemple, un diàmetre de got de 200 mm pot produir perfils d'amplada fins a 500 mm, demostrant l'escalabilitat d'aquest mètode.
Els aliatges d'alumini determinen directament la resistència, la resistència a la corrosió i la conformabilitat d'un perfil. L'aliatge 6063, compost per un 0,4% de silici i un 0,7% de magnesi, s'utilitza àmpliament per la seva soldabilitat i conductivitat tèrmica equilibrada. Per a aplicacions d'alta tensió, s'utilitzen preferentment aliatges com el 7075 (5,6% de zinc) pel fet que tenen una resistència a la tracció més elevada, que pot arribar als 572 MPa.
El control precís dels paràmetres d'extrusió garanteix una qualitat constant:
Ajustar aquests factors en ±5% pot reduir el consum d'energia en un 12% mantenint la integritat del perfil.
El motlle serveix com a plànol per als perfils d'extrusió d'alumini, convertint bloms escalfats en formes de secció transversal precises. Els components clau inclouen:
Tres tipus de motlles dominen la producció:
La longitud efectiva de contacte —l'àrea de contacte entre la matriu i l'alumini— és fonamental per controlar el flux del material. Les seccions de perfil més gruixudes requereixen longituds de contacte més llargues per igualar la velocitat d'extrusió amb les àrees més fines, evitant defectes com torsió o ondulacions superficials.
El software modern de CAD permet una precisió a nivell de micres en el disseny de motlles, amb simulacions avançades que prediuen l'expansió tèrmica (0,1-0,3% a 450-500 °C) i la dinàmica del flux del material. Els dissenyadors prioriten:
Els perfils amb múltiples buits complexes requereixen sistemes de nuclis amb funcions de compensació tèrmica. Una investigació del 2023 va trobar que els dissenys de matrius optimitzats redueixen el desperdici de material en un 22% mentre augmenten la capacitat de les premses d'extrusió en un 15-18% en perfils buits de tipus pont.
Malgrat els avenços, persisteixen limitacions clau:
| Desafiament | Limitació Pràctica |
|---|---|
| Gruix mínim de paret | 0,5 mm per a aliatges 6xxx en matrius estàndard |
| Aiguat de les cantonades | Radi mínim de 0,8 mm per a la distribució de l'esforç |
| Espaiat entre buits | relació màxima de 3:1 entre profunditat i amplada |
Les parets fines amb un gruix inferior a 1 mm poden trencar-se durant l'extrusió, mentre que les cantonades esmolades acumulen tensions residuals. Els perfils multicambra requereixen velocitats d'extrusió progressives inferiors a 12 m/min per mantenir l'estabilitat dimensional, una reducció del 40% respecte a les extrusions d'una sola cambra.
Un bon control tèrmic és essencial per mantenir els perfils d'extrusió d'alumini intactes mentre passen per la matriu durant la fabricació. Quan els gots s'escalfen entre aproximadament 400 i 500 graus Celsius (l'interval exacte depèn del tipus d'aliatge amb què s'està treballant), això arriba a reduir la pressió d'extrusió necessària entre un 30 i un 40 percent respecte a quan tot comença a temperatura ambient. Mantenir una diferència adequada de temperatura a través del material ajuda a evitar aquelles esquerdes superficials molestes que apareixen quan el metall flueix de manera irregular. També permet mantenir les mesures de la secció transversal consistents durant tot el perfil, fet que és molt important per a peces que s'utilitzaran en automòbils o edificis on la precisió és fonamental. Les línies d'extrusió modernes incorporen sensors d'infrarrojos que verifiquen en temps real la temperatura dels gots, mantenint-se dins d'un marge d'aproximadament més o menys 5 graus Celsius. Aquest nivell de monitorització redueix significativament el desperdici de materials causat per fluctuacions tèrmiques durant la producció.
Els aliatges de la sèrie 6000, com el 6061 i el 6063, requereixen temperatures d'extrusió d'aproximadament 470 a 510 graus Celsius si volem una bona ductilitat sense arribar als problemes de fusió. Amb els materials més forts de la sèrie 7000, però, les coses canvien. Realment necessiten una gestió cuidadosa de la temperatura entre aproximadament 380 i 420 graus per evitar que es debilitin els límits dels grans. Algunes investigacions recents indiquen que refredar perfils d'aliatge 6082 a un ritme d'aproximadament 25 graus per minut després de sortir del motlle pot augmentar la seva resistència a la tracció en un 15%. Quan les temperatures es desvien d'aquests rangs recomanats, els problemes solen començar a aparèixer força ràpidament.
Els operadors ajusten dinàmicament els paràmetres segons diagrames de fase específics de cada aliatge per equilibrar la velocitat de producció (15-50 m/min) amb els requisits metal·lúrgics.
Els perfils d'alumini extrudits són refredats immediatament per estabilitzar la seva estructura. El refredament amb aire és ideal per a aliatges estàndard, mentre que el refredament ràpid amb aigua produeix una solidificació ràpida per a les qualitats tractables tèrmicament, augmentant la duresa en un 15-20%. Aquesta fase determina la precisió dimensional: un refredament irregular pot generar tensions residuals superiors als 25 MPa en seccions crítiques.
Els perfils són estirats entre un 0,5-3% per alinear les estructures cristal·lines i eliminar tensions internes. El tall precís assegura que les longituds compleixin amb les toleràncies dins de ±1 mm/m. Sistemes làser avançats aconsegueixen velocitats de tall de 12 m/min mantenint una rugositat superficial per sota de Ra 3,2 µm.
El reveniment T6 escalfa perfils fins a 530°F (277°C) durant 4-6 hores, augmentant la resistència a la tracció en un 30-40% en comparació amb aliatges no tractats. El refredament controlat al forn a 50°F/hora evita microfissures en geometries complexes.
L'envelliment artificial a 320-390°F (160-200°C) durant 8-18 hores optimitza el durís de precipitació en aliatges de les sèries 6000/7000. Aquest procés augmenta la resistència al límit elàstic fins a 55 ksi (380 MPa) mantenint taxes d'allargament superiors al 8%—essencial per a aplicacions aeroespacials i automotrius que requereixen resistència a la fatiga.
El tractament superficial adequat pot convertir extrusions d'alumini ordinàries en components que resisteixen molt bé condicions difícils. Per exemple, l'anodització. Aquest procés forma una capa d'òxid protectora mitjançant l'ús d'electricitat, fent que el metall sigui molt més resistent a la corrosió que l'alumini normal. Algunes proves mostren que pot durar tres vegades més abans de mostrar signes d'ús. A més, durant aquest mateix procés, els fabricants poden afegir colors que romanen durant anys sense descolorir-se. Un altre exemple és la pintura en pols, que actua de manera diferent però ofereix beneficis similars. La pintura s'adhereix al metall mitjançant una càrrega electrostàtica i es solidifica quan es calefà, creant un acabat resistent tant als danys del sol com a les ratllades. Proves reals mostren que les superfícies anoditzades poden sobreviure més de dues mil hores en cambres de boira salina segons les normes ASTM, i mantenen la integritat del color durant dècades. Per això veiem aquests tractaments amb freqüència en llocs on les condicions són molt dures, tant en edificis propers a l'oceà com en equipaments utilitzats en plantes químiques. La inversió inicial compensa amb escreix perquè aquests components tractats requereixen molt menys manteniment al llarg de la seva vida útil.
Els sectors industrials aprofiten la flexibilitat de disseny de l'extrusió per crear solucions d'alumini específiques que compleixin requisits espacials, funcionals i normatius concrets. Les principals aproximacions a la personalització inclouen:
El sector manufacturera aconsegueix estalvis de material del 15-25% mitjançant dissenys d'extrusió optimitzats topològicament, mentre que la construcció s'aprofita de barreres tèrmiques integrades que milloren l'eficiència energètica. El maquinat secundari diferencia encara més els perfils mitjançant característiques tallades amb precisió com ara rosques o interfícies de muntatge. Aquesta aproximació enginyera adaptable permet innovació específica per a cada aplicació en diversos sectors.
El procés d’extrusió d’alumini és un mètode termomecànic que transforma lingots d’alumini cilíndrics en perfils de secció transversal utilitzats en diversos sectors, com ara la construcció i l’automoció.
La selecció de l’aliatge és crucial, ja que determina la resistència, la resistència a la corrosió i la deformabilitat d’un perfil. Es trien diferents aliatges segons les tensions i requisits de l’aplicació.
Un control adequat de la temperatura i el calentament asseguren que el procés d’extrusió mantingui la integritat dels perfils d’alumini, evitant defectes com ara esquerdes a la superfície i garantint mesures consistents de la secció transversal.
Un proveïdor de solucions integrals que combina I+D, producció, vendes i gestió de la cadena d'aproviment.
