EN
Profil z hliníkového extrudátu se vyrábí termomechanickým procesem, který přeměňuje válcové hliníkové ingoty na přesně tvarované průřezy. Tato metoda spojuje efektivitu s materiálovou integritou, čímž je ideální pro výrobu komponent používaných ve stavebnictví, automobilovém a leteckém průmyslu.
Proces začíná ohřevem hliníkových ingotů na teplotu 480–500 °C, čímž se kov změkčí a způsobí jeho deformaci. Hydraulický lis poté přiměje ingot projít ocelovou matricí a tím vytvoří spojitý profil. Po extruzi je profil rychle ochlazen, aby byly zachovány jeho mechanické vlastnosti, a následně je narezán a upraven.
V samotném středu extruze leží interakce mezi teplem a tlakem. Ingoty ohřáté na optimální plasticitu jsou vytlačovány matricemi navrženými na míru při tlacích přesahujících 100 MPa. Například ingot o průměru 200 mm může vytvořit profily až do šířky 500 mm, což demonstruje škálovatelnost této metody.
Hliníkové slitiny přímo určují pevnost, odolnost proti korozi a tvárnost profilu. Slitina 6063, obsahující 0,4 % křemíku a 0,7 % hořčíku, se běžně používá díky vyvážené svařitelnosti a tepelné vodivosti. Pro aplikace za vysokého zatížení jsou upřednostňovány slitiny jako 7075 (5,6 % zinku) díky zvýšené mezí pevnosti až 572 MPa.
Přesná kontrola parametrů tváření zajišťuje stálou kvalitu:
Úpravou těchto faktorů o ±5 % lze snížit spotřebu energie o 12 % a zároveň zachovat integritu profilu.
Matrice slouží jako základní plán pro výrobu profilů z hliníkového extrudátu, při které se zahřáté ingoty přeměňují na přesné průřezové tvary. Mezi hlavní součásti patří:
Ve výrobě se používají tři hlavní typy matic:
Účinná délka ložiska – kontaktní plocha mezi kalibrem a hliníkem – je rozhodující pro kontrolu toku materiálu. Silnější profily vyžadují delší délky ložiska, aby se vyrovnala rychlost extruze s tenčími částmi a předešlo se vadám, jako je zkroucení nebo povrchové vlnění.
Moderní softwarové nástroje CAD umožňují přesnost na úrovni mikronů při návrhu kalibrů, přičemž pokročilé simulace předpovídají tepelnou roztažnost (0,1–0,3 % při 450–500 °C) a dynamiku toku materiálu. Návrháři kladejí důraz na:
Složité profily s více dutinami vyžadují vnitřní formy s funkcí kompenzace teplotní roztažnosti. Studie z roku 2023 zjistila, že optimalizované návrhy nástrojů snižují odpad materiálu o 22 % a zároveň zvyšují výkon lisu při extruzi o 15–18 % u dutých profilů s můstkem.
Navzdory pokrokům přetrvávají klíčová omezení:
| Výzva | Praktické omezení |
|---|---|
| Minimální tloušťka stěny | 0,5 mm pro slitiny řady 6xxx při standardních nástrojích |
| Ostré rohy | Minimální poloměr 0,8 mm pro rozložení napětí |
| Vzdálenost dutin | maximální poměr hloubky k šířce 3:1 |
Tenké stěny pod 1 mm hrozí roztržení během extruze, zatímco ostré rohy akumulují zbytková napětí. Vícekomorové profily vyžadují postupné rychlosti extruze pod 12 m/min, aby byla zajištěna rozměrová stabilita – což je o 40 % nižší hodnota ve srovnání s jednoduchými dutinami.
Dobrá tepelná kontrola je zásadní pro zachování integrity hliníkových profilů při jejich extruzi pomocí matrice během výroby. Když se ingoty ohřívají na teplotu mezi přibližně 400 a 500 stupni Celsia (přesný rozsah závisí na použité slitině), sníží se tím tlak potřebný pro extruzi o zhruba 30 až 40 procent ve srovnání s případem, kdy vše začíná při pokojové teplotě. Udržování správného teplotního rozdílu v materiálu pomáhá vyhnout se nepříjemným povrchovým trhlinám, které vznikají při nerovnoměrném toku kovu. Také zajistí stálost rozměrů průřezu po celé délce profilu, což je velmi důležité pro díly používané v automobilech nebo stavebnictví, kde hraje roli přesnost. Moderní linky pro extruzi jsou nyní vybaveny infračervenými senzory, které sledují teplotu ingotů v reálném čase s přesností zhruba plus minus 5 stupňů Celsia. Tato úroveň monitorování výrazně snižuje množství odpadu způsobeného kolísáním teploty během výroby.
Slitiny 6000 řady, jako například 6061 a 6063, vyžadují teploty pro extruzi někde kolem 470 až 510 stupňů Celsia, pokud chceme dosáhnout dobré tažnosti bez rizika tavení. U pevnějších slitin 7000 řady se situace liší. Tyto materiály opravdu vyžadují důkladnou kontrolu teploty mezi přibližně 380 a 420 stupni Celsia, aby nedošlo k oslabení zrnitých hranic. Některé nedávné výzkumy ukazují, že rychlé ochlazování profilů slitiny 6082 po výtlačce přibližně o 25 stupňů za minutu může zvýšit jejich pevnost v tahu o zhruba 15 %. Pokud teplota vybočí z doporučených rozsahů, problémy se obvykle začnou rychle projevovat.
Operátoři dynamicky upravují parametry na základě fázových diagramů specifických pro danou slitinu, aby vyvážili rychlost výroby (15–50 m/min) a metalurgické požadavky.
Extrudované hliníkové profily jsou po výrobě okamžitě chlazeny, aby se stabilizovala jejich struktura. Při chlazení vzduchem je dosaženo ideálních vlastností pro běžné slitiny, zatímco při chlazení vodou dochází k rychlému tuhnutí slitin vytvrditelných kalením, čímž se zvýší tvrdost o 15–20 %. Tato fáze určuje rozměrovou přesnost – nerovnoměrné chlazení může způsobit zbytková pnutí přesahující 25 MPa v kritických částech.
Profily jsou natahovány o 0,5–3 %, aby se zarovnala zrnitá struktura a odstranily vnitřní pnutí. Přesné řezání zajišťuje délky v toleranci ±1 mm/m. Pokročilé laserové systémy dosahují řezných rychlostí 12 m/min, přičemž udržují drsnost povrchu pod Ra 3,2 µm.
T6 zušlechťování zahřívá profily na 530°F (277°C) po dobu 4–6 hodin, čímž zvyšuje mez pevnosti o 30–40 % ve srovnání s neupravenými slitinami. Kontrolované chlazení v peci rychlostí 50°F/hod zabraňuje vzniku mikrotrhlin u složitých geometrií.
Umelé stárnutí při teplotách 320–390°F (160–200°C) po dobu 8–18 hodin optimalizuje vylučovací vytvrzení u slitin řady 6000/7000. Tento proces zvyšuje mez kluzu na 55 ksi (380 MPa) a zároveň udržuje prodloužení nad 8 % – což je kritické pro letecké a automobilové aplikace vyžadující odolnost proti únavě.
Správná povrchová úprava může proměnit běžné hliníkové profily v komponenty, které odolávají náročným podmínkám. Vezměme si třeba eloxování. Tento proces vytváří ochrannou vrstvu oxidů pomocí elektřiny, čímž je kov mnohem odolnější vůči korozi než běžný hliník. Některé testy ukazují, že může vydržet až třikrát déle než neupravený hliník, než se objeví první známky opotřebení. Navíc během tohoto procesu mohou výrobci přidat barvy, které roky neblednou. Další možností je potahování práškovou barvou, která funguje jinak, ale nabízí podobné výhody. Barva se přichycuje na kov pomocí statické elektřiny a poté ztvrdne při zahřátí, čímž vznikne povrch odolný vůči poškození sluncem i škrábancům. Reálné testy ukazují, že eloxované povrchy vydrží v solném mlhovém testu podle norem ASTM přes dva tisíce hodin a zároveň si uchovají barvu po desítky let. Proto se tyto povrchové úpravy často používají v místech, kde jsou extrémní podmínky, ať už jde o budovy v blízkosti oceánu nebo o zařízení používané v chemických provozech. Počáteční investice se vyplatí mnohonásobně, protože tyto upravené díly vyžadují mnohem menší údržbu po celou dobu své životnosti.
Průmyslové odvětví využívají koncepční pružnost vytlačování k vytváření účelově zaměřených hliníkových řešení, která splňují přesné požadavky na prostor, funkci a předpisy. Mezi klíčové přístupy k přizpůsobení patří:
Výrobní sektor dosahuje 15–25% úspory materiálu pomocí vytlačovacích návrhů s optimalizovanou topologií, zatímco stavebnictví těží z integrovaných tepelných bariér zvyšujících energetickou účinnost. Sekundární obrábění dále diferencuje profily pomocí přesně opracovaných prvků, jako jsou závity nebo montážní rozhraní. Tento přizpůsobitelný inženýrský přístup umožňuje inovace specifické pro danou aplikaci napříč průmyslovými odvětvími.
Proces tvárního lisování hliníku je termomechanická metoda, při které se válcové ingoty hliníku přeměňují na profily s příčným průřezem, které se používají v různých průmyslových odvětvích, jako je stavebnictví a automobilový průmysl.
Výběr slitiny je klíčový, protože určuje pevnost profilu, odolnost proti korozi a tvárnost. Různé slitiny se vybírají na základě zatížení a požadavků konkrétní aplikace.
Správná kontrola teploty a ohřev zajišťují, že proces tvárného lisování udržuje integritu hliníkových profilů, předchází vzniku vad, jako jsou povrchové trhliny, a zajišťuje stálost rozměrů průřezu.
Komplexní řešení integrující výzkum a vývoj, výrobu, prodej a řízení dodavatelského řetězce.
