EN
Aluminium-Profilstränge werden durch einen thermomechanischen Prozess hergestellt, bei dem zylindrische Aluminiumblöcke in präzise geformte Querschnitte verwandelt werden. Dieses Verfahren vereint Effizienz mit Materialintegrität und eignet sich somit ideal für die Herstellung von Bauteilen in der Bau-, Automobil- und Luftfahrtindustrie.
Der Prozess beginnt mit dem Erwärmen von Aluminiumblöcken auf 480–500 °C, wodurch das Metall für die Verformung weich gemacht wird. Eine hydraulische Presse zwingt anschließend den Block durch eine Stahldüse und formt ihn zu einem kontinuierlichen Profil. Nach der Extrusion wird das Profil schnell abgekühlt, um seine mechanischen Eigenschaften zu bewahren, bevor es geschnitten und behandelt wird.
Im Mittelpunkt der Extrusion steht die Wechselwirkung zwischen Wärme und Druck. Blöcke, die auf optimale Plastizität erwärmt wurden, werden unter einem Druck von über 100 MPa durch speziell gestaltete Düsen gepresst. Ein Blockdurchmesser von beispielsweise 200 mm kann beispielsweise Profile mit einer Breite von bis zu 500 mm erzeugen, was die Skalierbarkeit dieses Verfahrens zeigt.
Aluminiumlegierungen bestimmen direkt die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit eines Profils. Legierung 6063, bestehend aus 0,4 % Silizium und 0,7 % Magnesium, wird aufgrund ihrer ausgewogenen Schweißbarkeit und Wärmeleitfähigkeit weit verbreitet eingesetzt. Für Anwendungen mit hohen Beanspruchungen werden Legierungen wie 7075 (5,6 % Zink) bevorzugt, da sie eine verbesserte Zugfestigkeit von bis zu 572 MPa aufweisen.
Die präzise Steuerung der Extrusionsparameter gewährleistet eine gleichbleibende Qualität:
Durch eine Anpassung dieser Faktoren um ±5 % kann der Energieverbrauch um 12 % reduziert werden, ohne die Profilintegrität zu beeinträchtigen.
Die Matrize dient als Blaupause für Aluminium-Profilstrangpressprofile und wandelt erhitzte Brammen in präzise Querschnittsformen um. Wichtige Komponenten sind:
Drei Matrizentypen dominieren die Produktion:
Die effektive Traglänge – der Kontaktkreis zwischen Matrize und Aluminium – erweist sich als entscheidend für die Kontrolle des Materialflusses. Dickere Profilabschnitte benötigen längere Traglängen, um die Extrusionsgeschwindigkeit mit dünnwandigen Bereichen auszugleichen und Fehler wie Verdrillung oder Oberflächenwellen zu vermeiden.
Moderne CAD-Software ermöglicht mikrometergenaue Präzision im Matrizendesign, mit fortschrittlichen Simulationen zur Vorhersage der thermischen Ausdehnung (0,1–0,3% bei 450–500 °C) und des Materialflussverhaltens. Designer achten besonders auf:
Komplexe mehrfach ausgehöhlte Profile erfordern geschachtelte Mandrel-Systeme mit thermischen Kompensationsmerkmalen. Eine Studie aus dem Jahr 2023 ergab, dass optimierte Matrizenkonstruktionen den Materialabfall um 22 % reduzieren und gleichzeitig die Durchsatzrate der Extrusionspresse bei Brückenprofilen um 15–18 % erhöhen.
Trotz Fortschritte bestehen weiterhin wesentliche Einschränkungen:
| Herausforderung | Praktische Grenze |
|---|---|
| Minimale Wandstärke | 0,5 mm für 6xxx-Legierungen bei Standardwerkzeugen |
| Eckenschärfe | Mindestradius von 0,8 mm für Spannungsverteilung |
| Hohlraumabstand | maximaler Tiefen-Breiten-Verhältnis von 3:1 |
Dünne Wände unter 1 mm neigen während der Extrusion zum Reißen, während scharfe Ecken Restspannungen anhäufen. Mehrkammerprofile erfordern Extrusionsgeschwindigkeiten unterhalb von 12 m/min, um die Maßhaltigkeit zu gewährleisten – eine Reduktion um 40 % im Vergleich zu einfach ausgehöhlten Profilen.
Eine gute Wärmeregulierung ist entscheidend, um Aluminium-Strangpressprofile während des Herstellungsprozesses beim Durchlaufen der Matrize intakt zu halten. Wenn Brammen auf Temperaturen zwischen etwa 400 und 500 Grad Celsius erhitzt werden (der genaue Bereich hängt von der Art der Legierung ab), reduziert dies den benötigten Extrusionsdruck tatsächlich um etwa 30 bis 40 Prozent im Vergleich dazu, wenn alles bei Zimmertemperatur beginnt. Das Aufrechterhalten der richtigen Temperaturunterschiede über das Material hinweg hilft dabei, lästige Oberflächenrisse zu vermeiden, die entstehen, wenn das Metall ungleichmäßig fließt. Gleichzeitig bleiben die Querschnittmaße über das gesamte Profil hinweg konsistent, was besonders für Bauteile wichtig ist, die in Autos oder Gebäuden zum Einsatz kommen, wo Präzision entscheidend ist. Moderne Strangpressanlagen sind heute mit Infrarotsensoren ausgestattet, die die Temperatur der Brammen in Echtzeit überwachen und dabei eine Abweichung von nur plus oder minus 5 Grad Celsius sicherstellen. Dieses Maß an Überwachung reduziert den Materialabfall, der durch Temperaturschwankungen während der Produktion entsteht, erheblich.
Legierungen der 6000er-Serie wie 6061 und 6063 benötigen Extrusionstemperaturen von etwa 470 bis 510 Grad Celsius, um eine gute Duktilität zu gewährleisten, ohne Schmelzprobleme zu verursachen. Bei den festeren Legierungen der 7000er-Serie ändern sich die Anforderungen jedoch. Diese benötigen eine sorgfältige Temperaturregelung zwischen etwa 380 und 420 Grad Celsius, um ein Schwächen der Korngrenzen zu vermeiden. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass das Abkühlen von 6082-Legierungsprofilen mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 25 Grad pro Minute nach dem Verlassen des Werkzeugs die Zugfestigkeit um etwa 15 % erhöhen kann. Wenn die Temperaturen außerhalb dieser empfohlenen Bereiche liegen, treten Probleme in der Regel recht schnell auf.
Bediener passen die Parameter dynamisch an, basierend auf legierungsspezifischen Phasendiagrammen, um die Produktionsgeschwindigkeit (15–50 m/min) mit metallurgischen Anforderungen in Einklang zu bringen.
Extrudierte Aluminiumprofile werden unmittelbar nach der Herstellung gekühlt, um ihre Struktur zu stabilisieren. Luftkühlung eignet sich ideal für Standardlegierungen, während eine Wasserabschreckung eine schnelle Erstarrung für wärmebehandelbare Sorten schafft und die Härte um 15–20 % erhöht. Diese Phase bestimmt die Maßgenauigkeit – ungleichmäßige Kühlung kann Restspannungen von über 25 MPa in kritischen Bereichen verursachen.
Die Profile werden um 0,5–3 % gestreckt, um die Kornstruktur auszurichten und innere Spannungen zu beseitigen. Präzises Schneiden stellt sicher, dass die Längen innerhalb einer Toleranz von ±1 mm/m liegen. Moderne Lasersysteme erreichen Schneidgeschwindigkeiten von 12 m/min, bei einer Oberflächenrauheit unter Ra 3,2 µm.
T6-Anlassbehandlung erhitzt Profile auf 277 °C (530 °F) für 4-6 Stunden und steigert die Zugfestigkeit um 30-40 % im Vergleich zu unbehandelten Legierungen. Kontrolliertes Ofenabkühlen mit 50 °F/Stunde verhindert Mikrorisse in komplexen Geometrien.
Künstliche Alterung bei 160-200 °C (320-390 °F) für 8-18 Stunden optimiert die Ausscheidungshärtung in Legierungen der Serien 6000/7000. Dieser Prozess steigert die Streckgrenze auf 380 MPa (55 ksi), während die Dehnungswerte über 8 % bleiben – entscheidend für Luftfahrt- und Automobilanwendungen mit hohen Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit.
Die richtige Oberflächenbehandlung kann gewöhnliche Aluminiumprofile in Komponenten verwandeln, die wirklich auch harten Bedingungen standhalten. Nehmen Sie beispielsweise das Eloxieren. Dieser Prozess bildet mithilfe von Strom eine schützende Oxidschicht, wodurch das Metall deutlich korrosionsbeständiger wird als normales Aluminium. Einige Tests zeigen, dass es bis zu dreimal länger halten kann, bevor Abnutzungserscheinungen auftreten. Zudem können Hersteller während desselben Prozesses Farben hinzufügen, die viele Jahre lang ohne Verblassen bestehen bleiben. Dann gibt es noch das Pulverbeschichten, das zwar anders funktioniert, aber ähnliche Vorteile bietet. Die Beschichtung haftet durch elektrostatische Aufladung auf dem Metall und verfestigt sich beim Erwärmen zu einer Oberfläche, die sowohl gegen Sonneneinflüsse als auch gegen Kratzer resistent ist. Praxistests zeigen, dass eloxierte Oberflächen nach ASTM-Standards über zweitausend Stunden in Salzsprühkammern überstehen und ihre Farbintensität über Jahrzehnte behalten können. Deshalb sehen wir diese Behandlungen so häufig in Bereichen, in denen die Bedingungen besonders rau sind, sei es bei Gebäuden in Meeresnähe oder bei Ausrüstungen, die in Chemieanlagen verwendet werden. Die anfängliche Investition lohnt sich langfristig, da diese behandelten Teile über ihre Lebensdauer hinweg deutlich weniger Wartung benötigen.
Industriezweige nutzen die Designflexibilität der Extrusion, um zweckgebaute Aluminiumlösungen zu erstellen, die exakten räumlichen, funktionellen und gesetzlichen Anforderungen entsprechen. Wesentliche Ansätze zur Anpassung umfassen:
Die Fertigungsbranche erzielt durch topologieoptimierte Extrusionsdesigns 15-25 % Materialersparnis, während der Bauwesenbereich von integrierten Wärmebarrieren profitiert, die die Energieeffizienz steigern. Sekundäre Bearbeitungsschritte differenzieren die Profile weiter durch präzise gefräste Merkmale wie Gewinde oder Montageflächen. Dieser flexible ingenieurtechnische Ansatz ermöglicht branchenspezifische Innovationen in diversen Industrien.
Der Aluminium-Strangpressprozess ist ein thermomechanisches Verfahren, bei dem zylindrische Aluminiumblöcke in querschnittsprofile umgewandelt werden, die in verschiedenen Industrien wie Bau und Automobilbau verwendet werden.
Die Legierungsauswahl ist entscheidend, da sie die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit eines Profils bestimmt. Unterschiedliche Legierungen werden je nach den Belastungen und Anforderungen der jeweiligen Anwendung ausgewählt.
Eine ordnungsgemäße Temperaturregelung und Beheizung stellen sicher, dass der Strangpressprozess die Integrität der Aluminiumprofile bewahrt, verhindert Defekte wie Oberflächenrisse und gewährleistet konsistente Querschnittsmessungen.
Ein Anbieter für Komplettlösungen, der Forschung und Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Lieferkettenmanagement integriert.
