Kuhu kasutatakse alumiiniumi sulandprofiileerimist?

Alumiiniumi sulandprofiileerimise kasutamine autotööstuses

6xxx seeriast sulandid autode raamides ja konstruktsioonikomponentides

Tänapäeval on 6xxx seeriast alumiiniumi sulandid hädavajalikud autokeelte valmistamiseks, kuna need ühendavad tugevuse kergusega ja vastupidavad roostele väga hästi. Hiljutiste materjalitsekkide kohaselt ajaframis 2025 võivad need sulandid taluda umbes 20 protsenti rohkemat pöördemomenti võrreldes tavapärase terasega, samal ajal kui osad on umbes 35 kuni isegi 40 protsenti kergemad. Nende kasulikuks omaduseks on tootmisel kujundamise lihtsus. Autotootjad saavad luua keerukaid struktuure põrkekindluseks ja erilisi uksekiiri mitme kambri sisse. Need disainid vastavad rangele ohutusstandardeid, kuid hoiavad samas autosid teed hõlpsasti manööverdavaks.

Kerge konstruktsioon kütuse säästmiseks ja EV jõudluseks

Kui kergemate autode valmistamisest on tegu, aitab alumiiniumprofiilide ekstrudeerimine autotootjatel vähendada autode kaalu umbes 100 kuni 150 kilogrammi võrra võrreldes traditsiooniliste terasstruktuuridega. Kui auto töötab kütusega, tähendab see kütuse säästmist umbes 6 kuni 8 protsenti. Elektriautod saavad veelgi suuremat kasu, saades samast aku komplektist 12 kuni 15 protsenti rohkem sõidukaugust. Erinevus on eriti suur aku alustete valmistamisel elektriautode jaoks. Ekstrudeerimise teel valmistatud kujundid teevad neist komponentidest mitte ainult kergema, vaid pakuvad ka vajalikku struktuuritugevust nende õrnade aku rakkude ümber, mis on EV tõhususe tagamiseks olulised.

Juhtumiuuring: Ekstrudeeritud aku korpused elektriautodes

Põhiosas kasutavad EV tootjad nüüd üheosalisi ekstrudeeritud alumiiniumi aku korpust, mis integreerivad jahutuskanalid ja mõju vahendid ühtlasteks struktuurideks. Need korpused pakuvad 40% paremat soojusreguleerimist kui traditsioonilised keevitatud konstruktsioonid ja tagavad 1,8 mm terase võrdväärse purunemiskindluse poole väiksema kaaluga – olulised edusammud, mis võimaldavad turvalisemaid ja pikema zonni elektriautusid.

Modulaarne alusvõrgu arendus kasutades alumiiniumi ekstruusioone

A 2024 autotööstuse insenerite aruanne toob välja, kuidas autotootjad kasutavad ekstrudeeritud alumiiniumi profiile modulaarsete alusvõrgu süsteemide loomiseks. Need omavahel ühendatavad komponendid võimaldavad kiiret platvormi kohandamist erinevate autoklasside jaoks, säilitades samal ajal stabiilsete katsetustulemuste jõudluse, vähendades arendusperioodi 30% võrreldes traditsiooniliste pressitud-terasest arhitektuuridega.

Aerospace ja kõrge jõudlusega struktuuride kasutamine

Kõrge tugevuse ja kaalu suhe lennukite komponentides

Õhusõidukite tööstus toetub tugevalt alumiiniumi sulamprofiilidele, kuna need pakuvad oma kaalu suhtes suurepärast tugevust, eriti selliste sortide puhul nagu 7075 ja 2024. Nende materjalide väärtust suurendab asjaolu, et need võivad saavutada tõmbetugevuse üle 500 MPa, kuid nende kaal on siiski umbes 60% väiksem kui terase puhul, mis on oluline, kui soovitakse, et lennukeid paremini lendama. Näiteks tiivakandurite otsad. Kui need komponendid on valmistatud ekstrudeeritud alumiiniumist mitte tiitaanist, on need 18–22% kergemad, kuid vastavad siiski kõikidele FAA nõuetele nende väsimuskindluse kohta ajajoonis. Reaalajas mõju? Lendufirmad teatavad, et iga lennuki puhul, mis kasutab neid kergemaid osi, säästetakse aastas umbes 2400 liitrit reaktiivkütet, mis aitab samaaegselt nii kasvuhoonegaaside vähendamisel kui ka keskkonnakavadesid.

Kuumekstrusioon õhusõidukite klassi alumiiniumi sulamite jaoks

Kõrge temperatuuri ekstrudeerimise tehnikad, mis toimivad umbes 375 kuni peaaegu 500 kraadi Celsiuse vahel, muudavad need kvaliteetse õhuruumi billetid ilma õmblusteta tugevateks struktuurikujunditeks. Töötlemise ajal just sobiva soojustuse hoidmine aitab säilitada metalli teravate struktuuri, mis tähendab, et osad nagu maandumisvardade aktuaatorid on kogu ulatuses usaldusväärselt tugevad. Tootsemised, mis üleminema meetoditele siirduvad, näevad tavaliselt oma tootmisaja vähenemist umbes kolmandiku võrra võrreldes traditsioonilise kujundamise lähenemisega. Ekstrudeerimise järgi jäävad mõõtmised ka väga täpsesse vahemikku, tavaliselt pluss miinus 0,1 millimeetrit. Selline täpsus on väga oluline, kui nendest osadest tuleb kokku sobitada kaasa kaasa süsinikki fibreeritud osadega kaasaegse lennukitehituses.

Lenduki tiivade, keelpilli ja tugikonstruktsioonide keeruline profiilne disain

Uusimad ekstrudeerimisväljad võimaldavad tootjatel luua keerukaid mitmefunktsionaalseid profiile korraga. Võtke näiteks tiivapõiket, millele saab nüüd juba alusta peale lisada jahutuskanaleid ning sensorite kinnituskohad. Eelmisel aastal avaldatud uuringu kohaselt säästis õhuruumi ettevõte iga lennuki puhul umbes neljateist tuhat dollarit, kui nad asendasid 84 eraldi kleepimiseks kasutatud teraskomponenti ühe tükiga alumiiniumist keelest, mis valmistati ekstrudeerimise teel. Uus disain ei vähendanud mitte ainult kulusid, vaid talus ka paremini vibratsioone lennukatsel. Erilise põnevuse pakub aga asjaolu, et need täiustatud ekstrusioonid rahuldavad ka tulevase lennuvõimalduse vajadusi. Need pakuvad vajalikku elektromagnetkaitset tundlike elektriseadmete ruumides ning on kujundatud eriliste kujunditega, mis neelavad mõjusid palju paremini kui traditsioonilised materjalid, näiteks lastiruumides.

Arhitektuurilised ja ehitusvaldkonna rakendused

Alumiiniumi sulamist ekstrudeeritud profiil on muutunud tänapäevase arhitektuurikujunduse keskseks elemendiks, andes inseneridele ja disainertele ainulaadse paindlikkuse struktuurilahenduste loomisel, mis ühendavad vormi ja funktsionaalsust.

Akna raamid, kardinseinad ja katusematerjalid

Tänapäeval loodvad enamikku kaasaegseid hoonetel intensiivselt ekstrudeeritud alumiiniumprofiile, kuna neid saab valmistada suure täpsusega ja need sobivad hästi kõigi keeruliste kujuju kujudega. Võtke näiteks 6063 sulandi, mis on hoonete puhul väga populaarne tänu silele välimusele pärast lõppmeetrit ja kergesti keevitamisele. Kui kasutame akendes soojuskatkestust koos sellega materjaliga, väheneb soojakadu tõesti 30% võrreldes vanemate ja vähem tõhusate materjalidega. Arhitektid on ka ekstrudeerimisega väga rahul, kuna nad saavad luua neid uhkeid mitme kambritega kardinseinu, mis vastavad isegi tõsisele tuulutusvastupidavusele, mõnikord üle 3500 Pascali, ilma et ohverdataks seda puhtat ja kaasaegset väljanägemist, mida tänapäeval soovitakse.

Kestvus ja korrosiooni vastu taluvus hoonete fassaadides

Rannajoonel ja suurtes linnades asuvad hooned kasutavad oma välispiirdeks alumiiniumprofiile, mille pealispind on kaetud PVDF-katoodiga. Neid katoodi on näidatud suurepärane vastupidavus, kuna need taluvad soolaõhku, kusjuures korrosioon on 2% isegi pärast 25-aastast kokkupuudet soolanebuli kambris, mida kasutatakse testimiseks (ASTM B117 standard). Eelmisel aastal tehtud hiljutised uuringud ehitusmaterjalidest paljastasid midagi huvitavat: alumiiniumi fassaadidega hoonete hooldusvajadus oli 15-aastase perioodi jooksul ligikaudu 3/5 väiksem kui terasest hoonetel. Mis teeb alumiiniumist nii eriliseks? Asjaolu, et see moodustab loomuliku oksüüdikihi, mis tegelikult parandab ise väikeseid kriimustusi, hoides hoonet head väljanägemist isegi päikeseloojapäeviti.

Eluea kulu eelised vs. algne materjaliinvesteering

Alumiiniumprofiilisüsteemid maksavad eespoolt umbes 15–20% rohkem kui PVC või puukomposiidi alternatiivid. Kuid kui vaatame suurt pilti, kestavad need süsteemid umbes 60 aastat, mis vähendab vahetuskulusid ligikaudu 83% võrra, tuginedes erinevatele tooteeluea uuringutele. Hoonejuhid on tegelikult märganud ka hoolduskulude märkimisväärset langust, millest mõned on teatanud kuni 42% säästu, kuna aja jooksul on vaja vähem värvida või kinnitada. Keskkonnaküsimused on ka üsna veenvad. Enamikku alumiiniumiosi saab jälle ja jälle taaskasutada ilma kvaliteedi kaotamata, kusjuures umbes 95% taaskasutatakse, võrreldes ligikaudu 35% komposiitmaterjalidega. See muudab alumiiniumiks targa valiku hoonetele, mis pürgivad LEED-sertifitseerimise poole, kuna see sobib hästi ringmajanduse mudelitesse, kus materjalid jäävad ringlusesse, mitte lõpetama prügimäel.

Soojus- ja Elektriapplikatsioonid Elektroonikas

Soojusjuhted ja jahutuslahendused ekstrudeeritud alumiiniumi kasutamisega

Alumiiniumi sulamite ekstruus on muutunud tänapäevaste elektroonikaseadmete soojuse haldamisel eriti oluliseks, eriti soojusjuhtmete valmistamisel. Materjal juhib soojust umbes 160 kuni 200 vatti meetri kohta kelvini, mis tähendab, et see liigutab soojust kiiresti tundlikest komponentidest seadmetes. See aitab vältida nende aeglustumist ülekuumenemise tõttu. Hiljutised 2023. aasta uuringud näitasid ka midagi huvipakkuvat – seadmetel, millel on need alumiiniumist soojusjuhtmed, oli soojuse probleemide tõttu jõudluse vähendamise juhtumeid 32 protsenti vähem kui plastmaterjalist valmistatud seadmetel. Arvestades, et halb soojuse haldamine võib elektroonikaseadmete usaldusväärsust vähendada kuni 40 protsenti, loodavad nüüd paljud tootjad suurel määral alumiiniumile, näiteks võimsate arvutimikroskeemide ja LED-tulede puhul, kus temperatuuri kontrollimine on kõige olulisem.

Kotlid ja juhtivad komponendid võimsussüsteemides

Kui juttu teha kergest, kuid tugevast transformaatorite, päikesepaneelide invertorite ning nende elektriautode laadimisjaamade jaamadest, mida me nüüd igal pool näeme, siis rõhutatakse tõsiselt ekstrudeeritud alumiiniumprofiile. Neist materjalidest on olemas kaasaegne kaitse elektromagnetkäesoleva häiringu vastu, mis hoiab neid kallid siseplaate ohutult ilma tugevuse ohverdamiseta. Mis teeb need nii suurepäraseks, on see, et ekstrudeerimismeetod võimaldab tootjatel disaini sisse ehitada ka külma lamedad ja õiged kohad, mille kaudu kabelid läbi minema. See tähendab, et kokkupanekul on vaja vähem osi. Mõned ettevõtted teatavad, et nad säästsid 18% kuni peaaegu veerandi võrra tootmiskulusid, kui nad loobu traditsioonilistest keevitatud terasest võimalustest ja kasutavad nende asemel neid alumiiniumlahendusi.

Disaini paindlikkus ja soojusjuhtivuse eelised

Ekstrudeerimisprotsesside võime toota peaaegu igasuguseid kujundeid on teinud neist populaarseks valikuteks tootjate seas, kes loovad keerukaid soojushõõguja disaini mitmete kambritega ning ka struktuure, mis ühendavad juhtivust isoleerimisomadustega. Kui jutuks tuleb serverirakkide jahutamissüsteemid, võib üks ekstrudeeritud alumiiniumdetail teostada tööd, mille jaoks läheks vaja 4 kuni 6 eraldi pressitud komponenti, mis vähendab tootmisjäätmeid umbes poole võrra, nagu viitab eelmisel aastal tehtud materjalide efektiivsusuuring. Kuid mis tõeliselt eristab seda meetodit, on selle kohanemisvõime, eriti kui seda kasutatakse koos täiesti taaskasutatava alumiiniumiga. Ettevõtetele, mis püüavad silmas pikaajalisi jätkusuutlikkuse eesmärke, pakuvad need ekstrudeeritud osad reaalseid eeliseid traditsiooniliste vaskpõhiste variantidega võrreldes nii 5G võrguarenduse kui ka mitmete tööstuslike rakenduste puhul, kus soojuse haldamine on kõige olulisem.

Alumiiniumi sulamite ekstrudeerimise võtmeeelised erinevates sektortes

Kuluefektiivsus, täpsus ja ekstrudeeritud profiilide taaskasutatavus

Alumiiniumi sulamite ekstrudeerimise protsessiga saavutatakse keerukad profiilid tolerantsiga umbes ±0,1 mm, mis vähendab oluliselt materjalikadu. Traditsioonilised valmistamismeetodid ei suuda seda efektiivsust ületada. Ekstrudeerimise abil saab tootjad disainida õõnsed sektsioonid ja mitmed kambrid. See lähenemine säästab umbes 30% toorainest ilma tugevuse või vastupidavuse kahjustamata. Lisaks on selle suurepärane sobivus taaskasutatud alumiiniumjäätmetega. Enamik ettevõtteid peab seda eriti kuluefektiivseks, kuna üle kolme neljandiku kõigist ajaloos valmistatud alumiiniumekstrudeerimistest on tänapäeval ikkagi kusagil kasutuses, kuna me suudame neid korduvalt taaskasutada tootmisprotsessides.

Jätkusuutlikkuse eelised kaasaegses tootmises

Alumiiniumi ekstruus toimib tõesti hästi ringmajanduse lähenemisega. Kui me vaatame, mis toimub tarbijate poolt kasutatud toodetega pärast nende kasutusaja lõppu, siis alumiiniumi taaskasutamiseks kuluv energiahulk on vaid umbes 5% energiast, mis on vajalik uue alumiiniumi tootmiseks toorainest. Rahvusvaheline Alumiiniumi Instituut tegi eelmisel aastal uuringu, mis näitas, et ekstrudeeritud alumiiniumkomponentidega valmistatud hooned vähendavad hoopis 40% võrra süsinik emissioone võrreldes samasuguste terasest hoonetega, mille kasutusiga on kolm kümnendit. Veelgi paremaks teeb asjaolu, et meie praegused taaskasutuse süsteemid suudavad vana hoonete lammutamisel tagastada umbes 95% alumiiniumist. See kõrge taastamise määr tähendab, et enamik arhitekte ja ehitajaid näeb ekstrudeeritud alumiiniumi nüüd mitte lihtsalt hea valikuna, vaid sageli parimana materjalina keskkonnateadlike projektide jaoks.

Alumiinium vs. Terav: Võrdlus ekstrudeeritud osades

Teravil on kindlasti rohkem toorjõu kui alumiinium, kuid kui vaatame kaalu suhtes avalduvat tugevust, siis jääb alumiiniumi sulandid 60% võrra paremaks. See muudab kõik, näiteks autoraamid ja lennukiosad, kus kaal on nii oluline. Võtke näiteks 6061-T6 alumiiniumi, millel on umbes 310 MPa puhkenihe, samas kui selle kaal on vaid 2,7 grammi kuupsentimeetri kohta. Pehmateravile tuleb jõuda 250 MPa-ni, enne kui see isegi ligikaudu saab, kuid 7,85 grammi kuupsentimeetri kaaluga on see peaaegu kolm korda raskem. Kergem kaal aitab ka rahast säästa. Transpordiettevõtted teatavad 8-12% paremast kütuseefektiivsusest, kui kasutatakse alumiiniumi asemel teravil, nagu mainiti neis SAE International uuringutes.

Tööstuse ülevaade: 70% struktuuriprofiilidest kasutavad 6xxx seeriast sulandeid

6xxx seeria (6061, 6063, 6082) valitseb struktuuriprofiilide ekstrudeerimisel tänu optimaalsele tasakaalule kujundatavuse ja mehaaniliste omaduste vahel. Hiljutised turuandmed näitavad, et need magneesium-silitsiumi sulandid moodustavad:

Selle laialdase kasutamise põhjuseks on nende võime saavutada 150–340 MPa tõmbetugevus pärast kunstlikku vanastamist, säilitades samas suurepärase korrosioonikindluse.