एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफाइल कैसे बनाए जाते हैं?

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रक्रिया: बिलेट से प्रोफाइल तक

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफाइलों का निर्माण एक थर्मोमैकेनिकल प्रक्रिया के माध्यम से होता है, जो बेलनाकार एल्यूमीनियम बिलेटों को सटीक आकार वाले क्रॉस-सेक्शन में परिवर्तित कर देती है। यह विधि दक्षता और सामग्री की अखंडता का संतुलन बनाए रखती है, जिससे निर्माण, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले घटकों के निर्माण के लिए यह आदर्श हो जाता है।

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का अवलोकन

प्रक्रिया 480-500°C तक एल्युमिनियम बिलेट्स को गर्म करके शुरू होती है, जिससे धातु विकृत होने के लिए मुलायम हो जाती है। एक हाइड्रोलिक प्रेस फिर बिलेट को स्टील के डाई से होते हुए धकेलती है, जिससे एक निरंतर प्रोफाइल का आकार बन जाता है। एक्सट्रूज़न के बाद, प्रोफाइल को तेज़ी से ठंडा किया जाता है ताकि इसकी यांत्रिक विशेषताओं को बरकरार रखा जा सके, उसके बाद इसे काटा जाता है और उपचार किया जाता है।

गर्म किए गए एल्युमिनियम बिलेट्स को डाई से होकर धकेलना: कोर मैकेनिज्म

एक्सट्रूज़न के दिल में ऊष्मा और दबाव के बीच अंतःक्रिया होती है। इष्टतम लचीलेपन तक गर्म किए गए बिलेट्स को 100 MPa से अधिक के दबाव पर कस्टम-डिज़ाइन किए गए डाई से होकर धकेला जाता है। उदाहरण के लिए, 200 मिमी के बिलेट व्यास से 500 मिमी चौड़ाई तक के प्रोफाइल बनाए जा सकते हैं, जो इस विधि की स्केलेबिलिटी को दर्शाता है।

प्रोफाइल निर्माण में मिश्र धातु चयन की भूमिका

एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं सीधे तौर पर प्रोफ़ाइल की ताकत, संक्षारण प्रतिरोध और आकार देने योग्यता को निर्धारित करती हैं। मिश्र धातु 6063, जिसमें 0.4% सिलिकॉन और 0.7% मैग्नीशियम होता है, का उपयोग इसकी संतुलित वेल्डेबिलिटी और ऊष्मा चालकता के कारण व्यापक रूप से किया जाता है। उच्च तनाव वाले अनुप्रयोगों के लिए, मिश्र धातुओं जैसे 7075 (5.6% जस्ता) को वरीयता दी जाती है क्योंकि यह 572 MPa तक की बढ़ी हुई तन्य शक्ति प्रदान करती हैं।

एक्सट्रूज़न पैरामीटर (तापमान, गति, विकृति दर) का प्रभाव

एक्सट्रूज़न पैरामीटर्स के सटीक नियंत्रण से लगातार गुणवत्ता सुनिश्चित होती है:

• तापमान 520°C से अधिक तापमान के कारण सतह के दोष हो सकते हैं, जबकि 450°C से कम तापमान प्रेस में तनाव बढ़ा देता है।
• गति 5-50 मीटर/मिनट की दर से उत्पादकता और आयामी सटीकता के बीच संतुलन बनाए रखा जाता है।
• विकृति दर aSTM B221:2023 में उल्लिखित अनुसार 0.1-10 s¹ के इष्टतम मान दरार लगने की संभावना को कम करते हैं।

इन कारकों में ±5% का समायोजन ऊर्जा खपत में 12% की कमी कर सकता है जबकि प्रोफ़ाइल की अखंडता बनी रहती है।

डाई डिज़ाइन: एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफ़ाइल को आकार देना

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न डाई डिज़ाइन और कार्य

डाई एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफाइलों के लिए ब्लूप्रिंट के रूप में कार्य करती है, गर्म किए गए बिलेट्स को सटीक अनुप्रस्थ काट आकृतियों में परिवर्तित करती है। प्रमुख घटक इस प्रकार हैं:

• डाई बॉडी : प्रोफाइल ज्यामिति के अनुरूप खुलने वाली संरचना के साथ प्राथमिक संरचना बनाती है
• मैंड्रिल्स : ट्यूबों या चैनलों जैसे खोखले प्रोफाइलों में आंतरिक खाली स्थान को आकार देता है
• बोल्स्टर्स : अत्यधिक दबाव (4,000-15,000 psi) के तहत संरचनात्मक स्थिरता बनाए रखता है

उत्पादन में तीन प्रकार के डाई प्रमुखता से उपयोग किए जाते हैं:

1. सॉलिड डाई सरल बार/एंगल के लिए
2. खोखला डाई ट्यूबुलर संरचनाओं के लिए
3. अर्ध-खोखला डाई आंशिक रूप से संलग्न ज्यामिति के लिए

प्रभावी बेअरिंग लंबाई—डाई और एल्यूमीनियम के बीच संपर्क क्षेत्र—पदार्थ के प्रवाह को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण साबित होती है। मोटे प्रोफाइल भागों के लिए पतले क्षेत्रों के साथ एक्सट्रूज़न गति को समान बनाए रखने के लिए लंबी बेअरिंग लंबाई की आवश्यकता होती है, जिससे ऐंठन या सतह के तरंगन जैसे दोषों को रोका जा सके।

प्रोफाइलों के लिए मोल्ड डिज़ाइन में परिशुद्धता और जटिलता

आधुनिक CAD सॉफ़्टवेयर डाई डिज़ाइन में माइक्रॉन स्तर की सटीकता प्रदान करता है, जिसमें उन्नत सिमुलेशन थर्मल प्रसार (450-500°C पर 0.1-0.3%) और पदार्थ प्रवाह गतिकी की भविष्यवाणी करते हैं। डिज़ाइनर मुख्यतः ध्यान देते हैं:

• एकसमान दीवार मोटाई (अधिकतम ±10% भिन्नता)
• क्रमिक संक्रमण त्रिज्या (न्यूनतम 1.5x दीवार मोटाई)
• संतुलित अनुप्रस्थ सममिति

जटिल बहु-खोखले प्रोफाइलों की मांग थर्मल क्षतिपूर्ति विशेषताओं के साथ मैंड्रिल प्रणालियों को समायोजित करती है। एक 2023 के अध्ययन में पाया गया कि अनुकूलित डाई डिज़ाइन 6063 श्रृंखला के मिश्र धातुओं में सामग्री की बर्बादी को 22% तक कम करते हुए और ब्रिज-प्रकार के खोखले प्रोफाइलों में एक्सट्रूज़न प्रेस के आउटपुट को 15-18% बढ़ाता है।

जटिल प्रोफाइल एक्सट्रूज़न में तकनीकी सीमाएं

अग्रिमों के बावजूद, मुख्य बाधाएं बनी रहती हैं:

1 मिमी से कम मोटाई वाली दीवारों को एक्सट्रूज़न के दौरान फटने का खतरा होता है, जबकि तीखे कोनों पर अवशिष्ट तनाव जमा होता है। बहु-कक्ष प्रोफाइलों को आयामी स्थिरता बनाए रखने के लिए 12 मीटर/मिनट से कम प्रगतिशील एक्सट्रूज़न गति की आवश्यकता होती है—एकल-खोखले एक्सट्रूज़न की तुलना में 40% कम।

एल्युमिनियम एक्सट्रूज़न के दौरान तापमान नियंत्रण

एक्सट्रूज़न में हीटिंग और तापमान नियंत्रण का महत्व

अच्छा तापीय नियंत्रण एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफाइल्स को निर्माण के दौरान मोल्ड से गुजरते समय अखंड रखने के लिए महत्वपूर्ण है। जब बिलेट्स को लगभग 400 से 500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है (सटीक सीमा इस बात पर निर्भर करती है कि हम किस प्रकार के मिश्र धातु के साथ काम कर रहे हैं), तो यह वास्तव में कमरे के तापमान से शुरू होने की तुलना में एक्सट्रूज़न दबाव को लगभग 30 से 40 प्रतिशत तक कम कर देता है। सामग्री में तापमान अंतर को बनाए रखने से धातु के असमान रूप से प्रवाहित होने पर होने वाले परेशान करने वाले सतही दरारों से बचा जा सकता है। यह प्रोफाइल में अनुप्रस्थ काट के माप को भी स्थिर रखता है, जो कारों या इमारतों में जाने वाले भागों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जहां परिशुद्धता का विशेष महत्व होता है। आधुनिक एक्सट्रूज़न लाइनों में अब इन्फ्रारेड सेंसर लगे होते हैं जो बिलेट के तापमान की वास्तविक समय में जांच करते हैं और लगभग प्लस या माइनस 5 डिग्री सेल्सियस के भीतर रहते हैं। उत्पादन के दौरान तापमान में उतार-चढ़ाव के कारण होने वाली बर्बादी को कम करने में इस स्तर की निगरानी काफी मदद करती है।

विभिन्न एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए इष्टतम तापीय सीमा

6000 श्रृंखला की मिश्र धातुएं जैसे 6061 और 6063 के लिए एक्सट्रूज़न तापमान लगभग 470 से 510 डिग्री सेल्सियस के बीच होना चाहिए यदि हम गलन समस्याओं में प्रवेश किए बिना अच्छी तन्यता प्राप्त करना चाहते हैं। हालांकि उन्हें मजबूत 7000 श्रृंखला की सामग्री के साथ स्थितियां अलग हो जाती हैं। इन्हें लगभग 380 से 420 डिग्री के बीच सावधानीपूर्वक तापमान प्रबंधन की वास्तविक आवश्यकता होती है ताकि अनाज सीमाओं को कमजोर होने से रोका जा सके। कुछ नवीनतम शोधों में संकेत मिलता है कि मोल्ड से बाहर आने के बाद 6082 मिश्र धातु की प्रोफाइलों को लगभग 25 डिग्री प्रति मिनट की दर से ठंडा करने से उनकी तन्य शक्ति में लगभग 15% की वृद्धि हो सकती है। जब तापमान इन सिफारिश की गई सीमाओं से बाहर चला जाता है, तो समस्याएं काफी तेजी से दिखाई देने लगती हैं।

• अत्यधिक तापीय तनाव से पहले से ही मरना का क्षय
• एनोडाइज़्ड प्रोफाइलों में सतही फफोले
• कम हुई सहनशीलता पालन (±0.1 मिमी आधार रेखा)

ऑपरेटर मिश्र धातु विशिष्ट चरण आरेखों के आधार पर उत्पादन गति (15-50 मीटर/मिनट) और धातु विज्ञान आवश्यकताओं के संतुलन के लिए पैरामीटर को गतिशील रूप से समायोजित करते हैं।

एल्यूमीनियम प्रोफाइलों की एक्सट्रूज़न के बाद की प्रक्रिया

शीतलन और एक्सट्रूज़न के बाद उपचार तकनीक

एल्यूमीनियम प्रोफाइलों को उनकी संरचना को स्थिर करने के लिए तुरंत ठंडा किया जाता है। मानक मिश्र धातुओं के लिए वायु शीतलन आदर्श है, जबकि ऊष्मा उपचार योग्य ग्रेड के लिए तीव्र स्थिरीकरण के लिए पानी में डुबोकर ठंडा किया जाता है, जिससे कठोरता में 15-20% की वृद्धि होती है। यह चरण आयामी सटीकता निर्धारित करता है - असमान शीतलन से महत्वपूर्ण भागों में 25 MPa से अधिक के अवशिष्ट तनाव उत्पन्न हो सकते हैं।

निर्दिष्ट आकार के अनुसार प्रोफाइलों को खींचकर और काटकर आकार देना

अंतर्निहित तनाव को दूर करने और दानों की संरचना को संरेखित करने के लिए प्रोफाइलों को 0.5-3% तक खींचा जाता है। सटीक काटने से लंबाई में ±1 मिमी/मीटर की सहनशीलता सुनिश्चित होती है। उन्नत लेज़र प्रणालियाँ 12 मीटर/मिनट की काटने की गति प्राप्त करती हैं, जबकि सतह की खुरदरापन Ra 3.2 माइक्रोन से कम बना रहता है।

एक्सट्रूज़न के बाद ऊष्मा उपचार: यांत्रिक गुणों को स्थिर करना

T6 प्रकार की ऊष्मा उपचार 4-6 घंटे के लिए 530°F (277°C) तक प्रोफाइलों को गर्म करके तन्यता सामर्थ्य में 30-40% की वृद्धि करती है, जो उपचारित नहीं किए गए मिश्र धातुओं की तुलना में होती है। 50°F/घंटा की दर से नियंत्रित भट्टी शीतलन जटिल ज्यामिति में सूक्ष्म दरारों को रोकता है।

सुदृढीकरण के लिए कृत्रिम आयु और प्रकार की ऊष्मा उपचार

320-390°F (160-200°C) पर 8-18 घंटे के लिए कृत्रिम आयु 6000/7000-श्रृंखला मिश्र धातुओं में अवक्षेपण सुदृढीकरण को अनुकूलित करती है। यह प्रक्रिया 8% से अधिक लंबन दर को बनाए रखते हुए 55 ksi (380 MPa) तक की उत्पादन सामर्थ्य में वृद्धि करती है - जो थकान प्रतिरोध की आवश्यकता वाले एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रोफाइल का सतह उपचार और अनुकूलन

सतह उपचार (एनोडाइज़िंग, पेंटिंग): दृढ़ता और सौंदर्य को बढ़ाना

सही सतह उपचार आम एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न को उन घटकों में बदल सकता है जो वास्तव में कठिन परिस्थितियों का सामना कर सकते हैं। उदाहरण के लिए एनोडाइज़िंग लें। यह प्रक्रिया बिजली का उपयोग करके एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनाती है, जिससे धातु आम एल्यूमीनियम की तुलना में बहुत अधिक जंग लगने के प्रतिरोधी हो जाती है। कुछ परीक्षणों से पता चलता है कि यह खराब होने के संकेत दिखाने से तीन गुना अधिक समय तक चल सकती है। इसके अलावा, इसी प्रक्रिया के दौरान, निर्माता रंग जोड़ सकते हैं जो कई सालों तक बिना फीका पड़े रहते हैं। फिर पाउडर कोटिंग भी है, जो अलग तरीके से काम करती है लेकिन समान लाभ प्रदान करती है। कोटिंग स्थैतिक चार्ज के माध्यम से धातु से चिपक जाती है और फिर गर्म करने पर सख्त हो जाती है, जिससे एक फिनिश बनती है जो धूप के नुकसान और खरोंच के प्रतिरोधी होती है। वास्तविक दुनिया की परीक्षणों से पता चलता है कि एनोडाइज़ की गई सतहें ASTM मानकों के अनुसार नमकीन धुएं के कक्षों में दो हजार घंटे से अधिक समय तक जीवित रह सकती हैं और वे दशकों तक अपना रंग स्थिर रखती हैं। इसी कारण हम ऐसे उपचारों को अक्सर उन जगहों पर देखते हैं जहां चीजें वास्तव में कठिन हो जाती हैं, चाहे वह समुद्र के पास की इमारतें हों या रासायनिक संयंत्रों में उपयोग किए जाने वाले उपकरण। शुरुआती निवेश बड़े पैमाने पर भुगतान करता है क्योंकि इन उपचारित भागों को अपने जीवनकाल में बहुत कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।

औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक्सट्रूज़न प्रोफाइलों का अनुकूलन

उद्योग क्षेत्र एक्सट्रूज़न की डिज़ाइन लचीलेपन का उपयोग करके सटीक स्थानिक, कार्यात्मक और नियामक आवश्यकताओं को पूरा करने वाले उद्देश्य-निर्मित एल्यूमीनियम समाधान बनाते हैं। प्रमुख अनुकूलन दृष्टिकोण में शामिल हैं:

• संरचनात्मक दक्षता में सुधार के लिए खोखले कक्षों के साथ जटिल अनुप्रस्थ काट
• वायरिंग, थर्मल प्रबंधन या तरल स्थानांतरण के लिए एकीकृत चैनल
• भार-वहन या गतिशील तनाव स्थितियों के लिए अनुकूलित मिश्र धातु-विशिष्ट ज्यामिति
• अन्य घटकों के साथ बिना जोड़ के असेंबली को सक्षम करने वाले सतह खांचे/गस्टस

विनिर्माण क्षेत्र टॉपोलॉजी-अनुकूलित एक्सट्रूज़न डिज़ाइनों के माध्यम से 15-25% सामग्री बचत प्राप्त करता है, जबकि निर्माण को ऊर्जा दक्षता में सुधार करने वाले एकीकृत थर्मल बाधाओं से लाभ मिलता है। माध्यमिक मशीनिंग थ्रेडिंग या माउंटिंग इंटरफेस जैसी सटीक कट विशेषताओं के माध्यम से प्रोफाइलों को और अधिक भिन्नता प्रदान करती है। यह अनुकूलनीय इंजीनियरिंग दृष्टिकोण उद्योगों में अनुप्रयोग-विशिष्ट नवाचार को सक्षम करती है।

सामान्य प्रश्न

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रक्रिया क्या है?

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एक थर्मोमैकेनिकल विधि है जो बेलनाकार एल्यूमीनियम बिलेट्स को विभिन्न उद्योगों जैसे निर्माण और ऑटोमोटिव में उपयोग किए जाने वाले क्रॉस-सेक्शनल प्रोफाइल में परिवर्तित कर देती है।

एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न में मिश्र धातु चयन क्यों महत्वपूर्ण है?

मिश्र धातु चयन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रोफाइल की शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, और आकार देने की क्षमता को निर्धारित करता है। विभिन्न मिश्र धातुओं का चयन अनुप्रयोग के तनाव और आवश्यकताओं के आधार पर किया जाता है।

एक्सट्रूज़न में तापमान नियंत्रण और ऊष्मा क्यों महत्वपूर्ण है?

उचित तापमान नियंत्रण और ऊष्मा सुनिश्चित करती है कि एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एल्यूमीनियम प्रोफाइलों की अखंडता बनाए रखे, सतही दरारों जैसे दोषों को रोके और क्रॉस-सेक्शन मापों को सुनिश्चित करे।