EN
Aliuminio presavimo profiliai gaminami termomechaniniu procesu, kuris keičia cilindrinius aliuminio plaktukus į tiksliai nustatytas skerspjūvio formas. Ši metodika sulygina efektyvumą su medžiagos vientisumu, todėl yra ideali konstrukcijų, automobilių ir aviacijos pramonėje naudojamų detalių gamybai.
Procesas prasideda įkaitinant aliuminio ruošinius iki 480–500 °C, kad būtų suminkštinta metalo deformavimui. Hidraulinis presas tada verčia ruošinį per plieninį matricą, formuodamas jį į vientisą profilį. Po ekstruzijos profilis greitai aušinamas, kad būtų išlaikytos jo mechaninės savybės, o po to jis supjaustomas ir apdorojamas.
Ekstruzijos esmę sudaro šilumos ir slėgio sąveika. Ruošiniai, įkaitinti iki optimalios plastiškumo būklės, yra verčiami per specialiai suprojektuotas matricas esant slėgiui virš 100 MPa. Pavyzdžiui, 200 mm skersmens ruošinys gali pagaminti profilius iki 500 mm pločio, kas parodo šio metodo mastelio kintamumą.
Aliuminio lydiniai tiesiogiai nulemia profilio stiprumą, korozijos atsparumą ir formuojamumą. Lydinys 6063, kuris sudarytas iš 0,4 % silicio ir 0,7 % magnio, yra plačiai naudojamas dėl subalansuotos suvirinamumo ir šilumos laidumo savybių. Aukštos įtampos sritims yra naudojami tokie lydiniai kaip 7075 (5,6 % cinko), kurie yra naudojami dėl padidinto atsparumo tempimui, siekiančio iki 572 MPa.
Tikslus ekstruzijos parametrų valdymas užtikrina nuolatinę kokybę:
Keičiant šiuos veiksnius ±5 % ribose galima sumažinti energijos suvartojimą 12 %, išlaikant profilio vientisumą.
Forma tarnauja kaip aliuminio presavimo profilių brėžinys, verčiantis įkaitintus ruošinius į tiksliai nustatytas skerspjūvio formas. Pagrindiniai komponentai yra:
Gaminio metu dominuoja trys formų tipai:
Efektyvus guolio ilgis – kontaktinė formos ir aliuminio sąsaja – yra kritiškai svarbus kontroliuojant medžiagos tekėjimą. Storos profilio dalys reikalauja ilgesnių guolių ilgių, kad išlyginti ekstruzijos greitį su storesnėmis sritimi, kad būtų išvengta defektų, tokių kaip sukiojimas ar paviršiaus bangelės.
Šiuolaikinė CAD programa leidžia pasiekti mikronų tikslumą formų kūrime, taip pat pažengusias imitacijas, prognozuojančias terminį plėtimąsi (0,1–0,3 % esant 450–500 °C) ir medžiagos tekėjimo dinamiką. Projektuotojai teikia pirmenybę:
Sudėtingi daugiapakštiniai profiliai reikalauja sluoksniuotų sukiojimo sistemų su terminio kompensavimo funkcijomis. 2023 m. tyrimas parodė, kad optimizuoti formų dizainai sumažina medžiagos atliekas 22 %, tuo tarpu tiltinio tipo kiaurų profilių ekstruzijos mašinų našumas padidėja 15–18 %.
Nepaisant pažangos, išlieka svarbios ribos:
| Iššūkis | Praktinė riba |
|---|---|
| Minimalus sienelės storis | 0,5 mm 6xxx lydiniams standartinėse formose |
| Kampų aštrumas | Minimalus 0,8 mm spindulys įtempio pasiskirstymui |
| Tarpų atstumas | maksimalus 3:1 santykis tarp gylio ir pločio |
Plonos sienos, esančios žemiau 1 mm, gali plyšti ekstruzijos metu, tuo tarpu aštrūs kampai kaupia likutinį įtempimą. Daugiakamerių profilių ekstruzijai palaikyti matmenų stabilumui reikia palaipsniui mažinti ekstruzijos greitį iki 12 m/min – tai 40 % mažiau nei vieno kanalo ekstruzijoms.
Geras terminis valdymas yra būtinas, kad būtų išlaikyti aliuminio profiliai, kai jie praeina per formą gaminant. Kai ruošiniai yra įkaitinami tarp maždaug 400 ir 500 laipsnių Celsijaus (tikslus diapazonas priklauso nuo naudojamo lydinio), tai iš esmės sumažina reikalingą ekstruzijos slėgį maždaug 30–40 procentų lygmenyje, lyginant su tuo, kai viskas pradedama esant kambario temperatūrai. Palaikant tinkamą temperatūros skirtumą per medžiagą, galima išvengti nepageidaujamų paviršiaus įtrūkimų, atsirandančių dėl nevienodo metalo tekėjimo. Taip pat tai padeda išlaikyti nuoseklų skerspjūvio matmenis visame profile, kuris yra labai svarbus dėl tikslumo reikalavimų dalims, naudojamoms automobiliais ar pastatais. Šiuolaikinės ekstruzijos linijos dabar yra įrengtos infraraudonųjų spindulių jutikliais, kurie tikrina ruošinių temperatūrą realiu laiku, išlaikydami tikslumą maždaug ±5 laipsnių Celsijaus ribose. Tokio stebėjimo lygmuo žymiai sumažina medžiagos atliekas, atsirandančias dėl temperatūros svyravimų gaminant.
6000 serijos lydiniai, tokie kaip 6061 ir 6063, reikalauja ekstruzijos temperatūros maždaug 470–510 laipsnių Celsijaus, jei norima geros duktilumo be lydymo problemų. Tačiau su stipresnėmis 7000 serijos medžiagomis viskas yra kitaip. Jos reikalauja kruopštaus temperatūros valdymo tarp maždaug 380 ir 420 laipsnių, kad būtų išvengta grūdų ribų silpninimo. Nauji tyrimai rodo, kad 6082 lydinio profilius, išėjusius iš mirkymo, atvėsus maždaug 25 laipsnių per minutę, galima padidinti jų tempimo stiprumą maždaug 15 %. Kai temperatūra išeina už rekomenduotų diapazonų ribų, problemos pradeda kilti gana greitai.
Operatoriai dinamiškai koreguoja parametrus pagal konkrečių lydinių fazinius diagramas, kad būtų subalansuotas gamybos greitis (15–50 m/min) kartu su metalurginiais reikalavimais.
Ekstruduoti aliuminio profiliai yra nedelsiant aušinami, kad būtų stabilizuota jų struktūra. Standartinėms lydinių rūšims tinka orinis aušinimas, o vandens aušinimas užtikrina greitą kietėjimą šilumai apdorojamoms rūšims, padidinant kietumą 15–20 %. Ši fazė nulemia matmenų tikslumą – netolygus aušinimas gali sukelti likutines įtampas, viršijančias 25 MPa svarbiuose pjūviuose.
Profiliai yra ištempiami 0,5–3 %, kad būtų priderinta grūdų struktūra ir pašalintos vidinės įtampos. Tikslus pjaustymas užtikrina, kad ilgis atitiktų nuokrypą ±1 mm/m. Pažengę lazeriniai įrenginiai pasiekia pjaustymo greitį 12 m/min, išlaikant paviršiaus šiurkštumą žemiau Ra 3,2 µm.
T6 temperavimas įkaitina profilius iki 530°F (277°C) 4–6 valandų laiką, padidinant atsparumą tempimui 30–40% lyginant su neapdorotomis lydiniais. Valdomas krosnies aušinimas 50°F/valandą neleidžia atsirasti mikroįtrūkiams sudėtingose geometrijose.
Dirbtinis seninimas 320–390°F (160–200°C) temperatūroje 8–18 valandų laiką optimizuoja 6000/7000 serijų lydinių kietumo nusistovėjimą. Šis procesas padidina takumo ribą iki 55 ksi (380 MPa), išlaikant ištįgį virš 8% – svarbu aviacijos ir automobilių pramonėje, kur reikia atsparumo nuovargiui.
Tinkamas paviršiaus apdorojimas gali transformuoti paprastas aliuminio profilių į komponentus, kurie išlaiko atsparumą sunkiomis sąlygomis. Paimkime, pavyzdžiui, anodinį apdorojimą. Šis procesas sukuria apsauginį oksido sluoksnį naudojant elektros srovę, todėl metalas tampa daug atsparesnis korozijai nei įprastas aliuminis. Kai kurie tyrimai rodo, kad jis gali tarnauti tris kartus ilgiau, kol pasirodys dėvėjimo požymiai. Be to, tuo pačiu procesu gamintojai gali pridėti spalvų, kurios išlieka ilgam laikui be išblukimo. Kitas metodas – elektrostatinė dažymo technologija, veikianti kitaip, tačiau sutekanti panašių privalumų. Dažai prilimpa prie metalo dėka elektrostatinio krūvio ir tada sukietėja pašildžius, sukuriant paviršių, atsparų tiek saulės poveikiui, tiek įbrėžimams. Praktiškai patvirtinta, kad anoduoti paviršiai gali išlaikyti savo būklę daugiau nei dvi tūkstančių valandų druskos rūgšties kameroje pagal ASTM standartus, o jų spalva išlieka nepakitusi dešimtmečius. Todėl tokie apdorojimai dažnai naudojami ten, kur sąlygos yra išskirtinai kietos – tiek arti vandenų, tiek cheminių gamyklų įrenginiuose. Pradinės investicijos atsiperka dėka to, kad šie apdoroti komponentai reikalauja kur kas mažiau priežiūros per visą jų naudojimo laiką.
Pramonės sektoriai panaudoja ekstruzijos dizaino lankstumą, kad sukurtų tikslines aliuminio sprendimus, atitinkančius tikslųs erdvinės, funkcines ir reglamentines reikalavimus. Pagrindiniai pritaikymo būdai apima:
Gamybos sektorius pasiekia 15-25% medžiagos taupymą dėl topologijos optimizuotų ekstruzijos dizainų, tuo tarpu statyba naudojasi integruotomis šilumos barjerinėmis sistemomis, padidinančiomis energijos vartojimo efektyvumą. Papildomi apdirbimo etapai dar labiau diferencijuoja profilius, suteikiant tiksliai apdirbtas savybes, tokias kaip sriegis ar montavimo jungiamosios detalės. Toks lankstus inžinerijos metodas leidžia kurti aplikacijoms pritaikytas inovacijas įvairiose pramonės šakose.
Aliuminio presavimo procesas yra termomechanis metodas, kuris keičia cilindrinius aliuminio ruošinius į skerspjūvio profilius, naudojamus įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip statyba ir automobiliai.
Lydinių pasirinkimas yra svarbus, nes jis nulemia profilio stiprumą, atsparumą korozijai ir formavimąsi. Skirtingi lydiniai yra parenkami pagal konkrečios srities reikalavimus ir apkrovas.
Tinkamas temperatūros valdymas ir kaitinimas užtikrina, kad presavimo procese būtų išlaikytas aliuminio profilių vientisumas, neleidžiant defektams, tokiems kaip paviršiaus įtrūkimai, ir užtikrinant nuolatinį skerspjūvio matmenų tikslumą.
Vieną langelį apimantis sprendimų tiekėjas, integruojantis mokslinius tyrimus, gamybą, pardavimus ir tiekimo grandinės valdymą.
