EN
Walcowanie aluminium zaczyna się od podgrzewania okrągłych brykietów do temperatury około 800 do niemal 900 stopni Fahrenheita. Powoduje to, że metal staje się wystarczająco miękki, aby z nim pracować. Następnie w grę wchodzą ciężkie maszyny – hydrauliczne tłoki przepychają rozgrzany brykiet przez specjalnie wykonane stalowe matryce pod ciśnieniem dochodzącym nawet do 15 000 funtów na cal kwadratowy. Rezultatem tego procesu są długie profile, które w zasadzie kopiują kształt znajdujący się wewnątrz matrycy. Gdy metal opuści matrycę, systemy chłodzenia odbierają ciepło, aby przywrócić mu stan stały, jednocześnie zachowując poprawność wymiarową całej formy. Cały proces przekształca surowe aluminium w różnorodne, skomplikowane proste elementy z bardzo małym odpadem. Można to porównać do wyciskania pasty z tuby, jednak w znacznie większej skali i z użyciem prawdziwych maszyn przemysłowych zamiast palców.
Stop aluminiumowy 2020 zawiera właśnie taką specjalną ilość miedzi, która czyni go dość trudnym do obróbki w procesach wyciskania. Aby pokonać wysoki opór podczas formowania, producenci muszą dokładnie dostosować ustawienia ciśnienia tłoka. Również temperatura odgrywa tu dużą rolę. Utrzymanie temperatury około 750 do 850 stopni Fahrenheita (czyli około 399 do 454 stopni Celsjusza) pomaga w utrzymaniu stabilnego przepływu materiału przez matryce, unikając przy tym nieprzyjemnych problemów z przegrzaniem. Przy profilach T-slotowych o standardowych rozmiarach, wynoszących mniej więcej 20 na 20 milimetrów, ścianki mogą mieć grubość zaledwie jeden milimetr. Co więcej, te przydatne rowki T-slotowe tworzone są jednorazowo, bez potrzeby wykonywania wielu przejść. Efektem końcowym są profile o wytrzymałości na rozciąganie wynoszącej około 215 megapaskali. Taka wytrzymałość sprawdza się doskonale przy budowie konstrukcji i pozostawia dużo miejsca na kolejne etapy obróbki, takie jak cięcie elementów do odpowiednich rozmiarów czy nanoszenie powłok ochronnych w kolejnym kroku.
Sposób projektowania matryc odgrywa dużą rolę w końcowym kształcie ekstrudowanego aluminium 2020. Matryce wielokrotnie dziurawe pozwalają producentom tworzyć skomplikowane elementy, takie jak rowki T, wszystkie w jednym przebiegu ekstruzji. Po nadaniu kształtu, te profile przechodzą obróbkę cieplną T5 lub T6. Proces ten obejmuje najpierw hartowanie, a następnie starzenie w temperaturze około 350 stopni Fahrenheita przez około osiem godzin z rzędu. Ta obróbka zwiększa wytrzymałość na rozciąganie o około 25 do 30 procent, a także eliminuje dokuczliwe naprężenia wewnętrzne. Wszystko to razem oznacza, że możemy wytwarzać bardzo precyzyjne części obciążeniowe, które po prostu nie mogłyby być wykonane poprzez obróbkę skrawaniem. Pomyśl o elementach konstrukcyjnych do budynków czy urządzeń przemysłowych, gdzie najważniejsza jest precyzja.
Wiele osób nie rozumie dokładnie, co oznacza aluminium 2020. Większość sądzi, że jest to jakiś specjalny stop, ale w rzeczywistości zazwyczaj odnosi się do standardowych profili z rowkami litery T stosowanych w budowie i przemyśle. Rzeczywistymi materiałami używanymi do produkcji tych profili są zazwyczaj stopy 6061-T6 lub 6063-T5. Te mieszanki krzemu i magnezu doskonale sprawdzają się w procesach wytłaczania i zapewniają również wysoką wytrzymałość mechaniczną. Pod względem liczbowym, materiały te osiągają wytrzymałość na rozciąganie rzędu około 215 MPa, co o 25% przewyższa zwykłe aluminium budowlane. Na czym polega ich wyjątkowość? To właśnie ich właściwości mechaniczne odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu integralności konstrukcyjnej i trwałości w różnych zastosowaniach przemysłowych.
To połączenie wytrzymałości i niskiej gęstości czyni materiał idealnym do zastosowań, gdzie integralność konstrukcyjna i redukcja masy są krytyczne.
Stopień aluminium 2020 otrzymany metodą ekstruzji cechuje się niezawodną wytrzymałością konstrukcyjną, ponieważ aluminium naturalnie opiera się zmęczeniu i zachowuje stabilność nawet przy zmieniających się temperaturach. Części wykonane z tego materiału zachowują swój kształt i rozmiar w dużym stopniu, niezależnie od tego, czy są narażone na bardzo niskie temperatury rzędu minus 80 stopni Celsjusza, czy też na gorące warunki dochodzące do 150 stopni Celsjusza. Ciekawym aspektem jest znacznie lepsze zachowanie się aluminium pod względem rozszerzalności cieplnej w porównaniu do materiałów plastycznych – jego współczynnik rozszerzalności wynosi około połowę wartości plastiku. Badania rzeczywiste wykazały, że po dziesięciu latach pracy w trudnych warunkach zastosowań motoryzacyjnych, komponenty te zachowują około 95 procent swojej pierwotnej wytrzymałości. Dodatkowo, dzięki doskonałej przewodności cieplnej aluminium pomaga w zarządzaniu nagromadzeniem ciepła w ruchomych elementach i systemach, gdzie kontrola temperatury ma kluczowe znaczenie dla długoterminowej pracy.
Profilowane aluminium 2020 oferuje dużą wytrzymałość w wielu zastosowaniach, jednak producenci często wybierają stop 6061 zawierający miedź. Problem? To sprawia, że jest on mniej odporny na korozję w porównaniu z opcjami opartymi na magnezie, takimi jak 5052 czy 5083. Z powodu tej słabości większość producentów stosuje powłoki ochronne podczas pracy w miejscach, gdzie występuje wilgoć lub chemikalia. Anodowanie lub malowanie proszkowe staje się konieczne, mimo że te dodatkowe etapy zwiększają koszty produkcji o około 15 do 20 procent. Niemniej jednak jest to opłacalne, ponieważ części poddane tej obróbce zazwyczaj trwają dwa razy dłużej w trudnych warunkach zgodnie z testami przemysłowymi przeprowadzonymi według norm ASTM.
Profilowany aluminiowy 2020 występuje w trzech głównych odmianach, które zapewniają dobrą wytrzymałość, jednocześnie pozostając dość uniwersalnym materiałem do różnych zastosowań. Walec pełny jest dostępny w średnicach od 10 mm do 150 mm i jest powszechnie stosowany w konstrukcjach maszyn lub jako elementy nośne w różnych gałęziach przemysłu. Następnie mamy profile konstrukcyjne, takie jak kanały, belki dwuteowe czy popularne ramy T-slot o wymiarach 20x20 mm, których wszyscy obecnie używają. Profile te pełnią zasadniczo funkcję elementów konstrukcyjnych do tworzenia zautomatyzowanych systemów i stanowisk pracy na hali produkcyjnej. W przypadku systemów hydraulicznych, precyzyjne rury wykonane z tego stopu zapewniają istotne oszczędności wagi w porównaniu do odpowiedników stalowych. Mówimy o około 30 do 40 procent lżejszych komponentach, co w przypadku dużych instalacji robi ogromną różnicę. To właśnie łatwość montażu bez potrzeby użycia specjalistycznego sprzętu podczas zarówno budowy, jak i codziennych procesów produkcyjnych czyni z tych standardowych kształtek tak wartościowy materiał.
Inżynieria specjalnych matryc pozwala producentom tworzyć specjalistyczne profile odpowiadające konkretnym wymaganiom funkcjonalnym w różnych branżach. Weźmy na przykład sektor medyczny, gdzie pojedyncze części wytłaczane zaczynają zastępować skomplikowane zespoły złożone z wielu elementów. Taka zmiana umożliwia uzyskanie gładkich powierzchni, które są łatwiejsze do czyszczenia i sterylizacji pomiędzy zabiegami. W zastosowaniach lotniczych widzimy projektowanie złączek z wbudowanymi kanałami chłodzącymi bezpośrednio w ich wnętrzu. Te innowacje pozwalają lepiej odprowadzać ciepło niż w przypadku tradycyjnych modeli, czasem zmniejszając problemy termiczne o około 17 procent, zgodnie z testami terenowymi. W konstrukcjach ramion robotów inżynierowie wykorzystują profile zawierające przestrzeń na okablowanie, bez utraty wytrzymałości konstrukcyjnej. Gdy idzie o precyzję, części wytłaczane mogą osiągać tolerancje rzędu plus minus 0,1 milimetra. Taki poziom dokładności oznacza znacznie mniejszą konieczność wykonywania dodatkowych prac frezarskich po produkcji, co potencjalnie może zaoszczędzić firmom aż trzy czwarte wydatków, które poniosłyby na procesy frezowania.
Profilowane aluminiowe 2020 stało się bardzo istotne przy produkcji lżejszych samochodów, szczególnie w przypadku pojazdów elektrycznych. Skoro pojazdy elektryczne muszą przenosić ciężkie akumulatory, to redukcja całkowitej masy pojazdu odgrywa dużą rolę. Co jest świetnego w tym konkretnym stopie aluminium? To jego wytrzymałość w porównaniu do faktycznej lekkości. Producenti samochodów mogą tworzyć konstrukcje o 30 do 40 procent mniejszej masie niż przy zastosowaniu stali, a mimo to spełniać normy bezpieczeństwa przy zderzeniach. W przypadku elementów takich jak poprzeczki czy mocowania zawieszenia inżynierowie projektują skomplikowane profile o wielu przestrzeniach wewnętrznych. Tego rodzaju rozwiązania pomagają lepiej rozkładać siły podczas wypadków i skuteczniej pochłaniać uderzenia. Mniejsza masa oznacza lepszą oszczędność paliwa w samochodach konwencjonalnych i dłuższy zasięg w elektrycznych. Jest jeszcze jedna zaleta, o której rzadko mówią: aluminium doskonale przewodzi ciepło, co pomaga utrzymać baterie w optymalnej temperaturze – coraz ważniejsze w miarę rozwoju zaawansowanych technologii pojazdów elektrycznych w nadchodzących latach.
Aluminium 2020 tłoczone odgrywa dużą rolę w zastosowaniach lotniczych, takich jak żeberka skrzydeł i części podwozia. Każdy oszczędzony kilogram bezpośrednio przekłada się na lepszą efektywność paliwową samolotów. Większość samolotów pasażerskich uzyskuje około 80% swojej całkowitej masy z różnych stopów aluminium. W sektorach transportu materiał ten pojawia się w ramach wagonów kolejowych i różnych elementach wyposażenia okrętowego, ponieważ potrafi wytrzymać wielokrotne cykle obciążenia nie ulegając uszkodzeniu. W przypadku projektów budowy modułowej indywidualne profile tłoczone są przełomowym rozwiązaniem. Pozwalają budować prefabrykowane konstrukcje bardzo szybko dzięki połączeniom typu snap-fit. Kontraktorzy informują o zmniejszeniu pracy na placu budowy o prawie połowę przy stosowaniu tych systemów. Stałe parametry użytkowe i szybki montaż oznaczają, że aluminium 2020 pozostaje niezastąpione przy pracach infrastrukturalnych, gdzie na równi z niezawodnością liczy się również szybkość realizacji.
Wiodący producent pojazdów elektrycznych zaprojektował ponownie podramę swojego flagowego SUV-a, wykorzystując ekstrudowany aluminium 2020. Inżynierowie opracowali spójne szyny podwozia z wewnętrznymi kanałami wzmacniającymi, zastępując ponad 120 części stalowych pojedynczą konstrukcją ekstrudowaną. Redesign osiągnął:
Komponent przetrwał 1000 godzin testów w kamierze solnej, spełniając normy trwałości i pozostając w pełni recyklingowy – zgodnie z wymogami zrównoważonej produkcji w nowoczesnej branży motoryzacyjnej.
Profilowane aluminiowe 2020 oferują dużą wytrzymałość w stosunku do swojej wagi, ważyąc mniej więcej jedną trzecią wagi stali, a mimo to wytrzymując podobne obciążenia. Ma to istotne znaczenie przy oszczędzaniu energii w procesach transportu i produkcji. Lżejsze części oznaczają mniejsze zużycie paliwa przez pojazdy i samoloty, a także mniejsze zużycie energii elektrycznej przez fabryki. Niektóre badania wskazują oszczędności rzędu 30-35% w określonych zastosowaniach w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Ciekawą kwestią jest również skuteczność samej metody profilowania. W porównaniu do innych metod generowane są niewielkie ilości odpadów. Gdy wszystko przebiega sprawnie na linii produkcyjnej, ilość odpadów pozostaje znacznie poniżej 5%. Tego rodzaju efektywność ma ogromne znaczenie przy produkcji ram do samochodów elektrycznych czy budowie budynków modułowych, gdzie każdy gram materiału przyczynia się do tworzenia bardziej ekologicznych i opłacalnych rozwiązań na dłuższą metę.
Serie 2020 pomaga producentom osiągać zrównoważony rozwój, ponieważ może być wielokrotnie odzyskiwana bez utraty wytrzymałości czy jakości. Gdy przedsiębiorstwa ponownie przetwarzają ekstrudowany aluminium zamiast wytwarzać nowy materiał od podstaw, oszczędzają około 95% kosztów energii w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji pierwotnej. To zmniejsza emisje węglowe o około 90% w całym cyklu życia produktu. Co więcej, aż trzy czwarte całego aluminium wyprodukowanego w historii nadal jest gdzieś używane, co pokazuje, dlaczego ten materiał tak dobrze wpasowuje się w modele gospodarki kołowej. Dzięki tym właściwościom recyklingu, wielu architektów i inżynierów wybiera ekstrudowane aluminium serii 2020 do projektów dążących do uzyskania certyfikatu LEED lub realizowanych zgodnie z surowymi przepisami emisyjnymi. Dla firm skupionych na celach zrównoważonego rozwoju, świadomość, że materiały będą nadal spełniać swoje funkcje długo po pierwotnym zastosowaniu, staje się istotnym czynnikiem przy doborze elementów konstrukcyjnych.
Proces wyciskania aluminium polega na ogrzewaniu okrągłych brykietów, aby je zmiękczyć i umożliwić ich przepchnięcie przez specjalnie wykonane stalowe matryce za pomocą pras hydraulicznych, nadając im odpowiednie profile przy minimalnych odpadach.
Stop aluminium 2020 jest stosowany ze względu na wysoką wytrzymałość plastyczną, co czyni go idealnym do elementów konstrukcyjnych wymagających trwałości i nośności.
Wyciskane aluminium 2020 znajduje zastosowanie w konstrukcjach pojazdów, lotnictwie, sektorze transportu oraz budowie modułowej dzięki swojej lekkości, wytrzymałości i trwałości.
Możliwość recyklingu wyciskanego aluminium 2020 pozwala producentom znacznie oszczędzać na kosztach energii i zmniejszać emisję dwutlenku węgla, wspierając zrównoważony rozwój.
