EN
Profilurile din aluminiu extrudat sunt fabricate printr-un proces termomecanic care transformă blumurile cilindrice din aluminiu în secțiuni transversale cu forme precise. Această metodă combină eficiența cu integritatea materialului, fiind ideală pentru crearea componentelor utilizate în construcții, industria auto și aerospace.
Procesul începe cu încălzirea blumurilor de aluminiu la 480–500°C, înmoiând metalul pentru deformare. O presă hidraulică forțează apoi blumul printr-o matriță din oțel, modelându-l într-un profil continuu. După extrudare, profilul este răcit rapid pentru a-și păstra proprietățile mecanice, apoi este tăiat și tratat.
În centrul procesului de extrudare se află interacțiunea dintre căldură și presiune. Blumurile încălzite la o plasticitate optimă sunt împinse prin matrițe personalizate la presiuni care depășesc 100 MPa. De exemplu, un blum cu diametrul de 200 mm poate produce profile cu lățimea de până la 500 mm, demonstrând scalabilitatea acestei metode.
Aliajele de aluminiu determină în mod direct rezistența, rezistența la coroziune și deformabilitatea unui profil. Aliajul 6063, care conține 0,4% siliciu și 0,7% magneziu, este utilizat pe scară largă datorită sudabilității și conductibilității termice echilibrate. Pentru aplicații cu solicitări mari, aliaje precum 7075 (5,6% zinc) sunt preferate datorită rezistenței la tracțiune îmbunătățite, care poate atinge 572 MPa.
Controlul precis al parametrilor de extrudare asigură o calitate constantă:
Ajustarea acestor factori cu ±5% poate reduce consumul de energie cu 12%, menținând în același timp integritatea profilului.
Matrița servește ca planə de bază pentru profilele de extrudare din aluminiu, transformând semifabricatele încălzite în forme precise cu secțiune transversală. Componentele principale includ:
Trei tipuri de matrițe domină producția:
Lungimea efectivă de sprijin—aria de contact dintre matriță și aluminiu—este esențială pentru controlul fluxului de material. Secțiunile mai groase ale profilului necesită lungimi mai mari de sprijin pentru a egaliza viteza de extrudare cu zonele mai subțiri, prevenind defecte precum răsucirea sau ondulațiile de suprafață.
Software-ul modern de proiectare asistată (CAD) permite o acuratețe la nivel de micron în proiectarea matrițelor, cu simulări avansate care prevăd dilatarea termică (0,1–0,3% la 450–500°C) și dinamica fluxului de material. Proiectanții acordă prioritate următoarelor aspecte:
Profilele complexe cu multiple goluri necesită sisteme de mandrinaj cu structură ierarhică și caracteristici de compensare termică. Un studiu din 2023 a constatat că proiectele optimizate de matrițe reduc deșeurile de material cu 22%, în timp ce cresc productivitatea presei de extrudare cu 15-18% în profilele goale de tip pod.
În ciuda progreselor, persistă anumite constrângeri esențiale:
| Provocare | Limitare practică |
|---|---|
| Grosimea minimă a peretelui | 0,5 mm pentru aliaje din seria 6xxx în matrițe standard |
| Ascuițimea colțurilor | Rază minimă de 0,8 mm pentru distribuția tensiunilor |
| Distanța dintre goluri | raport maxim adâncime-lățime de 3:1 |
Pereții sub 1 mm prezintă riscul de rupere în timpul extrudării, iar colțurile ascuțite acumulează tensiuni reziduale. Profilele cu mai multe camere necesită viteze de extrudare progresive sub 12 m/min pentru a menține stabilitatea dimensională – o reducere cu 40% comparativ cu extrudările simple cu o singură cavitate.
O bună control termic este esențială pentru a menține integritatea profilelor din aluminiu extrudate în timpul procesului de fabricație, pe măsură ce acestea trec prin matriță. Atunci când blumurile sunt încălzite între aproximativ 400 și 500 de grade Celsius (intervalul exact depinde de tipul aliajului cu care lucrăm), acest lucru reduce cu adevărat presiunea necesară pentru extrudare cu aproximativ 30-40 la sută, comparativ cu situația în care totul începe la temperatura camerei. Menținerea unei diferențe corespunzătoare de temperatură în material ajută la evitarea acelor crăpături superficiale neplăcute care apar atunci când metalul curge neuniform. De asemenea, menține constante măsurătorile secțiunii transversale pe întregul profil, ceea ce este foarte important pentru componentele care urmează să fie utilizate în mașini sau clădiri, unde precizia este esențială. Liniile moderne de extrudare sunt echipate acum cu senzori infraroșu care verifică în timp real temperatura blumurilor, menținându-se într-un interval de circa plus-minus 5 grade Celsius. Acest nivel de monitorizare reduce semnificativ cantitatea de materiale risipite cauzate de fluctuațiile de temperatură în timpul producției.
Aliajele din seria 6000, cum ar fi 6061 și 6063, necesită temperaturi de extrudare undeva în jurul valorilor de 470 până la 510 grade Celsius dacă dorim o ductilitate bună fără a apărea probleme de topire. Situația este diferită însă în cazul materialelor mai rezistente din seria 7000. Acestea necesită o gestionare atentă a temperaturii între aproximativ 380 și 420 de grade pentru a preveni slăbirea granitelor. Cercetări recente indică faptul că răcirea profilelor din aliajul 6082 cu aproximativ 25 de grade pe minut după ce acestea părăsesc matrița poate crește rezistența lor la tracțiune cu aproximativ 15%. Atunci când temperaturile ies din aceste limite recomandate, încep să apară rapid probleme.
Operatorii ajustează parametrii dinamic, în funcție de diagramele de fază specifice fiecărui aliaj, pentru a echilibra viteza de producție (15-50 m/min) cu cerințele metalurgice.
Profilele din aluminiu extrudate sunt răcite imediat pentru a-și stabiliza structura. Răcirea cu aer este ideală pentru aliaje standard, în timp ce răcirea rapidă în apă determină solidificarea rapidă a aliajelor tratate termic, crescând duritatea cu 15-20%. Această fază determină precizia dimensională – răcirea neuniformă poate genera tensiuni reziduale care depășesc 25 MPa în secțiunile critice.
Profilele sunt întinse cu 0,5-3% pentru a alinia structura cristalină și a elimina tensiunile interne. Tăierea precisă asigură lungimi care respectă toleranțele de ±1 mm/m. Sistemele avansate cu laser ating viteze de tăiere de 12 m/min, menținând o rugozitate a suprafeței sub Ra 3,2 µm.
Tratamentul termic T6 încălzește profilele până la 530°F (277°C) timp de 4-6 ore, crescând rezistența la tracțiune cu 30-40% comparativ cu aliajele netratate. Răcirea controlată în cuptor la 50°F/oră previne microfisurile în geometrii complexe.
Îmbătrânirea artificială la 320-390°F (160-200°C) timp de 8-18 ore optimizează durificarea prin precipitare în aliajele din seriile 6000/7000. Acest proces crește rezistența la curgere până la 55 ksi (380 MPa), menținând rata de alungire de peste 8% - esențială pentru aplicații aeronautice și auto care necesită rezistență la oboseală.
Tratamentul corect al suprafeței poate transforma profilele extrudate obișnuite din aluminiu în componente care rezistă cu adevărat în condiții dificile. Luați ca exemplu anodizarea. Acest proces formează un strat protector de oxid utilizând electricitatea, făcând metalul mult mai rezistent la coroziune decât aluminiul obișnuit. Unele teste arată că poate dura de trei ori mai mult înainte de a prezenta semne de uzură. În plus, în cadrul acestui proces, producătorii pot adăuga culori care rămân mult timp fără să se decoloreze. Apoi există vopsirea în pulbere, care funcționează diferit, dar oferă beneficii similare. Stratul de vopsea aderă la metal prin încărcătură statică, apoi se întărește la cald, creând o finisare care rezistă atât daunelor cauzate de soare, cât și zgârietelor. Testele din lumea reală arată că suprafețele anodizate pot rezista mai mult de două mii de ore în camere cu pulverizare salină, conform standardelor ASTM, iar culoarea își păstrează integritatea timp de decenii. De aceea, aceste tratamente sunt atât de frecvente în locurile unde condițiile sunt cu adevărat dificile, fie că este vorba despre clădiri aproape de ocean sau echipamente utilizate în fabrici chimice. Investiția inițială este cu adevărat rentabilă, deoarece aceste piese tratate necesită întreținere mult mai redusă pe durata de viață.
Sectoarele industriale beneficiază de flexibilitatea în proiectare a extrudării pentru a crea soluții personalizate din aluminiu, care îndeplinesc cerințele specifice privind spațiul, funcționalitatea și reglementările. Principalele metode de personalizare includ:
Sectorul de fabricație obține economii de material de 15-25% prin proiecte de extrudare optimizate topologic, în timp ce construcțiile beneficiază de bariere termice integrate care măresc eficiența energetică. Prelucrarea secundară diferențiază suplimentar profilele prin caracteristici realizate cu precizie, cum ar fi filetarea sau interfețele de montare. Această abordare inginerească adaptabilă permite inovații specifice aplicațiilor în diferite industrii.
Procesul de extrudare a aluminiului este o metodă termomecanică care transformă semifabricate cilindrice din aluminiu în profile cu secțiune transversală utilizate în diverse industrii, cum ar fi construcțiile și industria auto.
Alegerea aliajului este crucială, deoarece determină rezistența, rezistența la coroziune și deformabilitatea unui profil. Diferite aliaje sunt alese în funcție de solicitările și cerințele aplicației.
Un control adecvat al temperaturii și încălzirea corespunzătoare asigură integritatea profilelor din aluminiu în timpul procesului de extrudare, prevenind defecte precum crăpăturile de suprafață și garantând măsurători constante ale secțiunii transversale.
Furnizor soluții integrale care integrează cercetarea, producția, vânzările și gestionarea lanțului de aprovizionare.
