EN
Kako stroji za iztiskovanje aluminija omogočajo natančno oblikovanje profilov
Pojav iztiskovanja: pretvorba trdnih palic v zapletene prečne profile v nekaj sekundah
Aluminijaste izvlečne strojne naprave lahko iz trdnih cilindričnih zlitin izdelajo zapletene, natančne oblike v času malo več kot ene minute. Postopek se začne, ko se te zlitine enakomerno segrejejo na temperaturo med približno 450 in 500 stopinj Celzija. V tem temperaturnem razponu postane aluminij dovolj gibljiv za obdelavo, hkrati pa ohrani svoje trdnostne lastnosti. Naslednji korak je dejansko težko delo, saj močan hidravlični bat potiska omehčan kovinski material skozi posebej zasnovane izvlečne matrike. Te matrike delujejo nekako kot kalupi in oblikujejo kovino v željeni profil – bodisi v lepe okenske okvirje za stavbe ali pa v aerodinamične dele za avtomobile. Ohranjanje ustrezne hitrosti premikanja kovine med celotnim postopkom preprečuje različne proizvodne težave in omogoča tovarnam, da izdelujejo izdelke z izjemno hitrostjo, včasih celo do približno 20 metrov na minuto. Zaradi tega združka hitrih proizvodnih časov, ponovljivih rezultatov in natančnih dimenzij večina proizvajalcev pri izdelavi velikega števila identičnih delov, ki jih je treba vsakič natančno izdelati, raje uporablja izvlečni postopek.
Osnovna načela fizike: toplotna plastičnost, hidravlična sila in omejitev s kalupom
Natančno izvlečenje temelji na treh ključnih fizikalnih načelih, ki delujejo skupaj: toplotna plastičnost, dinamika hidravlične sile in mehanika omejitve v kalupu. Ko se aluminij dovolj segreje, postane mehek, a še vedno ohrani obliko med deformacijo brez razpadanja na molekularni ravni. Hidravlični sistem, ki stoji za tem procesom, potiska kovino naprej z tlaki več kot 10 000 funtov na kvadratni palec, kar omogoča gladko pretok materiala skozi odprtino kalupa. Znotraj samega kalupa pa skrbno oblikovana notranja oblika pretvarja vso to hidravlično moč v dejanske oblikovalne sile. S tem se debelina sten ohranja enotna (znotraj približno 0,1 mm), hkrati pa se nasprotuje tendenci kovine, da se po oblikovanju povrne. Vsi ti dejavniki skupaj ustvarijo enotno mikrostrukturo po celotnem izdelku. To posledično zagotavlja boljšo zaščito pred korozijo in trši material kot običajni litjevni postopki, pri čemer se trdnost včasih izboljša za približno 30 odstotkov. Poleg tega po končanem oblikovanju ni potrebna dodatna toplotna obdelava.
Ključni sestavni deli strojev za iztiskovanje aluminija in njihove integrirane funkcije
Sistem za iztiskovanje: sinergija med batom, posodo in izhodno mizo
V središču obratovanja je sistem ekstruzijske prese, ki združuje hidravlične batne cevi, posode za vsebovanje in izhodne mize v eno delovno enoto. Ko pride do dejavnosti, bat uporabi nadzorovano silo, ki včasih doseže celo 15.000 ton, in s tem potiska predogrete palice skozi posodo, kjer se temperatura ohranja med 450 in 500 stopinj Celzija. Ta temperaturno območje je zelo pomembno za dosego stabilnega plastičnega pretoka, ki ga potrebujemo. Takoj ko material zapusti iztiskalno matriko, se usmeri na izhodno mizo. Ta del ima ključno vlogo pri podpiranju profila v prvih nekaj minutah ohlajanja, kar preprečuje saganje ali uvijanje iz oblike. Vse te sestavne dele, ki delujejo skupaj, omogočajo proizvajalcem, da neprekinjeno proizvajajo s hitrostjo približno 60 metrov na minuto ter hkrati ohranjajo natančne mere tudi pri zahtevnih oblikah, kot so tanke stene ali nenavadni oblikovni elementi, ki se preprosto ne želijo prilagoditi.
Izvlečni orodji in orodja: inženirsko natančnost za dimenzionalno natančnost in celovitost površine
Izvlečne matrice, uporabljene v tem procesu, so običajno izdelane iz orodjne jeklene zlitine H13 in pogosto nitrirane, da bolje zdržijo toploto. Te matrice igrajo ključno vlogo pri določanju natančnosti končnega profila. Odprtine v teh matricah so izračunane in optimizirane tako, da ohranijo željeno obliko z natančnostjo približno ±0,1 mm. Več inženirskih elementov deluje skupaj, da se proizvodnja teče gladko. Na primer določene dolžine ležajev pomagajo nadzorovati hitrost pretoka materiala, razbremenitveni koti preprečujejo lepljenje materiala na površini matrice, podporne strukture pa enakomerno razporedijo tlak, ki lahko presega 700 MPa po celotnem sistemu. Vse te natančno premišljene konstrukcijske odločitve pomagajo odpraviti težave, kot so vidne sledi matrice, neželene ukrivitvene učinke ali poškodbe površine. Kot rezultat tega proizvajalci dosežejo površinsko grobočino pod 3,2 mikrometra Ra ter skoraj popolno dimenzionalno natančnost, potrebno za dele, namenjene izdelavi letal.
Končni proces oblikovanja aluminijastih profilov
Priprava palic: enakomerno segrevanje pri 450–500 °C za optimalno izvlečnost
Priprava polizdelka je zelo pomembna za zagotavljanje pravilnega poteka iztiskanja. Pri delu z valjastimi polizdelki jih je treba ustrezno segreti v posebnih pečeh do približno 450 do 500 stopinj Celzija. Segrevanje mora biti enakomerno po celotnem polizdelku, da se v notranjosti ne ostanejo hladnejša območja. Sistem za nadzor temperature ohranja temperaturo znotraj tolerance približno ±5 stopinj, kar je zelo pomembno, saj preprečuje napetostne težave in probleme s oksidacijo. Po tej pripravi se material postane veliko lažje iztiskati, saj ostane plastičen in gladko teče skozi die brez nastanka razpok ali zagozditev na katerem koli mestu poteka. Pravilno obdelani polizdelki imajo v notranjosti znatno manj ostankove napetosti, kar jih naredi primernega za izdelavo različnih podrobnih oblik tudi pri intenzivnih tlakih med proizvodnjo.
Ekstruzija, hladitev in raztegovanje: stabilizacija geometrije in mehanskih lastnosti
Po nalaganju se vroča polizdelka potiska skozi kalup s hitrostmi med približno 5 in 50 metri na minuto. Ko izhaja iz kalupa, jo hitro ohladimo z zrakom, ki se giblje z veliko hitrostjo, ali z vodo. Ta hitra ohladitev zaklene posebno mikrostrukturo in takoj ohrani približno 80 % največje trdote. Naslednji korak je razteg, pri katerem material raztegnemo za 0,5 do 3 odstotka daljšega. To pomaga odstraniti notranje napetosti v kovini, odpraviti majhne ukrivitve ter zagotoviti, da se profil premika ravno, namesto da bi se stransko upogibal. Razteg prav tako zagotavlja, da imajo vsi deli profila podobne mehanske lastnosti, pri tem pa ne poškoduje kakovosti površine. Zadnji korak vključuje naravno staranje materiala s časom ali umetno pospeševanje tega procesa. V obeh primerih se natezna trdnost poveča za približno 25 do 40 odstotkov. Takšno okrepitev omogoča strukturno celovitost, ki je potrebna za stavbe, vozila in različne industrijske uporabe, kjer je zanesljivost najpomembnejša.
