Vytlačování hliníku je vtlačování hliníkové slitiny do formy s předem stanoveným profilem průřezu. Vezměme si, že vytlačování tuby zubní pasty je také podobné. Elektricky poháněný beran vtlačuje hliník do matrice a materiál vychází z otvoru. Jak vychází, přebírá samotný tvar matrice a je vytlačován podél vybíhacího stolu. Myšlenka je na nejvyšší úrovni jednoduchá. Síla je podobná síle, jakou působí prsty na tubu zubní pasty. Po zmáčknutí červené barvy pasta vytéká ve tvaru otvoru tuby. V této analogii se místo vytlačovacího lisu používá otvor trubice. Zubní pasta má tvar kruhového neprůhledného pramene díky tomu, že otvor je kruhový.

Mezi běžné lisované profily patří úhelníky, kanály a kruhové trubky.

Výkresy použité pro návrh lisovacích forem jsou uvedeny výše a níže jsou zobrazeny rendery dokončených hliníkových profilů.

Co je to vytlačování hliníku?

Vytlačování hliníkové slitiny je proces, při kterém je hliníková slitina nuceně protlačována matricí, která má určitý profil průřezu. Lze si to představit přirovnáním k vytlačování zubní pasty z tuby: beran na ni tlačí, nutí hliník protékat matricí a materiál vychází v určitém tvaru matrice. Při vytlačování se profil pohybuje po vyběhovém stole. Základní princip procesu je jednoduchý, podobně jako vytlačování zubní pasty kruhovým otvorem, který vytváří dlouhé a pevné vlákno.

Běžné vytlačované tvary

• Pevné: žádné vnitřní prázdné prostory (např. tyče, nosníky, úhelníky)
• Dutý: Dutina, která je uzavřená (např. trubkou čtvercového nebo obdélníkového tvaru).
• Polodutý: C kanály s malými mezerami).

Aplikace Vytlačování se hojně využívá v architektuře, automobilovém a leteckém průmyslu, elektronice a energetice. Ačkoli jsou typické jednoduché tvary (úhelníky, kanály), je možné pomocí tohoto procesu vytvářet i velmi složité konstrukce. Příkladem je použití architektonických systémů, které mají několik vzájemně propojených výlisků a příležitostně využívají tepelné přestávky jako izolaci.

Proces vytlačování hliníku v 10 krocích

Krok #1: Příprava vytlačovací formy a její přesun do vytlačovacího lisu

Matrice je vyrobena z oceli H13 ve formě kulaté matrice, nebo je získána v případě, že je již přítomna. Před použitím je matrice tepelně zpracována na teplotu 450-500 stupňů, aby se prodloužila životnost matrice a také aby se zajistil rovnoměrný tok kovu při vytlačování. Matrice se po dobrém předehřátí vloží do vytlačovacího lisu a je připravena k provozu.

Krok #2: Hliníkový polotovar je předehřátý před vytlačováním za tepla

Druhou fází vytlačování je příprava suroviny zvané polotovar. Polotovar je jednoduše pevná válcová slitina hliníku, která byla odříznuta z většího hliníkového kmene. Polotovary se používají jako výchozí materiál při výrobě požadovaných vytlačovaných profilů. Před vytlačováním se polotovar musí řádně předehřát ve speciální průmyslové peci. Charakteristický rozsah teplot v tomto kroku je 400-500 stupňů Celsia. Takový řízený ohřev je nezbytný, protože roztaví hliník natolik, aby byl poddajný a mohl pod tlakem snadno protékat lisovnou. Kritické je, že v tomto okamžiku nedochází k roztavení přediva, ale k jeho uvedení do stavu, kdy může být plasticky deformováno, aniž by došlo k jeho prasknutí nebo zlomení.

Krok #3: Vytlačovací lisy přenášejí polotovar

Po předehřátí se hliníkový polotovar přenese pomocí mechanické síly do vytlačovacího lisu. Před lisováním se na povrch polotovaru nanese mazivo nebo uvolňovací prostředek, který zajistí menší tření. Prostředek se nanáší také na hydraulický beran, což zaručuje snadný pohyb a nepřilnavost polotovaru a beranu. To je nutné k zajištění účinnosti lisování i integrity materiálu a zařízení.

Krok #4: Ram přemístí výsekový materiál do kontejneru

To se provádí tak, že se do této fáze vloží změkčený hliníkový polotovar do vytlačovacího lisu. Ten je pak poháněn silným hydraulickým beranem, který způsobuje velký tlak až 15 000 tun. Pod touto silou je polotovar postupně vtlačován do lisovací nádoby. Tlak se hromadí, a tak se hliník tlačí ven a zcela vyplňuje stěny nádoby. Tím je zajištěno, že materiál je rovnoměrně zhutněn a připraven k dalšímu procesu vytlačování pomocí lisovací formy.

Krok #5: Vytlačování materiálu do formy

Jak hliníková slitina v lisovací nádobě sálá, je přitlačována k vytlačovací matrici. Nepřetržitý hydraulický tlak zajišťuje materiálu jedinou cestu vpřed otvorem lisovací formy. Z tohoto uvolnění získá hliník tvar matrice v celé své celistvosti a je plně definovaným profilem, který se dále chladí a zpracovává.

Krok #6: Výstupní výlisky se umístí na výstupní stůl a přiloží se.

Poté, co hliníkový profil vyjede z lisu, je zvednut stahovákem, který jej úmyslně obtočí kolem vyjížděcího stolu. Stahovák se pohybuje konstantní rychlostí s rychlostí vytlačování, takže dochází k plynulému pohybu bez deformace. Profil se nechá na stole vychladnout, jedná se o kalení, které se provádí buď vodní lázní, nebo ventilátory umístěnými nad ním, čímž se vyrovnávají jeho vlastnosti a struktura.

Krok #7: Výlisky se stříhají na délku stolu

Jakmile je výlisek dostatečně velký, aby pokryl celý stůl, je z procesu odříznut horkou pilou. Tímto oddělením se vytvoří zvládnutelný profil, se kterým se bude později manipulovat. Během vytlačování je velmi důležité teplo. Profil, i když je po vyjmutí lisu již vyhaslý, má na sobě hodně tepla a stále není tak studený. Tato fáze je vhodná pro střihovou přípravu vytlačování, po které následuje následné ochlazení a vyrovnání.

Krok #8: Výlisky jsou uvedeny na pokojovou teplotu

Když se výlisek dostane na stůl s výběhem, přesune se mechanicky na chladicí stůl na délku stolu. V tomto případě se hliníkové profily nechají chladnout, dokud pomalu nevychladnou na pokojovou teplotu. Chlazení je důležitým krokem při stabilizaci materiálu. Když jsou profily dostatečně ochlazeny, přechází se k další fázi, a to k protahování, aby byly správně vyrovnány.

Krok #9: Výlisky jsou přeneseny do natahovače a jsou zarovnány a nataženy

Vytlačované profily se při chladnutí obvykle mírně zkroutí nebo deformují, což je třeba korigovat. Profily se přemístí na napínák, aby znovu získaly správný tvar. V tomto případě se oba konce každého výlisku pevně sevřou a výlisek se mechanicky vytáhne regulovanou silou. Tímto procesem protahování se odstraní veškeré nedokonalosti a hliník se narovná, čímž se přesně přizpůsobí rozměrovým požadavkům, a tím se zcela narovná a připraví k závěrečným krokům řezání a dokončování.

Krok #10: Výlisky se přenesou na dokončovací pilu a nařežou se na požadovanou délku

Jakmile jsou výlisky na délku stolu narovnány a řádně opracovány, přesunou se na stůl dokončovací pily. V tomto případě mají profily předem stanovenou délku, která se obvykle pohybuje mezi 8 a 21 stopami. V tomto okamžiku se přebírá vytlačování vlastností T4. Po rozřezání se mohou vložit do pecí na stárnutí, aby získaly silnější temperaci T5 nebo T6.

Výhody hliníkové extruze

 Lehké a pevné

Hliník má úžasný poměr pevnosti a hmotnosti, a proto se používá na součásti letadel, konstrukční rámy apod.

Odolnost proti korozi

Hliník je na rozdíl od oceli, která má svou vrstvu oxidu, odolný vůči korozi, a proto je ideální pro použití v exteriéru.

Flexibilita designu

Vytlačování Lze jej neomezeně tvarovat pomocí základních tyčí až po složitá pole dutin a kanálků.

Efektivita nákladů

Tento proces snižuje plýtvání a umožňuje hromadnou výrobu, což udržuje nízké náklady na materiál a obrábění.

Použití hliníkových výlisků.

Možná vás překvapí, že existuje velmi mnoho průmyslových odvětví, která jsou na výliscích závislá.

Stavebnictví

Vytlačování hliníku se stalo důležitou součástí moderního stavitelství, protože je pevné, odolné a umožňuje flexibilní konstrukci. Běžně se používá při výrobě okenních rámů, které jsou lehké a přitom odolné, aby unesly hmotnost, dveří s hladkou povrchovou úpravou a závěsů, které jsou vyrobeny tak, aby posílily krásu budovy a dokonce udržely její stabilitu. Hliník se také lisuje k výrobě zábradlí, která jsou tak bezpečná a zároveň atraktivní, a střešních krytin, které poskytují ochranu proti dešti a odolnost výkonu. Díky těmto aplikacím je vidět všestrannost hliníku, a tedy i nutnost používat tuto součást architektury a navrhování staveb.

Automobilový průmysl

Většina aplikací v automobilovém průmyslu zahrnuje vytlačování hliníku protože se jedná o pevný materiál, který je lehký a má dobré tepelné vlastnosti. Jedním z nich jsou zásobníky baterií pro elektromobily, které musí být trvanlivé a odolné proti korozi a zároveň musí zajistit efektivitu a bezpečnost vozidel. Konstrukční prvky jsou také vyrobeny z extrudovaného hliníku, který není tuhý a nepřispívá ke zvýšené hmotnosti. Použitelnost hliníku ve výměnících tepla spočívá v tom, že je dobrým tepelným vodičem, který napomáhá chlazení a zlepšuje energetickou a výkonovou účinnost celého vozidla.  

Elektronika  

Vytlačování hliníku se široce používá při výrobě komponentů, které vyžadují kombinaci pevnosti, přesnosti a tepelné účinnosti. Příkladem jsou chladiče, které mají extrudovaná žebra, jež pomáhají zadržovat teplo, aby se minimalizovalo poškození citlivých strojů. Vytlačování slouží dvojímu účelu: vytváří lehkou konstrukci, čímž účinně chrání zařízení, a odolný plášť, který chrání před mechanickým poškozením.

Letectví a kosmonautika

Schopnost vytlačování hliníku je v leteckém a kosmickém inženýrství důležitý kvůli poměru pevnosti a hmotnosti a univerzálnosti. Nachází také široké uplatnění v rámech letadel a nabízí lehké a odolné kostry, které zvyšují účinnost spotřeby paliva. Z extrudovaného hliníku se vyrábějí také součásti interiéru, včetně podpěr sedadel a konstrukcí kabiny, které zajišťují bezpečnost a nižší hmotnost. Máme také nosníky, které se skládají z výlisků, jež zajišťují tuhost a stabilitu a pomáhají letadlům snášet nejvyšší úroveň namáhání během jejich provozu a zajišťují, že jejich celkový výkon a stabilita zůstanou zachovány.

Spotřební zboží

Díky nízké hmotnosti a všestrannosti hliníku je jeho použití nejvhodnější ve spotřebních výrobcích. Vyrábí se z něj také rámy nábytku s dlouhou životností, zpevňuje sportovní vybavení, jako jsou jízdní kola a rakety, a také pomáhá fitness strojům s přesnými komponenty. Extrudovaný hliník byl také využit v technologiích, které denně používáme, jako jsou notebooky, kde nabízí úhledná pouzdra, která nabízejí nejen odolnost, ale také funkčnost a dobrý design.

Výběr správné hliníkové slitiny pro vytlačování

Neexistuje látková jednota všech hliníkových slitin.

Výlisky řady 6000

Nejběžnější jsou 6061 a 6063. Jsou spojením pevnosti, ochrany proti korozi a lisovatelnosti.

Pevnost vs. tvarovatelnost

Silnější slitiny se obtížněji vytlačují a měkčí slitiny mají vyšší tvařitelnost. Správná volba se totiž odvíjí od požadavků vašeho projektu.

Závěrečné myšlenky o vytlačování hliníku

Vytlačování je velmi univerzální, levná a ekologická metoda výroby hliníku. Využívá surové předvalky a vytváří z nich vysoce výkonné předvalky používané v moderním průmyslu. V tom, co navrhujete, potřebujete rovnováhu mezi flexibilitou a pevností; ať už v rámci konstrukční součásti, nebo v miniaturní elektronice, vytlačování poskytuje ideální kombinaci obojího.

Nejčastější dotazy

Jaký je nejpoužívanější typ vytlačování hliníku?

Váží méně, je odolný, pružný a jeho výroba je ekonomičtější než obrábění nebo odlévání.

Jaká je pevnost hliníkových výlisků?

Slitina a tepelné zpracování se týkají pevnosti, ale extrudovaný hliník může být vždy extrémně pevný a zároveň lehký.

V jakých tvarech se dodává hliníkový výlisek?

Prakticky všechny tvary plné, duté, kanály, úhly, tvary T a částečně tvarované profily jsou možné.

Možnost recyklace hliníkových výlisků?

Ano! Vytlačování je šetrné k životnímu prostředí a stoprocentně recyklovatelné, protože hliník při recyklaci neztrácí svou kvalitu.

Jaká jsou hlavní průmyslová odvětví v oblasti vytlačování hliníku?

Stavebnictví, automobilový a letecký průmysl, doprava a elektronika.