La extrusión de aluminio es el acto de forzar la aleación de aluminio en una matriz con un perfil de sección transversal predeterminado. La extrusión de un tubo de pasta de dientes también es similar. Un ariete eléctrico introduce el aluminio en la matriz y el material sale por la abertura. A medida que sale, adopta la propia forma de la matriz y es empujado a lo largo de una mesa de salida. La idea es muy sencilla. La fuerza es similar a la de los dedos sobre un tubo de pasta de dientes. Al apretar al rojo la pasta rezuma en la forma de la abertura del tubo. En esta analogía se utiliza la abertura del tubo en lugar de la matriz de extrusión. La pasta de dientes tiene forma de filamento circular opaco debido a que la abertura es un círculo.

Los perfiles extruidos más comunes son los ángulos, los canales y los tubos redondos.

Los dibujos empleados para diseñar las matrices se ven arriba y los renders de los perfiles de aluminio terminados se muestran abajo.

¿Qué es la extrusión de aluminio?

La extrusión de una aleación de aluminio consiste en forzarla a pasar a través de una matriz que tiene una sección transversal de perfil definido. Uno puede imaginárselo comparándolo con exprimir pasta de dientes de un tubo: el ariete presiona, forzando al aluminio a fluir a través de la matriz, y el material sale con la forma específica de la matriz. Una vez extruido, el perfil se desplaza sobre una mesa de salida. El principio básico del proceso es sencillo, como exprimir pasta de dientes a través de un orificio circular que crea un filamento largo y sólido.

Formas extruidas comunes

• Sólido: sin espacios vacíos internos (por ejemplo, barras, vigas, ángulos)
• Hueco: Vacío cerrado (por ejemplo, por un tubo de forma cuadrada o rectangular).
• Semihuecos: Huecos parcialmente cerrados (por ejemplo, canales en C con pequeños huecos).

Aplicaciones La extrusión se aplica ampliamente en los campos de la arquitectura, la automoción, la industria aeroespacial, la electrónica y la energía. Aunque son típicas las formas sencillas (ángulos, canales), también es posible realizar diseños muy complicados mediante este proceso. Un ejemplo es el uso de sistemas arquitectónicos que tienen varias extrusiones entrelazadas y, en ocasiones, utilizan roturas térmicas como aislamiento.

El proceso de extrusión del aluminio en 10 pasos

Paso #1: Preparación de la matriz de extrusión y su traslado a la prensa de extrusión

La matriz se fabrica con acero H13 en forma de matriz redonda, o se recupera en caso de que ya esté presente. La matriz se trata térmicamente a 450 -500 grados antes de utilizarla para prolongar su vida útil y también para proporcionar un flujo uniforme del metal durante la extrusión. Una vez bien precalentada, la matriz se introduce en la prensa de extrusión y queda lista para funcionar.

Paso #2: Precalentamiento de un tocho de aluminio antes de la extrusión en caliente

La segunda fase de la extrusión es la preparación de la materia prima llamada tocho. Un tocho es simplemente una aleación cilíndrica sólida de aluminio que se cortó de un tronco de aluminio más grande. Los tochos se utilizan como material de partida en la producción de los perfiles extruidos deseados. El tocho debe precalentarse adecuadamente en un horno industrial especial antes de que pueda producirse la extrusión. El rango de temperatura característico en este paso sería de 400-500 grados C. Este calentamiento controlado es esencial, ya que funde el aluminio lo suficiente para que sea maleable y pueda fluir fácilmente a través de la matriz bajo presión. En este punto, el tocho no se funde, sino que se lleva a un estado en el que puede deformarse plásticamente sin agrietarse ni romperse.

Paso #3: Las prensas de extrusión transfieren el tocho

Una vez precalentado, el tocho de aluminio se transfiere mediante fuerza mecánica a la prensa de extrusión. Antes del proceso de prensado, se aplica un lubricante o agente desmoldeante a la superficie del tocho para reducir la fricción. El agente también se aplica al cilindro hidráulico, lo que garantiza un movimiento fácil y la no adhesión del tocho y el cilindro. Esto es necesario para garantizar la eficacia de la extrusión, así como la integridad del material y el equipo.

Paso #4: El ariete mueve el material del troquel al contenedor

Esto se hace poniendo el tocho de aluminio ablandado en la prensa de extrusión a esta etapa. A continuación, ésta es impulsada por un potente ariete hidráulico que provoca una gran presión de hasta 15.000 toneladas. El tocho es forzado gradualmente hacia el contenedor de la prensa bajo esta fuerza. La presión se acumula y así el aluminio empuja hacia fuera y llena completamente las paredes del contenedor. De este modo, el material se compacta uniformemente y queda listo para el siguiente proceso de extrusión mediante la matriz.

Paso #5: Extrusión del material a la matriz

A medida que la aleación de aluminio irradia en el contenedor de prensado, es presionada contra la matriz de extrusión. La presión hidráulica ininterrumpida proporciona al material la única vía de entrada a través de la abertura de la matriz. A partir de esta liberación, el aluminio adquiere la forma de la matriz en su totalidad y es un perfil totalmente definido para ser enfriado y procesado posteriormente.

Paso #6: Los perfiles salientes se colocan en la mesa de salida y se encajan.

Una vez que el perfil de aluminio ha salido de la matriz, es levantado por un extractor que lo lleva deliberadamente alrededor de la mesa de salida. El extractor se mueve a una velocidad constante con la velocidad de extrusión para que el movimiento sea suave y no se produzcan deformaciones. El perfil se deja enfriar en la mesa, es decir, se enfría, mediante un baño de agua o ventiladores montados sobre él, equilibrando sus propiedades y estructura.

Paso #7: Las extrusiones se cortan a la longitud de la mesa

Una vez que una extrusión es lo suficientemente grande como para cubrir una mesa completa, se corta el proceso con una sierra en caliente. Esta es la separación para hacer manejable el perfil que luego se manipulará. Durante la extrusión, el calor es muy importante. El perfil aunque ya apagado una vez retirada la prensa tiene mucho calor encima y aun así no está tan frío. Esta etapa es adecuada para la preparación de la extrusión mediante cizallamiento, a la que sigue el posterior enfriamiento y alineación.

Paso #8: Las extrusiones se llevan a temperatura ambiente

Con la extrusión en la mesa de salida, las extrusiones se trasladan a una mesa de enfriamiento mecánicamente a la longitud de la mesa. En este caso, los perfiles de aluminio se dejan enfriar hasta que alcanzan lentamente la temperatura ambiente. El enfriamiento es un paso importante en la estabilización del material. Cuando los perfiles se han enfriado lo suficiente, pasan a la siguiente fase, que consiste en estirarlos para que queden bien alineados.

Paso #9: Las extrusiones se llevan a la camilla y se alinean estiradas

Los perfiles extruidos suelen adquirir una ligera torsión o deformación al enfriarse, que hay que corregir. Los perfiles se trasladan a un estirador para recuperar su forma correcta. En este caso, ambos extremos de cada extrusión se sujetan firmemente y la extrusión se estira mecánicamente con una fuerza regulada. Este proceso de alargamiento elimina cualquier imperfección y endereza el aluminio, por lo que se ajustan a los requisitos dimensionales exactos, quedando así completamente rectos y preparados para someterse a los pasos finales de corte y acabado.

Paso #10: Las extrusiones se llevan a la sierra de acabado y se cortan a la longitud requerida

Una vez enderezados y templados adecuadamente los perfiles de longitud de mesa, se trasladan a la mesa de sierra de acabado. En este caso, los perfiles tienen una longitud predeterminada que suele oscilar entre 8 y 21 pies. En este punto, se encarga la extrusión de las propiedades T4. Tras el aserrado, pueden introducirse en hornos de envejecimiento para que obtengan los temple T5 o T6, más resistentes.

Ventajas de la extrusión de aluminio

Ventajas de la extrusión de aluminio

 Ligero y resistente

El aluminio tiene una asombrosa relación resistencia-peso, de ahí que se utilice en componentes aeronáuticos, armazones estructurales, etc.

Resistencia a la corrosión

El aluminio es impermeable a las corrosiones, a diferencia del acero, que tiene su capa de óxido, y por eso es ideal en exteriores.

Flexibilidad de diseño

Extrusión Se puede dar forma indefinidamente mediante el uso de barras básicas a las complejas matrices de huecos y canales.

Eficiencia de costes

El proceso reduce las mermas y permite la producción en serie, lo que mantiene bajo el coste de los materiales y el mecanizado.

Usos de la extrusión de aluminio.

Quizá le sorprenda saber que son muy numerosas las industrias que dependen de las extrusiones.

Construcción

Usos de la extrusión de aluminio en la construcción

La extrusión de aluminio se ha convertido en una parte importante de la construcción moderna, ya que es resistente, duradero y permite flexibilidad en su diseño. Se aplica comúnmente en la producción de marcos de ventanas que son ligeros y a la vez duraderos para soportar peso, puertas de acabado liso y muros cortina que se fabrican para reforzar la belleza del edificio e incluso mantener su estabilidad. El aluminio también se extrude para crear barandillas que son tan seguras como atractivas y cubiertas que proporcionan protección contra la lluvia y durabilidad de rendimiento. Con estas aplicaciones, se puede ver la versatilidad del aluminio, y por lo tanto la necesidad de utilizar este componente de la arquitectura y el diseño de estructuras.

Automoción

Usos de la extrusión de aluminio en automoción

La mayoría de las aplicaciones de la industria del automóvil extrusión de aluminio ya que es un material resistente, ligero y con un buen comportamiento térmico. Entre ellos, se encuentran las bandejas para baterías de vehículos eléctricos, que deben ser duraderas y resistentes a la corrosión, y hacer que los vehículos sean eficientes y seguros al mismo tiempo. Los componentes estructurales también están hechos de aluminio extruido que no es rígido y no contribuye a aumentar el peso. La aplicabilidad del aluminio en los intercambiadores de calor es como buen conductor térmico que ayuda a la refrigeración y mejora la eficiencia energética y de rendimiento de todo el vehículo.  

Electrónica  

La extrusión de aluminio se utiliza ampliamente en la producción de componentes que requieren una combinación de resistencia, precisión y eficacia térmica. Un ejemplo son los disipadores de calor, que tienen aletas extruidas que ayudan a retener el calor para minimizar los daños en máquinas sensibles. La extrusión cumple el doble propósito de crear un diseño ligero, protegiendo así el equipo de forma eficaz, y una carcasa resistente para defenderse de los daños mecánicos.

Aeroespacial

La capacidad de extrusión de aluminio es importante en la ingeniería aeroespacial por su relación resistencia-peso y su versatilidad. También encuentra una amplia gama de aplicaciones en los bastidores de los aviones y ofrece estructuras ligeras y duraderas que mejoran la eficiencia del consumo de combustible. Los componentes interiores también se fabrican con aluminio extruido, incluidos los soportes de los asientos y las estructuras de la cabina, y proporcionan seguridad además de un menor peso. También tenemos vigas de soporte que consisten en extrusiones, que proporcionan rigidez y estabilidad para ayudar a las aeronaves a soportar el máximo nivel de tensiones durante sus operaciones y garantizar que su rendimiento y estabilidad generales permanezcan intactos.

Productos de consumo

Usos de la extrusión de aluminio en el consumo

El peso ligero y la versatilidad del aluminio han hecho de él una aplicación con el mejor uso en productos de consumo. También fabrica armazones de muebles duraderos, refuerza equipos deportivos como bicicletas y raquetas y también ayuda a máquinas de fitness con componentes de precisión. El aluminio extruido también se ha utilizado en la tecnología que utilizamos a diario, como los ordenadores portátiles, en los que ofrece carcasas que no sólo son duraderas, sino también funcionales y de buen diseño.

Elección de la aleación de extrusión de aluminio adecuada

No existe una unidad de sustancias de todas las aleaciones de aluminio.

Extrusiones Serie 6000

Extrusiones Serie 6000

Los más comunes son el 6061 y el 6063. Son una amalgama de resistencia, protección contra la corrosión y extrudabilidad.

Resistencia frente a conformabilidad

Las aleaciones más fuertes son más difíciles de extrudir y, más popularmente, las aleaciones más blandas tienen mayor conformabilidad. Esto se debe a que la elección correcta se basará en los requisitos de su proyecto.

Reflexiones finales sobre la extrusión de aluminio

La extrusión es un método de fabricación de aluminio muy versátil, económico y respetuoso con el medio ambiente. Toma tochos brutos y los convierte en tochos de alto rendimiento utilizados en las industrias modernas. Se necesita un equilibrio entre flexibilidad y resistencia en lo que se está diseñando; ya sea en el componente estructural o en la electrónica en miniatura, la extrusión proporciona una combinación ideal de ambos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el tipo de extrusión de aluminio más utilizado?

Pesa menos, es duradero, flexible y su fabricación es más económica que el mecanizado o la fundición.

¿Cuál es la resistencia de las extrusiones de aluminio?

La aleación y el tratamiento térmico tienen que ver con la resistencia, pero el aluminio extruido siempre puede ser extremadamente resistente y a la vez ligero.

¿En qué formas se suministra la extrusión de aluminio?

Prácticamente todas las formas son posibles: macizas, huecas, canales, ángulos, formas en T y perfiles con formas parciales.

¿Poder reciclar la extrusión de aluminio?

¡Sí! La extrusión es respetuosa con el medio ambiente y 100% reciclable; esto se debe a que el aluminio no pierde su calidad durante el reciclado.

¿Cuáles son las industrias líderes en la extrusión de aluminio?

Construcción, automoción, aeroespacial, transporte y electrónica.