L'estrusione di alluminio è l'atto di forzare la lega di alluminio in una matrice con un profilo trasversale predeterminato. Anche l'estrusione di un tubetto di dentifricio è simile. Un pistone alimentato elettricamente forza l'alluminio nella matrice e il materiale esce dall'apertura. Quando esce, assume la forma stessa della matrice e viene spinto lungo una tavola di uscita. L'idea è semplice al massimo. La forza è simile a quella delle dita su un tubetto di dentifricio. Quando si spreme il rosso la pasta trasuda nella forma dell'apertura del tubo. In questa analogia, l'apertura del tubo viene utilizzata al posto della filiera di estrusione. Il dentifricio ha la forma di un filamento circolare opaco perché l'apertura è un cerchio.

I profili estrusi più comuni sono gli angoli, i canali e i tubi tondi.

I disegni utilizzati per progettare gli stampi sono visibili qui sopra e i rendering dei profili in alluminio completati sono mostrati qui sotto.

Che cos'è l'estrusione di alluminio?

L'estrusione di leghe di alluminio consiste nel far passare la lega di alluminio attraverso una matrice che ha un profilo definito in sezione trasversale. Si può immaginare che sia come spremere il dentifricio da un tubetto: il pistone preme su di esso, costringendo l'alluminio a passare attraverso la matrice, e il materiale esce nella forma specifica della matrice. Una volta estruso, il profilo viene guidato su una tavola di uscita. Il principio di base del processo è semplice, come spremere il dentifricio attraverso un foro circolare che crea un filamento lungo e solido.

Forme estruse comuni

• Solido: assenza di spazi vuoti interni (ad es. aste, travi, angoli)
• Vuoto: Un vuoto racchiuso (ad esempio, da un tubo di forma quadrata o rettangolare).
• Semi-cavo: Vuoti parzialmente chiusi (ad esempio, canali a C con piccoli spazi vuoti).

Applicazioni L'estrusione è ampiamente applicata nei settori dell'architettura, dell'automotive, dell'aerospaziale, dell'elettronica e dell'energia. Sebbene siano tipiche le forme semplici (angoli, canali), il processo consente anche di realizzare progetti molto complicati. Un esempio è l'uso di sistemi architettonici che presentano diverse estrusioni interconnesse e che, occasionalmente, utilizzano i tagli termici come isolanti.

Il processo di estrusione dell'alluminio in 10 fasi

Fase #1: Preparazione dello stampo di estrusione e suo trasferimento alla pressa di estrusione

La matrice è realizzata in acciaio H13 sotto forma di matrice rotonda, o recuperata nel caso in cui sia già presente. Prima di essere utilizzata, la matrice viene trattata termicamente a 450-500 gradi per prolungarne la durata e per garantire un flusso uniforme del metallo durante l'estrusione. La matrice, dopo essere stata ben preriscaldata, viene inserita nella pressa di estrusione ed è pronta a funzionare.

Fase #2: una billetta di alluminio viene preriscaldata prima dell'estrusione per riscaldamento

La seconda fase dell'estrusione è la preparazione della materia prima, chiamata billetta. Una billetta è semplicemente una lega cilindrica solida di alluminio che è stata tagliata da un tronco di alluminio più grande. Le billette sono utilizzate come materiale di partenza per la produzione dei profili estrusi desiderati. Prima di procedere all'estrusione, la billetta deve essere adeguatamente preriscaldata in uno speciale forno industriale. L'intervallo di temperatura caratteristico di questa fase è di 400-500 gradi centigradi. Questo riscaldamento controllato è essenziale perché fonde l'alluminio in modo tale da renderlo malleabile e in grado di fluire facilmente attraverso la matrice sotto pressione. A questo punto, la billetta non viene fusa, ma viene portata a una condizione tale da potersi deformare plasticamente senza incrinarsi o rompersi.

Fase #3: le presse di estrusione trasferiscono la billetta

Una volta preriscaldata, la billetta di alluminio viene trasferita alla pressa di estrusione utilizzando la forza meccanica. Prima del processo di pressatura, sulla superficie della billetta viene applicato un lubrificante o un agente distaccante che garantisce un minore attrito. L'agente viene spalmato anche sulla slitta idraulica, che garantisce la facilità di movimento e la non adesione della billetta e della slitta. Ciò è necessario per garantire l'efficienza dell'estrusione e l'integrità del materiale e dell'attrezzatura.

Fase #4: L'ariete trasferisce il materiale dello stampo al contenitore

Ciò avviene inserendo la billetta di alluminio ammorbidita nella pressa di estrusione in questa fase. Questa viene poi spinta da un potente martinetto idraulico che provoca una forte pressione fino a 15.000 tonnellate. Sotto questa forza, la billetta viene gradualmente spinta verso il contenitore della pressa. La pressione si accumula e quindi l'alluminio spinge verso l'esterno e riempie completamente le pareti del contenitore. In questo modo il materiale viene compattato in modo uniforme e pronto per il successivo processo di estrusione con la matrice.

Fase #5: estrusione del materiale per la matrice

Quando la lega di alluminio si irradia nel contenitore della pressa, viene premuta contro la matrice di estrusione. La pressione idraulica ininterrotta fornisce al materiale l'unica via d'accesso attraverso l'apertura della matrice. Da questo rilascio, l'alluminio acquisisce la forma della matrice in tutta la sua interezza ed è un profilo completamente definito per essere raffreddato e lavorato ulteriormente.

Fase #6: le estrusioni in uscita vengono posizionate sulla tavola di uscita e incollate

Dopo che il profilo di alluminio è uscito dalla matrice, viene sollevato da un estrattore che lo porta deliberatamente intorno alla tavola di uscita. L'estrattore si muove a una velocità costante con la velocità di estrusione, in modo che il movimento sia fluido e senza distorsioni. Il profilo viene lasciato raffreddare sul tavolo, questo è il quenching, effettuato da un bagno d'acqua o da ventilatori montati sopra di esso, equilibrando le sue proprietà e la sua struttura.

Fase #7: le estrusioni vengono tranciate in base alla lunghezza della tavola

Una volta che l'estrusione è abbastanza grande da coprire un tavolo intero, viene tagliata con una sega a caldo. Questa è la separazione per rendere maneggevole il profilo che verrà poi manipolato. Durante l'estrusione, il calore è molto importante. Il profilo, anche se già spento una volta rimossa la pressa, ha molto calore su di sé e non è ancora così freddo. Questa fase è adatta per la preparazione alla cesoiatura dell'estrusione, seguita dal successivo raffreddamento e allineamento.

Fase #8: le estrusioni vengono portate a temperatura ambiente

Con l'estrusione fuoriuscita dalla tavola di rotolamento, le estrusioni vengono poi spostate meccanicamente su una tavola di raffreddamento alla lunghezza della tavola. In questo caso, i profili di alluminio vengono lasciati raffreddare fino a raggiungere lentamente la temperatura ambiente. Il raffreddamento è una fase importante per la stabilizzazione del materiale. Quando i profili sono sufficientemente raffreddati, si passa alla fase successiva, ovvero l'allungamento per allinearli correttamente.

Fase #9: le estrusioni vengono portate alla barella e vengono allineate alla tensione

I profili estrusi di solito subiscono una leggera torsione o distorsione durante il raffreddamento, che deve essere corretta. I profili vengono spostati su un tenditore per riacquistare la loro forma corretta. In questo caso, entrambe le estremità di ogni estrusione vengono bloccate saldamente e l'estrusione viene tirata meccanicamente con una forza regolata. Questo processo di allungamento rimuove le imperfezioni e raddrizza l'alluminio, rendendolo così conforme agli esatti requisiti dimensionali, completamente dritto e pronto a subire le fasi finali di taglio e finitura.

Fase #10: le estrusioni vengono portate alla sega di finitura e tagliate alla lunghezza necessaria

Non appena le estrusioni di lunghezza pari a quella del tavolo sono state raddrizzate e adeguatamente temprate, si passa al tavolo della sega di finitura. In questo caso, i profili hanno una lunghezza predeterminata, solitamente compresa tra 8 e 21 piedi. A questo punto, subentra l'estrusione di proprietà T4. Dopo la segatura, possono essere messi in forni di stagionatura per ottenere le tempere T5 o T6, più resistenti.

Vantaggi dell'estrusione di alluminio

Vantaggi dell'estrusione di alluminio

 Leggero e resistente

L'alluminio ha un incredibile rapporto resistenza/peso, per cui viene utilizzato per componenti aerei, telai strutturali e così via.

Resistenza alla corrosione

L'alluminio è impermeabile alla corrosione, a differenza dell'acciaio, che ha il suo strato di ossido, e quindi è ideale per l'uso esterno.

Flessibilità del design

Estrusione Può essere modellata all'infinito utilizzando barre di base fino a complesse matrici di cavità e canali.

Efficienza dei costi

Il processo riduce gli sprechi e consente la produzione in serie, mantenendo bassi i costi dei materiali e della lavorazione.

Usi dell'estrusione di alluminio.

Forse vi sorprenderà sapere che sono davvero numerosi i settori industriali che dipendono dalle estrusioni.

Costruzione

Usi dell'estrusione di alluminio nell'edilizia

L'estrusione di alluminio è diventata una parte importante dell'edilizia moderna, in quanto è forte, durevole e consente una certa flessibilità nel design. Viene comunemente applicato nella produzione di telai per finestre, leggeri ma resistenti per sostenere il peso, di porte con finitura liscia e di facciate continue, realizzate per rafforzare la bellezza dell'edificio e mantenerne la stabilità. L'alluminio viene estruso anche per creare ringhiere sicure e attraenti e coperture per tetti che proteggono dalla pioggia e garantiscono prestazioni durature. Queste applicazioni dimostrano la versatilità dell'alluminio e quindi la necessità di utilizzare questo componente dell'architettura e della progettazione di strutture.

Automotive

Usi dell'estrusione di alluminio nel settore automobilistico

La maggior parte delle applicazioni nell'industria automobilistica comprende la estrusione di alluminio in quanto si tratta di un materiale robusto, leggero e in grado di garantire buone prestazioni termiche. Tra questi, uno è costituito dai vassoi per batterie EV, che devono essere durevoli e resistenti alla corrosione e rendere i veicoli efficienti e sicuri allo stesso tempo. Anche i componenti strutturali sono realizzati in alluminio estruso, che non è rigido e non contribuisce all'aumento di peso. L'alluminio si applica agli scambiatori di calore in quanto buon conduttore termico che favorisce il raffreddamento e migliora l'efficienza energetica e prestazionale dell'intero veicolo.  

Elettronica  

L'estrusione di alluminio è ampiamente utilizzata nella produzione di componenti che richiedono una combinazione di resistenza, precisione ed efficienza termica. Un esempio sono i dissipatori di calore, dotati di alette estruse che aiutano a trattenere il calore per ridurre al minimo i danni alle macchine sensibili. L'estrusione ha il duplice scopo di creare un design leggero, proteggendo così l'apparecchiatura in modo efficace, e un involucro resistente per difendersi dai danni meccanici.

Aerospaziale

La capacità di estrusione di alluminio è importante nell'ingegneria aerospaziale per il rapporto forza-peso e la versatilità. Trova inoltre un'ampia gamma di applicazioni nei telai degli aerei e offre strutture leggere e durevoli che migliorano l'efficienza del consumo di carburante. Anche i componenti interni sono prodotti con l'alluminio estruso, compresi i supporti per i sedili e le strutture della cabina, e garantiscono sicurezza e peso ridotto. Abbiamo anche travi di supporto costituite da estrusi, che forniscono rigidità e stabilità per aiutare gli aerei a sopportare il più alto livello di stress durante le loro operazioni e garantire che le loro prestazioni complessive e la stabilità rimangano intatte.

Prodotti di consumo

Usi dell'estrusione di alluminio nel settore dei consumi

La leggerezza e la versatilità dell'alluminio ne hanno fatto l'applicazione migliore nei prodotti di consumo. Inoltre, produce telai per mobili di lunga durata, rinforza attrezzature sportive come biciclette e racchette e aiuta anche le macchine per il fitness con componenti di precisione. L'alluminio estruso è stato utilizzato anche nella tecnologia che usiamo quotidianamente, come i computer portatili, per i quali offre custodie eleganti che offrono non solo durata, ma anche funzionalità e buon design.

La scelta della giusta lega per l'estrusione di alluminio

Non esiste una sostanza unitaria per tutte le leghe di alluminio.

Estrusioni serie 6000

Estrusioni serie 6000

I più comuni sono 6061 e 6063. Sono un amalgama di resistenza, protezione dalla corrosione ed estrudibilità.

Resistenza e formabilità

Le leghe più forti sono più difficili da estrudere, mentre quelle più morbide hanno una maggiore formabilità. La scelta giusta si basa sui requisiti del progetto.

Considerazioni finali sull'estrusione di alluminio

L'estrusione è un metodo di produzione dell'alluminio molto versatile, economico ed ecologico. Prende le billette grezze e le trasforma in billette ad alte prestazioni utilizzate nelle industrie moderne. È necessario un equilibrio tra flessibilità e resistenza in ciò che si sta progettando; che si tratti di componenti strutturali o di elettronica in miniatura, l'estrusione offre una combinazione ideale di entrambi.

Domande frequenti

Qual è il tipo di estrusione di alluminio più utilizzato?

Pesa meno, è resistente, flessibile ed è più economico da realizzare rispetto alla lavorazione o alla fusione.

Qual è la resistenza degli estrusi di alluminio?

La lega e il trattamento termico riguardano la resistenza, ma l'alluminio estruso può sempre essere estremamente resistente ma anche leggero.

In quali forme è disponibile l'estrusione di alluminio?

Sono possibili praticamente tutte le forme solide, cave, canali, angoli, forme a T e profili parziali.

Poter riciclare gli estrusi di alluminio?

Sì! L'estrusione è ecologica e riciclabile al 100%, perché l'alluminio non perde la sua qualità durante il riciclaggio.

Quali sono le industrie leader nell'estrusione dell'alluminio?

Edilizia, automotive, aerospaziale, trasporti ed elettronica.