Extrusie van aluminium is het forceren van een aluminiumlegering in een matrijs met een vooraf bepaald profiel van de dwarsdoorsnede. Neem een tube tandpasta knijper extrusie is ook vergelijkbaar. Een elektrisch aangedreven ram dwingt het aluminium in de matrijs en het materiaal komt uit de opening. Terwijl het eruit komt, neemt het de vorm van de matrijs aan en wordt het langs een uitlooptafel geduwd. Het idee is op zijn best eenvoudig. De kracht is vergelijkbaar met die van je vingers op een tube tandpasta. Bij rood knijpen sijpelt de pasta in de vorm van de buisopening. De buisopening wordt in deze analogie gebruikt in plaats van de extrusiematrijs. De tandpasta heeft de vorm van een cirkelvormige ondoorzichtige streng omdat de opening een cirkel is.

Veel voorkomende geëxtrudeerde profielen zijn hoeken, kanalen en ronde buizen.

De tekeningen die zijn gebruikt om de matrijzen te ontwerpen zijn hierboven te zien en de renderings van de voltooide aluminium profielen zijn hieronder te zien.

Wat is aluminium extrusie?

Bij de extrusie van aluminiumlegeringen wordt de aluminiumlegering gedwongen om door een matrijs te gaan met een bepaalde dwarsdoorsnede. Je kunt het vergelijken met het uitknijpen van tandpasta uit een tube: de ram drukt erop, dwingt het aluminium door de matrijs te stromen en het materiaal komt eruit in de specifieke vorm van de matrijs. Bij het extruderen wordt het profiel op een uitlooptafel gereden. Het basisprincipe van het proces is eenvoudig, zoals tandpasta door een cirkelvormig gat persen waardoor een lange en stevige streng ontstaat.

Gemeenschappelijke Geëxtrudeerde Vormen

• Massief: geen interne lege ruimtes (bijv. staven, balken, hoeken)
• Hol: Een holte die omsloten is (bijvoorbeeld door een buis die vierkant of rechthoekig gevormd is).
• Halfhol: Leemtes die gedeeltelijk ingesloten zijn (bijv. C-kanalen met kleine openingen)

Toepassingen Extrusie wordt veel toegepast in de architectuur, auto-industrie, ruimtevaart, elektronica en energie. Hoewel eenvoudige vormen (hoeken, kanalen) typisch zijn, zijn ook zeer ingewikkelde ontwerpen mogelijk met behulp van het proces. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van architecturale systemen met meerdere in elkaar grijpende extrusies, waarbij soms thermische onderbrekingen worden gebruikt als isolatie.

Het proces van aluminium extrusie in 10 stappen

Stap #1: De extrusiematrijs wordt voorbereid en verplaatst naar de extrusiepers

De matrijs is gemaakt van H13 staal in de vorm van een ronde matrijs, of wordt opgehaald als deze al aanwezig is. De matrijs wordt voor gebruik verwarmd tot 450 -500 graden om de levensduur van de matrijs te verlengen en ook om te zorgen voor een gelijkmatige stroom van metaal tijdens de extrusie. Nadat de matrijs goed is voorverwarmd, wordt hij in de extrusiepers geplaatst en is hij klaar voor gebruik.

Stap #2: Een aluminium staaf wordt voorverwarmd voorafgaand aan de extrusie.

De tweede fase van de extrusie is de voorbereiding van de grondstof, een billet genaamd. Een billet is gewoon een massieve cilindrische legering van aluminium die werd afgesneden van een grotere stam aluminium. De billets worden gebruikt als uitgangsmateriaal voor de productie van de gewenste geëxtrudeerde profielen. De billet moet goed worden voorverwarmd in een speciale industriële oven voordat de extrusie kan plaatsvinden. Het kenmerkende temperatuurbereik in deze stap is 400-500 graden Celsius. Zo'n gecontroleerde verhitting is essentieel omdat het aluminium dan voldoende smelt om het kneedbaar te maken zodat het gemakkelijk onder druk door de matrijs kan stromen. Cruciaal is dat de billet op dit punt niet wordt gesmolten, maar in een toestand wordt gebracht waarin hij plastisch kan worden vervormd zonder te barsten of te breken.

Stap #3: De extrusiepersen brengen de billets over

Eenmaal voorverwarmd wordt de aluminium billet met mechanische kracht overgebracht naar de extrusiepers. Vóór het persen wordt er een smeermiddel of lossingsmiddel op het oppervlak van de billet aangebracht, zodat er minder wrijving ontstaat. Het middel wordt ook op de hydraulische ram aangebracht, zodat de billet en de ram gemakkelijk kunnen bewegen en niet aan elkaar kleven. Dit is nodig om ervoor te zorgen dat de extrusie efficiënt verloopt en om de integriteit van het materiaal en de apparatuur te waarborgen.

Stap #4: De ram verplaatst het matrijsmateriaal naar de container

Dit gebeurt door de zacht gemaakte aluminium billet in deze fase in de extrusiepers te plaatsen. Deze wordt dan aangedreven door een krachtige hydraulische ram die veel druk veroorzaakt, tot wel 15.000 ton. De billet wordt onder deze kracht geleidelijk naar de perscontainer geduwd. De druk hoopt zich op en zo duwt het aluminium naar buiten en vult het volledig de wanden van de perscontainer. Dit zorgt ervoor dat het materiaal gelijkmatig wordt samengeperst en klaar is voor het volgende extrusieproces met behulp van de matrijs.

Stap #5: Het materiaal naar de matrijs wordt geëxtrudeerd

Terwijl de aluminiumlegering in de perscontainer straalt, wordt het tegen de extrusiematrijs gedrukt. Ononderbroken hydraulische druk biedt het materiaal de enige weg naar voren door de opening van de matrijs. Na deze vrijlating neemt het aluminium de vorm van de matrijs in zijn geheel aan en vormt het een volledig gedefinieerd profiel om te worden gekoeld en verder te worden verwerkt.

Stap #6: De uitgaande extrusies worden op de uitlooptafel geplaatst en gepasst.

Nadat het aluminium profiel uit de matrijs komt, wordt het opgetild door een trekker die het bewust rond de uitlooptafel brengt. De trekker beweegt op een constante snelheid met de extrusiesnelheid zodat er een soepele beweging zonder vervorming is. Het profiel laat men afkoelen op de tafel, dit is quenchen, dit gebeurt ofwel door een waterbad of door ventilatoren die erboven gemonteerd zijn, waardoor de eigenschappen en structuur in evenwicht gebracht worden.

Stap #7: De extrusies worden op de lengte van de tafel geschoren

Zodra een extrusie groot genoeg is om een volledige tafel te bedekken, wordt het van het proces afgesneden met een hete zaag. Dit is de scheiding om het profiel hanteerbaar te maken dat later verwerkt zal worden. Tijdens de extrusie is warmte erg belangrijk. Het profiel, ook al is het al gedoofd zodra de pers wordt verwijderd, heeft nog veel warmte op zich en toch is het nog niet zo koud. Dit stadium is geschikt voor de voorbereiding van de extrusie, die wordt gevolgd door de daaropvolgende afkoeling en uitlijning.

Stap #8: De extrusies worden op kamertemperatuur gebracht

Met de extrusie van de uitlooptafel worden de extrusies vervolgens mechanisch op tafellengte naar een koeltafel verplaatst. In dit geval laat men de aluminium profielen afkoelen tot ze langzaam afkoelen tot kamertemperatuur. Het afkoelen is een belangrijke stap in het stabiliseren van het materiaal. Als de profielen voldoende zijn afgekoeld, worden ze naar de volgende fase verplaatst, namelijk strekken om ze goed uitgelijnd te krijgen.

Stap #9: De extrusies worden naar de brancard gebracht en uitgelijnd uitgerekt

De geëxtrudeerde profielen krijgen meestal een lichte verdraaiing of vervorming als de profielen afkoelen, wat gecorrigeerd moet worden. De profielen worden naar een stretcher verplaatst om hun juiste vorm terug te krijgen. In dit geval worden beide uiteinden van elke extrusie stevig vastgeklemd en wordt er mechanisch aan de extrusie getrokken met een gereguleerde kracht. Dit rekproces verwijdert alle onvolkomenheden en maakt het aluminium recht, zodat het voldoet aan de exacte maatvereisten en volledig recht is om de laatste stappen van het snijden en afwerken te ondergaan.

Stap #10: De extrusies worden naar de afwerkingszaag gebracht en op de vereiste lengte gezaagd.

Zodra de extrusies met tafellengte zijn rechtgetrokken en goed zijn uitgehard, worden ze naar de afkortzaagtafel verplaatst. In dit geval hebben de profielen een vooraf bepaalde lengte, meestal tussen 8 en 21 voet. Op dit punt wordt de extrusie van T4 eigenschappen overgenomen. Na het zagen kunnen ze in verouderingsovens worden geplaatst zodat ze de sterkere T5- of T6-temperaturen krijgen.

Voordelen van aluminium extrusie

Voordelen van aluminium extrusie

 Lichtgewicht en sterk

Aluminium heeft een verbazingwekkende verhouding tussen sterkte en gewicht, vandaar dat het wordt gebruikt voor vliegtuigonderdelen, structurele frames enzovoort.

Corrosiebestendigheid

Aluminium is ongevoelig voor corrosie, in tegenstelling tot staal, dat een oxidelaag heeft, en is daarom ideaal voor gebruik buitenshuis.

Ontwerpflexibiliteit

Extrusie Het kan oneindig worden gevormd door het gebruik van basisstaven tot complexe arrays van holtes en kanalen.

Kostenefficiëntie

Het proces vermindert verspilling en maakt massaproductie mogelijk, waardoor de materiaal- en bewerkingskosten laag blijven.

Toepassingen van aluminiumextrusie.

Het zal je misschien verbazen dat er heel wat industrieën zijn die afhankelijk zijn van extrusies.

Bouw

Gebruik van aluminium extrusie in de bouw

De extrusie van aluminium is een belangrijk onderdeel geworden van de moderne bouw omdat het sterk en duurzaam is en flexibiliteit biedt in het ontwerp. Het wordt vaak toegepast bij de productie van raamkozijnen die licht en toch duurzaam zijn om gewicht te dragen, glad afgewerkte deuren en gordijngevels die gemaakt zijn om de schoonheid van het gebouw te versterken en zelfs de stabiliteit te behouden. Aluminium wordt ook geëxtrudeerd om leuningen te maken die zo veilig en toch aantrekkelijk zijn en dakbedekking die bescherming biedt tegen de regen en duurzaam presteert. Met deze toepassingen kan men de veelzijdigheid van aluminium zien, en dus de noodzaak om dit onderdeel van de architectuur en het ontwerp van structuren te gebruiken.

Automotive

Gebruik van aluminium extrusie in de auto-industrie

De meeste toepassingen in de auto-industrie omvatten de aluminiumextrusie omdat het een sterk materiaal is, licht van gewicht en in staat om thermisch goed te presteren. Eén daarvan is de EV-batterijhouder die duurzaam en corrosiebestendig moet zijn en tegelijkertijd voertuigen efficiënt en veilig moet maken. Structurele onderdelen worden ook gemaakt van geëxtrudeerd aluminium dat niet stijf is en niet bijdraagt aan het hogere gewicht. De toepasbaarheid van aluminium in warmtewisselaars is dat het een goede thermische geleider is die helpt bij het koelen en de energie- en prestatie-efficiëntie van het hele voertuig verbetert.  

Elektronica  

Aluminiumextrusie wordt veel gebruikt bij de productie van onderdelen die een combinatie van sterkte, precisie en thermische efficiëntie vereisen. Een voorbeeld hiervan zijn koellichamen met geëxtrudeerde vinnen die helpen bij het vasthouden van warmte om schade aan gevoelige machines te minimaliseren. De extrusie dient een dubbel doel: het creëren van een lichtgewicht ontwerp, waardoor de apparatuur op een effectieve manier wordt beschermd, en een stevige behuizing om mechanische schade te voorkomen.

Ruimtevaart

Het vermogen van aluminiumextrusie is belangrijk in de lucht- en ruimtevaarttechniek vanwege de sterkte-gewichtsverhouding en veelzijdigheid. Het wordt ook veel toegepast in vliegtuigframes en biedt lichtgewicht en duurzame frames die het brandstofverbruik efficiënter maken. Interieuronderdelen worden ook geproduceerd door geëxtrudeerd aluminium, inclusief stoelsteunen en cabinestructuren en zorgen voor veiligheid en een lager gewicht. We hebben ook steunbalken die bestaan uit extrusies, die stijfheid en stabiliteit bieden om vliegtuigen te helpen de hoogste spanningen tijdens hun activiteiten te doorstaan en ervoor te zorgen dat hun algehele prestaties en stabiliteit intact blijven.

Consumentenproducten

Gebruik van aluminium extrusie in consumenten

Het lichte gewicht en de veelzijdigheid van aluminium hebben ervoor gezorgd dat het het best gebruikt kan worden in consumentenproducten. Het maakt ook duurzame meubelframes, versterkt sportuitrusting zoals fietsen en rackets en helpt ook fitnessapparaten met precisiecomponenten. Geëxtrudeerd aluminium is ook gebruikt in de technologie die we dagelijks gebruiken, zoals laptops, waarbij het gladde behuizingen biedt die niet alleen duurzaamheid, maar ook functionaliteit en een goed ontwerp bieden.

De juiste legering voor aluminiumextrusie kiezen

Er is geen eenheid van alle aluminiumlegeringen.

6000 serie extrusies

6000 serie extrusies

De meest voorkomende zijn 6061 en 6063. Ze zijn een combinatie van sterkte, corrosiebescherming en extrudeerbaarheid.

Sterkte vs. vervormbaarheid

Sterkere legeringen zijn moeilijker te extruderen en de zachtere legeringen hebben een hogere vervormbaarheid. De juiste keuze is namelijk gebaseerd op de vereisten van je project.

Laatste gedachten over aluminiumextrusie

Extrusie is een zeer veelzijdige, goedkope en milieuvriendelijke methode om aluminium te produceren. Het neemt ruwe knuppels en verandert ze in hoogwaardige knuppels die in de moderne industrieën worden gebruikt. Of het nu gaat om een structureel onderdeel of om miniatuurelektronica, extrusie biedt een ideale combinatie van beide.

FAQs

Wat is het meest gebruikte type extrusie van aluminium?

Het weegt minder, is duurzaam, flexibel en het is goedkoper om te maken dan machinaal bewerken of gieten.

Wat is de sterkte van aluminium extrusies?

De legering en warmtebehandeling hebben te maken met sterkte, maar geëxtrudeerd aluminium kan altijd extreem sterk en toch licht zijn.

In welke vormen wordt aluminium extrusie geleverd?

Vrijwel alle vormen massief, hol, kanalen, hoeken, T-vormen en deelvormige profielen zijn mogelijk.

Aluminium extrusie kunnen recyclen?

Ja! Extrusie is milieuvriendelijk en 100 procent recyclebaar, omdat aluminium tijdens het recyclen zijn kwaliteit niet verliest.

Wat zijn de toonaangevende industrieën in de extrusie van aluminium?

Bouw, auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, transport en elektronica.