Wytłaczanie aluminium to czynność polegająca na wtłaczaniu stopu aluminium do matrycy o z góry określonym profilu przekroju. Podobnie wygląda wyciskanie tubki pasty do zębów. Zasilany elektrycznie siłownik wtłacza aluminium do matrycy, a materiał wydostaje się przez otwór. Wydostając się na zewnątrz, przyjmuje kształt matrycy i jest popychany wzdłuż stołu. Pomysł jest bardzo prosty. Siła nacisku jest podobna do siły nacisku palców na tubkę pasty do zębów. Po ściśnięciu na czerwono pasta wycieka w postaci otworu w tubce. W tej analogii otwór rurki jest używany zamiast matrycy do wyciskania. Pasta do zębów ma kształt okrągłego, nieprzezroczystego pasma, ponieważ otwór jest okrągły.

Takimi typowymi profilami wytłaczanymi są kątowniki, ceowniki i rury okrągłe.

Rysunki wykorzystane do zaprojektowania matryc są widoczne powyżej, a renderingi gotowych profili aluminiowych są pokazane poniżej.

Czym jest wytłaczanie aluminium?

Wytłaczanie stopu aluminium polega na tym, że stop aluminium jest zmuszany do przejścia przez matrycę o określonym przekroju poprzecznym. Można to sobie wyobrazić, porównując do wyciskania pasty do zębów z tubki: siłownik naciska na nią, zmuszając aluminium do przepływu przez matrycę, a materiał wychodzi w określonym kształcie matrycy. Po wyciśnięciu profil jest przesuwany na stole do wyciskania. Podstawowa zasada procesu jest prosta, jak wyciskanie pasty do zębów przez okrągły otwór, który tworzy długie i solidne pasmo.

Typowe kształty wytłaczane

• Ciało stałe: brak wewnętrznych pustych przestrzeni (np. prętów, belek, kątowników)
• Puste: Pustka, która jest zamknięta (np. przez rurkę o kwadratowym lub prostokątnym kształcie).
• Półpuste: Puste przestrzenie, które są częściowo zamknięte (np. kanały C z małymi szczelinami).

Zastosowania Wytłaczanie jest szeroko stosowane w architekturze, motoryzacji, lotnictwie, elektronice i energetyce. Chociaż typowe są proste kształty (kąty, kanały), za pomocą tego procesu możliwe są również bardzo skomplikowane projekty. Przykładem jest zastosowanie systemów architektonicznych, które mają kilka zazębiających się wytłoczeń, a czasami wykorzystują przekładki termiczne jako izolację.

Proces wytłaczania aluminium w 10 krokach

Krok #1: Przygotowanie matrycy do wytłaczania i przeniesienie jej do prasy do wytłaczania

Matryca jest wykonana ze stali H13 w formie okrągłej matrycy lub jest odzyskiwana w przypadku, gdy jest już obecna. Przed użyciem matryca jest poddawana obróbce cieplnej do 450-500 stopni, aby przedłużyć jej żywotność, a także zapewnić równomierny przepływ metalu podczas wytłaczania. Po odpowiednim podgrzaniu matryca jest umieszczana w prasie do wytłaczania i jest gotowa do pracy.

Krok #2: Kęs aluminiowy jest wstępnie podgrzewany przed wytłaczaniem na gorąco

Drugim etapem wytłaczania jest przygotowanie surowca zwanego kęsem. Kęs to po prostu solidny cylindryczny stop aluminium, który został odcięty od większej kłody aluminium. Kęsy są wykorzystywane jako materiał wyjściowy do produkcji pożądanych profili wyciskanych. Kęs musi zostać odpowiednio podgrzany w specjalnym piecu przemysłowym przed rozpoczęciem wyciskania. Charakterystyczny zakres temperatur na tym etapie wynosi 400-500 stopni Celsjusza. Takie kontrolowane ogrzewanie jest niezbędne, ponieważ topi aluminium na tyle, aby było plastyczne i mogło łatwo przepływać przez matrycę pod ciśnieniem. Co najważniejsze, kęs nie jest topiony w tym momencie, ale doprowadzany do stanu, w którym może być odkształcany plastycznie bez pękania lub łamania.

Krok #3: Prasa do wytłaczania przenosi kęs

Po podgrzaniu aluminiowy kęs jest następnie przenoszony przy użyciu mocy mechanicznej do prasy do wyciskania. Smar lub środek antyadhezyjny jest nakładany na powierzchnię kęsa przed procesem prasowania, zapewniając mniejsze tarcie. Środek jest również nakładany na siłownik hydrauliczny, co gwarantuje łatwy ruch i brak przylegania kęsa i siłownika. Jest to konieczne, aby zapewnić wydajność wyciskania, a także integralność materiału i sprzętu.

Krok #4: Ramię przenosi materiał matrycy do pojemnika

Odbywa się to poprzez umieszczenie zmiękczonego aluminiowego kęsa w prasie do wytłaczania na tym etapie. Jest ona następnie napędzana przez potężny siłownik hydrauliczny, który powoduje duży nacisk do 15 000 ton. Pod wpływem tej siły kęs jest stopniowo wtłaczany do zbiornika prasy. Ciśnienie kumuluje się, dzięki czemu aluminium wypychane jest na zewnątrz i całkowicie wypełnia ścianki pojemnika. Dzięki temu materiał jest równomiernie zagęszczony i gotowy do następnego procesu wytłaczania za pomocą matrycy.

Krok #5: Materiał do matrycy jest wytłaczany

Gdy stop aluminium promieniuje w zbiorniku prasy, jest dociskany do matrycy wytłaczającej. Nieprzerwane ciśnienie hydrauliczne zapewnia materiałowi jedyną drogę do przodu przez otwór matrycy. Po tym uwolnieniu aluminium uzyskuje kształt matrycy w całości i jest w pełni zdefiniowanym profilem do dalszego chłodzenia i przetwarzania.

Krok #6: Wychodzące wytłoczki są umieszczane na stole wylotowym i pasowane.

Po tym, jak profil aluminiowy wyjdzie z matrycy, jest on podnoszony przez ściągacz, który celowo przenosi go wokół stołu wykańczającego. Ściągacz porusza się ze stałą prędkością wraz z prędkością wytłaczania, aby zapewnić płynny ruch bez zniekształceń. Profil jest schładzany na stole, co odbywa się za pomocą kąpieli wodnej lub wentylatorów zamontowanych nad nim, równoważąc jego właściwości i strukturę.

Krok #7: Wytłoczki są przycinane do długości stołu

Gdy wytłoczka jest wystarczająco duża, aby pokryć cały stół, jest odcinana od procesu za pomocą gorącej piły. Jest to oddzielenie profilu, który można później obrabiać. Podczas wytłaczania bardzo ważne jest ciepło. Profil, mimo że już wygaszony po usunięciu prasy, ma na sobie dużo ciepła i nadal nie jest tak zimny. Ten etap jest odpowiedni do przygotowania wytłoczki do ścinania, po którym następuje późniejsze chłodzenie i wyrównanie.

Krok #8: Wytłoczki są doprowadzane do temperatury pokojowej

Po zakończeniu wytłaczania na stole bicia, profile są następnie mechanicznie przenoszone na stół chłodzący do długości stołu. W tym przypadku profile aluminiowe są pozostawiane do ostygnięcia, aż powoli schłodzą się do temperatury pokojowej. Chłodzenie jest ważnym krokiem w stabilizacji materiału. Gdy profile są wystarczająco schłodzone, przechodzą do następnego etapu, a mianowicie rozciągania, aby uzyskać ich prawidłowe wyrównanie.

Krok #9: Wytłoczki są doprowadzane do noszy i wyrównywane na rozciąganie

Wytłaczane profile zazwyczaj ulegają lekkiemu skręceniu lub zniekształceniu podczas stygnięcia, co należy skorygować. Profile są przenoszone na noszarkę w celu odzyskania prawidłowego kształtu. W tym przypadku oba końce każdej wytłoczki są mocno zaciśnięte, a wytłoczka jest mechanicznie ciągnięta z regulowaną siłą. Ten proces wydłużania usuwa wszelkie niedoskonałości i prostuje aluminium, dzięki czemu spełnia ono dokładne wymagania wymiarowe, a tym samym jest całkowicie proste i przygotowane do poddania końcowym etapom cięcia i wykańczania.

Krok #10: Profile są przenoszone do piły wykańczającej i przycinane do wymaganej długości.

Gdy tylko wytłoczki o długości stołu zostaną wyprostowane i odpowiednio utwardzone, są one przenoszone na stół piły wykończeniowej. W tym przypadku profile mają z góry określoną długość, zwykle od 8 do 21 stóp. W tym momencie przejmowane są wytłoczki o właściwościach T4. Po cięciu można je umieścić w piecach do starzenia, aby uzyskać mocniejsze hartowanie T5 lub T6.

Zalety wytłaczania aluminium

Zalety wytłaczania aluminium

 Lekki i wytrzymały

Aluminium charakteryzuje się niesamowitym stosunkiem wytrzymałości do wagi, dlatego też jest wykorzystywane w elementach samolotów, ramach konstrukcyjnych itp.

Odporność na korozję

Aluminium jest odporne na korozję, w przeciwieństwie do stali, która ma swoją warstwę tlenku, dlatego idealnie nadaje się do użytku zewnętrznego.

Elastyczność projektowania

Wytłaczanie Może być kształtowany w nieskończoność za pomocą podstawowych prętów do złożonych układów wgłębień i kanałów.

Efektywność kosztowa

Proces ten zmniejsza ilość odpadów i umożliwia masową produkcję, co pozwala utrzymać niskie koszty materiałów i obróbki.

Zastosowania wytłaczania aluminium.

Możesz być zaskoczony, gdy zdasz sobie sprawę, że istnieje bardzo wiele branż, które zależą od wytłaczania.

Budowa

Zastosowania wytłaczania aluminium w budownictwie

Wytłaczanie aluminium stało się ważną częścią nowoczesnej konstrukcji, ponieważ jest mocne, trwałe i pozwala na elastyczność w projektowaniu. Jest powszechnie stosowane w produkcji ram okiennych, które są lekkie, a jednocześnie trwałe, aby utrzymać ciężar, gładko wykończonych drzwi i ścian osłonowych, które są wykonane w celu wzmocnienia piękna budynku, a nawet utrzymania jego stabilności. Aluminium jest również wytłaczane do tworzenia balustrad, które są tak bezpieczne, a jednocześnie atrakcyjne, oraz pokryć dachowych, które zapewniają ochronę przed deszczem i trwałość działania. Dzięki tym zastosowaniom można dostrzec wszechstronność aluminium, a tym samym potrzebę korzystania z tego elementu architektury i projektowania konstrukcji.

Motoryzacja

Zastosowania wytłaczania aluminium w motoryzacji

Większość aplikacji w przemyśle motoryzacyjnym obejmuje wytłaczanie aluminium ponieważ jest to materiał wytrzymały, lekki i dobrze sprawdzający się pod względem termicznym. Jednym z nich są tace akumulatorów EV, które muszą być trwałe i odporne na korozję, a jednocześnie zapewniać wydajność i bezpieczeństwo pojazdów. Elementy konstrukcyjne są również wykonane z wytłaczanego aluminium, które nie jest sztywne i nie przyczynia się do zwiększenia masy. Zastosowanie aluminium w wymiennikach ciepła jest dobrym przewodnikiem ciepła, który pomaga w chłodzeniu i poprawia wydajność energetyczną i wydajność całego pojazdu.  

Elektronika  

Wytłaczanie aluminium jest szeroko stosowane w produkcji komponentów, które wymagają połączenia wytrzymałości, precyzji i wydajności termicznej. Przykładem są radiatory z wytłaczanymi żebrami, które pomagają w zatrzymywaniu ciepła w celu zminimalizowania uszkodzeń wrażliwych maszyn. Wytłaczanie służy podwójnemu celowi, tworząc lekką konstrukcję, chroniąc w ten sposób sprzęt w skuteczny sposób, oraz wytrzymałą obudowę chroniącą przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Lotnictwo i kosmonautyka

Zdolność wytłaczanie aluminium jest ważny w inżynierii lotniczej ze względu na stosunek wytrzymałości do masy i wszechstronność. Znajduje również szerokie zastosowanie w ramach samolotów, oferując lekkie i trwałe ramy, które zwiększają efektywność zużycia paliwa. Elementy wewnętrzne są również produkowane z wytłaczanego aluminium, w tym wsporniki siedzeń i konstrukcje kabin, zapewniając bezpieczeństwo i mniejszą wagę. Posiadamy również belki nośne, które składają się z wytłoczek, które zapewniają sztywność i stabilność, aby pomóc samolotom wytrzymać najwyższy poziom naprężeń podczas ich operacji i zapewnić, że ich ogólna wydajność i stabilność pozostaną nienaruszone.

Produkty konsumenckie

Zastosowania wytłaczania aluminium w branży konsumenckiej

Lekkość i wszechstronność aluminium sprawiły, że znalazło ono zastosowanie w produktach konsumenckich. Wytwarza się z niego również trwałe ramy mebli, wzmacnia sprzęt sportowy, taki jak rowery i rakiety, a także wspomaga maszyny fitness dzięki precyzyjnym komponentom. Wytłaczane aluminium zostało również wykorzystane w technologii, z której korzystamy na co dzień, takiej jak laptopy, dzięki czemu oferuje zgrabne obudowy, które oferują nie tylko trwałość, ale także funkcjonalność i dobry design.

Wybór odpowiedniego stopu do wytłaczania aluminium

Nie istnieje jedność substancji wszystkich stopów aluminium.

Wyciskarki serii 6000

Wyciskarki serii 6000

Najpopularniejsze z nich to 6061 i 6063. Stanowią one połączenie wytrzymałości, ochrony przed korozją i możliwości wytłaczania.

Wytrzymałość a odkształcalność

Mocniejsze stopy są trudniejsze do wyciskania, a bardziej popularne, bardziej miękkie stopy mają wyższą formowalność. Wynika to z faktu, że właściwy wybór będzie oparty na wymaganiach danego projektu.

Końcowe przemyślenia na temat wytłaczania aluminium

Wytłaczanie to bardzo wszechstronna, niedroga i przyjazna dla środowiska metoda produkcji aluminium. Wykorzystuje surowe kęsy i przekształca je w wysokowydajne kęsy stosowane we współczesnych gałęziach przemysłu. Potrzebujesz równowagi między elastycznością i wytrzymałością w tym, co projektujesz; czy to w elemencie konstrukcyjnym, czy w miniaturowej elektronice, wytłaczanie zapewnia idealne połączenie obu.

Najczęściej zadawane pytania

Jaki jest najczęściej stosowany rodzaj wytłaczania aluminium?

Waży mniej, jest trwały, elastyczny i ekonomiczny w produkcji niż obróbka skrawaniem lub odlewanie.

Jaka jest wytrzymałość profili aluminiowych?

Stop i obróbka cieplna mają wpływ na wytrzymałość, ale wytłaczane aluminium zawsze może być niezwykle wytrzymałe, a jednocześnie lekkie.

W jakich kształtach dostępne jest wytłaczanie aluminium?

Możliwe są praktycznie wszystkie kształty pełne, puste, kanały, kąty, kształty T oraz profile częściowo ukształtowane.

Możliwość recyklingu profili aluminiowych?

Tak! Wyciskanie jest przyjazne dla środowiska i w 100 procentach nadaje się do recyklingu; dzieje się tak, ponieważ aluminium nie traci swojej jakości podczas recyklingu.

Jakie są wiodące branże w wytłaczaniu aluminium?

Budownictwo, motoryzacja, lotnictwo, transport i elektronika.