Экструзия алюминия - это процесс выдавливания алюминиевого сплава в фильеру с заранее заданным профилем поперечного сечения. Рассмотрим тюбик зубной пасты, выдавливающий экструзию, - это тоже похоже. Плунжер с электрическим приводом подает алюминий в фильеру, и материал выходит из отверстия. Выходя, он принимает форму матрицы и продвигается по столу для выдавливания. Идея проста до предела. Усилие похоже на то, которое вы прилагаете к тюбику зубной пасты. При сжатии паста вытекает в виде отверстия тюбика. В этой аналогии отверстие тюбика используется вместо экструзионной головки. Зубная паста имеет форму круглой непрозрачной пряди, поскольку отверстие представляет собой круг.

К таким распространенным экструдированным профилям относятся уголки, швеллеры и круглые трубы.

Чертежи, использованные для проектирования штампов, показаны выше, а визуализация готовых алюминиевых профилей - ниже.

Что такое экструзия алюминия?

Экструзия алюминиевого сплава заключается в том, что алюминиевый сплав принудительно пропускается через фильеру, имеющую определенный профиль в поперечном сечении. Это можно представить, сравнив с выдавливанием зубной пасты из тюбика: плунжер давит на него, заставляя алюминий проходить через фильеру, и материал выходит в форме, соответствующей форме фильеры. При экструзии профиль перемещается по столу для раскатки. Основной принцип процесса прост - выдавливание зубной пасты через круглое отверстие, в результате чего образуется длинная и прочная нить.

Распространенные экструдированные формы

• Цельный: без внутренних пустот (например, стержни, балки, углы)
• Пустота: Пустота, которая заключена в корпус (например, трубка квадратной или прямоугольной формы).
• Полуполые: Частично закрытые пустоты (например, каналы C с небольшими зазорами).

Экструзия широко применяется в архитектуре, автомобилестроении, аэрокосмической промышленности, электронике и энергетике. Хотя типичными являются простые формы (углы, каналы), с помощью этого процесса можно создавать и очень сложные конструкции. В качестве примера можно привести архитектурные системы, состоящие из нескольких взаимосвязанных экструзий, в которых в качестве изоляции иногда используются терморазрывы.

Процесс экструзии алюминия в 10 шагов

Этап #1: Подготовка экструзионной матрицы и ее перемещение в экструзионный пресс

Штамп изготавливается из стали H13 в форме круглого штампа или извлекается, если он уже имеется. Перед использованием фильера проходит термообработку до 450-500 градусов, что продлевает срок ее службы, а также обеспечивает равномерный поток металла во время экструзии. После предварительного нагрева фильера вставляется в экструзионный пресс и готова к работе.

Этап #2: предварительный нагрев алюминиевой заготовки перед экструзией с нагревом

Второй этап экструзии - подготовка исходного материала, называемого заготовкой. Заготовка - это просто твердый цилиндрический сплав алюминия, который был отрезан от более крупного алюминиевого листа. Заготовки используются в качестве исходного материала для производства необходимых экструдированных профилей. Перед экструзией заготовка должна быть предварительно нагрета в специальной промышленной печи. Характерный диапазон температур на этом этапе составляет 400-500 градусов Цельсия. Такой контролируемый нагрев очень важен, поскольку он расплавляет алюминий настолько, что он становится податливым и легко проходит через фильеру под давлением. Очень важно, что на этом этапе заготовка не расплавляется, а доводится до состояния, при котором она может быть пластически деформирована без трещин и разрывов.

Шаг #3: Экструзионный пресс переносит заготовку

После предварительного нагрева алюминиевая заготовка с помощью механической силы передается на экструзионный пресс. Перед процессом прессования на поверхность заготовки наносится смазка или разделительное средство, обеспечивающее меньшее трение. Средство также наносится на гидравлический плунжер, что гарантирует легкое движение и отсутствие сцепления заготовки с плунжером. Это необходимо для обеспечения эффективности экструзии, а также целостности материала и оборудования.

Шаг #4: Рама перемещает материал штампа в контейнер

Для этого размягченную алюминиевую заготовку помещают в экструзионный пресс. Затем он приводится в движение мощным гидравлическим цилиндром, создающим большое давление, достигающее 15 000 тонн. Под действием этой силы заготовка постепенно продвигается к контейнеру пресса. Давление накапливается, в результате чего алюминий выталкивается наружу и полностью заполняет стенки контейнера. Таким образом, материал равномерно уплотняется и готов к следующему процессу экструзии с помощью фильеры.

Этап #5: Экструзия материала для фильеры

По мере того как алюминиевый сплав растекается в контейнере пресса, он прижимается к экструзионной головке. Непрерывное гидравлическое давление обеспечивает материалу единственный путь вперед через отверстие фильеры. В результате этого выхода алюминий приобретает форму фильеры во всей своей полноте и представляет собой полностью определенный профиль, который подлежит охлаждению и дальнейшей обработке.

Шаг #6: Выходящие экструзии помещаются на стол для выгрузки и заделываются

После того как алюминиевый профиль вышел из фильеры, его поднимает съемник, который целенаправленно ведет его вокруг стола для раскатки. Съемник движется с постоянной скоростью, равной скорости экструзии, чтобы обеспечить плавное движение без деформаций. Профилю дают остыть на столе - это закалка, которая осуществляется либо с помощью водяной бани, либо с помощью вентиляторов, установленных над ним, что позволяет сбалансировать его свойства и структуру.

Шаг #7: Экструзии обрезаются по длине стола

Когда экструзия становится достаточно большой, чтобы покрыть весь стол, ее отрезают от процесса горячей пилой. Это происходит для того, чтобы сделать профиль пригодным для дальнейшего использования. Во время экструзии очень важно тепло. Даже если профиль уже потух после снятия пресса, на нем остается много тепла, и все же он не такой холодный. Этот этап подходит для подготовки к экструзии ножницами, за которой следует последующее охлаждение и выравнивание.

Шаг #8: Экструзии доводятся до комнатной температуры

После обкатки экструзии на столе для обкатки экструзия механически перемещается на охлаждающий стол для выравнивания длины стола. В этом случае алюминиевые профили оставляют охлаждаться до тех пор, пока они медленно не остынут до комнатной температуры. Охлаждение является важным этапом стабилизации материала. Когда профили достаточно остынут, они переходят к следующему этапу, а именно к растягиванию, чтобы добиться их правильного выравнивания.

Шаг #9: Экструзии подносятся к стретчеру и выравниваются по стретчеру

При остывании экструдированные профили обычно приобретают небольшое скручивание или деформацию, которые необходимо исправить. Чтобы вернуть профилю правильную форму, его перемещают на стретчер. При этом оба конца каждой экструзии крепко зажимаются, и экструзия механически вытягивается с регулируемым усилием. Этот процесс растягивания устраняет все недостатки и выпрямляет алюминий, приводя его в соответствие с точными требованиями к размерам, таким образом, он становится абсолютно прямым и готовым к заключительным этапам резки и отделки.

Шаг #10: Экструзии переносятся на отделочную пилу и обрезаются до нужной длины

Как только экструзионные профили выпрямляются и получают необходимую рабочую закалку, они перемещаются на стол для чистовой распиловки. В этом случае профили имеют заданную длину, обычно от 8 до 21 фута. На этом этапе происходит экструзия со свойствами T4. После распиловки их можно поместить в печи для старения, чтобы они приобрели более прочную температуру T5 или T6.

Преимущества алюминиевой экструзии

Преимущества алюминиевой экструзии

 Легкий и прочный

Алюминий обладает удивительным соотношением прочности и веса, поэтому его используют для изготовления деталей самолетов, структурных рам и так далее.

Устойчивость к коррозии

Алюминий не подвержен коррозии, в отличие от стали, которая имеет свой слой оксида, поэтому он идеально подходит для наружного использования.

Гибкость конструкции

Экструзия Может иметь неограниченную форму от базовых прутков до сложных массивов впадин и каналов.

Эффективность затрат

Этот процесс уменьшает количество отходов и позволяет наладить массовое производство, что снижает стоимость материалов и обработки.

Применение алюминиевой экструзии.

Вы можете удивиться, узнав, что существует множество отраслей промышленности, которые зависят от экструзии.

Строительство

Применение алюминиевой экструзии в строительстве

Экструзия алюминия стала важной частью современного строительства, поскольку он прочен, долговечен и обеспечивает гибкость конструкции. Он широко применяется при производстве оконных рам, которые легки и в то же время прочны, чтобы выдерживать вес, дверей с гладкой отделкой и навесных фасадов, которые призваны подчеркнуть красоту здания и даже сохранить его устойчивость. Алюминий также используется для изготовления перил, которые выглядят безопасно и в то же время привлекательно, и кровли, которая обеспечивает защиту от дождя и долговечность. Благодаря этим областям применения можно убедиться в универсальности алюминия, а значит, и в необходимости использования этого компонента в архитектуре и дизайне сооружений.

Автомобили

Применение алюминиевой экструзии в автомобилестроении

Большинство приложений в автомобильной промышленности охватывают алюминиевая экструзия поскольку это прочный материал, легкий и обладающий хорошими тепловыми характеристиками. Среди них - лотки для батарей EV, которые должны быть прочными и устойчивыми к коррозии, а также обеспечивать эффективность и безопасность автомобиля. Структурные компоненты также изготавливаются из экструдированного алюминия, который не является жестким и не способствует увеличению веса. Алюминий применяется в теплообменниках как хороший теплопроводник, который способствует охлаждению и повышает энергетическую и эксплуатационную эффективность всего автомобиля.  

Электроника  

Экструзия алюминия широко используется в производстве компонентов, требующих сочетания прочности, точности и тепловой эффективности. Примером могут служить радиаторы с экструдированными ребрами, которые способствуют удержанию тепла, чтобы свести к минимуму повреждения чувствительного оборудования. Экструзия выполняет двойную задачу: создает легкую конструкцию, эффективно защищая оборудование, и прочный корпус для защиты от механических повреждений.

Аэрокосмическая промышленность

Возможность алюминиевая экструзия имеет большое значение в аэрокосмической технике благодаря соотношению прочности и веса и универсальности. Он также находит широкое применение в каркасах самолетов и предлагает легкие и прочные каркасы, которые повышают эффективность потребления топлива. Компоненты интерьера также производятся из экструдированного алюминия, включая опоры сидений и конструкции салона, и обеспечивают безопасность, а также меньший вес. Мы также предлагаем несущие балки, изготовленные методом экструзии, которые обеспечивают жесткость и стабильность, помогая самолетам выдерживать самые высокие нагрузки во время эксплуатации и гарантируя, что их общая производительность и стабильность остаются неизменными.

Потребительские товары

Применение алюминиевой экструзии в быту

Легкий вес и универсальность алюминия обеспечили ему наилучшее применение в потребительских товарах. Из него также производят долговечные мебельные рамы, укрепляют спортивное оборудование, например, велосипеды и ракетки, а также оснащают фитнес-тренажеры точными компонентами. Экструдированный алюминий также используется в технологиях, которыми мы пользуемся ежедневно, например, в ноутбуках, где из него изготавливаются элегантные корпуса, обеспечивающие не только долговечность, но и функциональность, а также хороший дизайн.

Выбор правильного сплава для экструзии алюминия

Не существует единого вещества для всех алюминиевых сплавов.

Экструзии серии 6000

Экструзии серии 6000

Наиболее распространенными являются 6061 и 6063. Они сочетают в себе прочность, защиту от коррозии и возможность экструзии.

Прочность в сравнении с формуемостью

Более прочные сплавы труднее поддаются экструзии, а более мягкие сплавы отличаются большей пластичностью. Это объясняется тем, что правильный выбор зависит от требований вашего проекта.

Заключительные мысли об экструзии алюминия

Экструзия - это очень универсальный, недорогой и экологически чистый метод производства алюминия. Она берет сырые заготовки и превращает их в высокоэффективные заготовки, используемые в современной промышленности. Вам нужен баланс гибкости и прочности в том, что вы проектируете; будь то структурный компонент или миниатюрная электроника, экструзия обеспечивает идеальное сочетание того и другого.

Вопросы и ответы

Какой тип экструзии алюминия наиболее распространен?

Он меньше весит, долговечен, гибок и экономичнее в производстве, чем механическая обработка или литье.

Какова прочность алюминиевых экструзий?

Сплав и термообработка определяют прочность, но экструдированный алюминий всегда может быть очень прочным и одновременно легким.

В каких формах поставляется алюминиевая экструзия?

Возможны практически любые формы - сплошные, полые, швеллеры, уголки, Т-образные профили, а также частичные профили.

Возможность переработки алюминиевого экструзива?

Да! Экструзия не наносит вреда окружающей среде и на 100 процентов пригодна для вторичной переработки, потому что алюминий не теряет своих качеств при переработке.

Какие отрасли являются ведущими в производстве алюминия методом экструзии?

Строительство, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, транспорт и электроника.