Der Extrusionsproduktionsprozess von Aluminiumprofilen
Die Verwendung von Aluminium-Strangpressprofilen im Produktdesign und in der Herstellung hat in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen.
Laut einem aktuellen Bericht vonTechnavioZwischen 2019 und 2023 wird sich das Wachstum des globalen Marktes für Aluminiumextrusionen mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von fast 4 % beschleunigen.
Vielleicht haben Sie schon von diesem Herstellungsverfahren gehört und fragen sich, was es ist und wie es funktioniert.
Heute besprechen wir, was Aluminiumextrusion ist, welche Vorteile sie bietet und welche Schritte der Extrusionsprozess umfasst.
Wir beginnen mit der grundlegendsten und wesentlichsten Frage.
Was ist Aluminiumextrusion?
Bei der Aluminiumextrusion handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Aluminiumlegierungsmaterial durch eine Matrize mit einem bestimmten Querschnittsprofil gepresst wird.
Die Aluminiumextrusion kann mit dem Ausdrücken von Zahnpasta aus einer Tube verglichen werden
Ein kräftiger Stößel drückt das Aluminium durch die Matrize und es tritt aus der Matrizenöffnung aus.
Wenn dies geschieht, hat es die gleiche Form wie die Matrize und wird entlang eines Auslauftisches herausgezogen.
Auf einer grundlegenden Ebene ist der Prozess der Aluminiumextrusion relativ einfach zu verstehen.
Die dabei ausgeübte Kraft lässt sich mit der Kraft vergleichen, die Sie aufwenden, wenn Sie eine Zahnpastatube mit den Fingern zusammendrücken.
Durch Drücken tritt die Zahnpasta in der Form der Tubenöffnung aus.
Die Öffnung der Zahnpastatube erfüllt im Wesentlichen die gleiche Funktion wie eineExtrusionsdüseDa die Öffnung ein durchgehender Kreis ist, tritt die Zahnpasta als langer, fester Strang aus.
Nachfolgend sehen Sie Beispiele für einige der am häufigsten extrudierten Formen: Winkel, Kanäle und Rundrohre.
Oben sind die Zeichnungen zu sehen, die zum Erstellen der Matrizen verwendet wurden, und unten sind Renderings zu sehen, wie die fertigen Aluminiumprofile aussehen werden.
Welche Arten von Formen können extrudiert werden?
Es gibt drei Hauptkategorien extrudierter Formen:
- Solide, ohne geschlossene Hohlräume oder Öffnungen (d. h. eine Stange, ein Balken oder ein Winkel).
- Hohl, mit einem oder mehreren Hohlräumen (d. h. quadratisches oder rechteckiges Rohr).
- Halbhohl, mit einem teilweise geschlossenen Hohlraum (d. h. einem „C“-Kanal mit einem schmalen Spalt)
Der Aluminium-Extrusionsprozess in 10 Schritten
Schritt 1: Die Extrusionsdüse wird vorbereitet und zur Extrusionspresse bewegt
Vor der Extrusion muss die Matrize auf 450–500 Grad Celsius vorgewärmt werden, um ihre Lebensdauer zu maximieren und einen gleichmäßigen Metallfluss sicherzustellen.
Nachdem die Matrize vorgewärmt wurde, kann sie in die Strangpresse eingesetzt werden.
Schritt 2: Ein Aluminiumblock wird vor dem Extrudieren vorgewärmt
Es wird in einem Ofen wie diesem auf 400–500 Grad Celsius vorgeheizt.
Dadurch wird es für den Extrusionsprozess formbar genug, aber nicht schmelzbar.
Schritt 3: Der Block wird an die Strangpresse übergeben
Bevor es in die Presse geladen wird, wird ein Schmiermittel (oder Trennmittel) darauf aufgetragen.
Das Trennmittel wird auch auf den Pressstempel aufgetragen, um ein Verkleben von Block und Stempel zu verhindern.
Schritt 4: Der Stößel drückt das Knüppelmaterial in den Behälter
Durch Druck des Stößels wird das Knüppelmaterial in den Behälter der Strangpresse gedrückt.
Das Material dehnt sich aus und füllt die Wände des Behälters aus.
Schritt 5: Das extrudierte Material tritt durch die Düse aus
Während das Legierungsmaterial den Behälter füllt, wird es nun gegen die Extrusionsdüse gepresst.
Da ständig Druck auf das Aluminiummaterial ausgeübt wird, kann es nirgendwo anders hin, als durch die Öffnung(en) in der Matrize nach außen zu gelangen.
Es tritt in Form eines vollständig geformten Profils aus der Öffnung der Matrize aus.
Schritt 6: Die Extrusionen werden entlang des Auslauftisches geführt und abgeschreckt
Nach dem Austreten wird das Profil von einem Abzieher, wie dem hier gezeigten, erfasst und mit einer Geschwindigkeit, die seinem Austritt aus der Presse entspricht, über den Auslauftisch geführt.
Während es sich entlang des Auslauftisches bewegt, wird das Profil „abgeschreckt“ oder durch ein Wasserbad oder durch Ventilatoren über dem Tisch gleichmäßig gekühlt.
Schritt 7: Extrusionen werden auf Tischlänge zugeschnitten
Sobald eine Extrusion ihre volle Tischlänge erreicht hat, wird sie mit einer Heißsäge abgeschert, um sie vom Extrusionsprozess zu trennen.
Bei jedem Schritt des Prozesses spielt die Temperatur eine wichtige Rolle.
Obwohl das Strangpressprofil nach dem Verlassen der Presse abgeschreckt wurde, ist es noch nicht vollständig abgekühlt.
Schritt 8: Extrusionen werden auf Raumtemperatur abgekühlt
Nach dem Scheren werden tischlange Extrusionen mechanisch vom Auslauftisch auf einen Kühltisch wie den hier abgebildeten übertragen.
Dort verbleiben die Profile, bis sie Raumtemperatur erreicht haben.
Sobald dies der Fall ist, müssen sie gedehnt werden.
Schritt 9: Extrusionen werden auf den Stretcher verschoben und in die richtige Ausrichtung gestreckt
In den Profilen ist eine gewisse natürliche Verdrehung aufgetreten, die korrigiert werden muss.
Um dies zu korrigieren, werden sie auf eine Trage gelegt.
Jedes Profil wird an beiden Enden mechanisch gegriffen und gezogen, bis es vollkommen gerade ist und den Spezifikationen entspricht.
Schritt 10: Die Profile werden zur Fertigsäge transportiert und auf Länge geschnitten
Hier werden sie auf vorab festgelegte Längen gesägt, im Allgemeinen zwischen 2,4 und 6,4 Metern. Zu diesem Zeitpunkt entsprechen die Eigenschaften der Extrusionen der T4-Härte.
Nach dem Sägen können sie in einen Alterungsofen gegeben werden, um auf die Härte T5 oder T6 gealtert zu werden.
Wie geht es weiter? Wärmebehandlung, Endbearbeitung und Fertigung
Nach Abschluss der Extrusion können die Profile wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern.
Nach der Wärmebehandlung können sie verschiedene Oberflächenbehandlungen erhalten, um ihr Aussehen und ihren Korrosionsschutz zu verbessern.
Sie können auch Fertigungsvorgängen unterzogen werden, um sie auf ihre endgültigen Abmessungen zu bringen.
Wärmebehandlung: Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Legierungen der Serien 2000, 6000 und 7000 können wärmebehandelt werden, um ihre Zugfestigkeit und Streckgrenze zu verbessern.
Um diese Verbesserungen zu erreichen, werden die Profile in Öfen gelegt, wo ihr Alterungsprozess beschleunigt wird und sie auf die Härtegrade T5 oder T6 gebracht werden.
Wie verändern sich ihre Eigenschaften? Beispielsweise unbehandelte6061 Aluminium(T4) hat eine Zugfestigkeit von 241 MPa (35.000 psi). Wärmebehandeltes 6061-Aluminium (T6) hat eine Zugfestigkeit von 310 MPa (45.000 psi).
Für den Kunden ist es wichtig, die Festigkeitsanforderungen seines Projekts zu verstehen, um die richtige Wahl der Legierung und des Härtegrads sicherzustellen.
Nach der Wärmebehandlung können Profile auch endbearbeitet werden.
Oberflächenveredelung: Optik verbessern und Korrosionsschutz bieten
Aluminiumprofile können eine Reihe von verschiedenenEndbearbeitung.
Extrusionen können auf verschiedene Arten bearbeitet und gefertigt werden
Die beiden Hauptgründe dafür sind, dass sie das Erscheinungsbild des Aluminiums verbessern und seine Korrosionsbeständigkeit verbessern können. Darüber hinaus gibt es noch weitere Vorteile.
Zum Beispiel der Prozess derEloxierenverdickt die natürlich vorkommende Oxidschicht des Metalls, verbessert seine Korrosionsbeständigkeit und macht das Metall außerdem verschleißfester, verbessert die Oberflächenemission und sorgt für eine poröse Oberfläche, die verschiedenfarbige Farbstoffe aufnehmen kann.
Weitere Veredelungsverfahren wieMalerei,Pulverbeschichtung,Sandstrahlenund Sublimation (zur Herstellung einerHolzoptik), kann ebenfalls durchgeführt werden.
Darüber hinaus gibt es für Extrusionen zahlreiche Fertigungsmöglichkeiten.
Fertigung: Erreichen der endgültigen Abmessungen
Mithilfe der Fertigungsoptionen können Sie die endgültigen Abmessungen Ihrer Extrusionen erreichen, die Sie sich wünschen.
Profile können entsprechend Ihren Vorgaben gestanzt, gebohrt, bearbeitet, geschnitten usw. werden.
Beispielsweise können die Lamellen von Kühlkörpern aus extrudiertem Aluminium kreuzbearbeitet werden, um ein Stiftdesign zu erzeugen, oder es können Schraubenlöcher in ein Strukturteil gebohrt werden.
Unabhängig von Ihren Anforderungen gibt es eine große Bandbreite an Bearbeitungsmöglichkeiten für Aluminiumprofile, um die perfekte Passform für Ihr Projekt zu schaffen.