Обяснено екструдиране на алуминий, инструменти, характеристики на процеса и приложения

Обяснено екструдиране на алуминий, инструменти, характеристики на процеса и приложения

Време за четене: 8 минути

В последния ни блог(Обяснено екструдиране на алуминий, плюсове и минуси)разгледахме накратко основите на екструдирането на алуминий, методите за екструдиране, избора на материал и предимствата и недостатъците на екструдирането на алуминий.За повечето инженери леенето под налягане и щамповането са най-често срещаните процеси и малко се знае за алуминия или екструдирането на алуминий.Но виждаме тенденция, че алуминият или алуминиевата екструзия се използват все повече в различни индустрии и използването на алуминиева екструзия може да изиграе неочаквана роля за намаляване на разходите и намаляване на теглото.

Само когато разбираме напълнопроцес, инструментална екипировка, характеристики и приложение на формоване чрез екструдиране на алуминийи други свързани знания, ние можем да проектираме алуминиеви екструзии, за да гарантираме високо качество и ниска цена на алуминиеви екструзии, което е най-критичната точка за добър DFM.

За да ви предоставим по-цялостно разбиране за формоването чрез екструдиране на алуминий.

Тази глава ще разработи процеса на екструдиране на алуминий от три аспекта:инструмент за екструдиране на алуминий, характеристики на процеса и сценарии за приложение.

1 Алуминиеви матрици за екструдиране

Въпреки че инженерите по продуктов дизайн не проектират матрици за екструдиране на алуминий, разбирането на основната структура на матрицата за екструдиране и механизма за това как тя формира различни профили на екструдиране може да помогне за намаляване на разходите за матрици и подобряване на производителността на екструзията чрез оптимизиран дизайн при проектиране на екструзии.

1) Какво представляват матриците за екструдиране на алуминий

Екструзионните матрици са по същество дебели, кръгли стоманени дискове, съдържащи един или повече отвори за формиране на желания профил.Те обикновено са изработени от стомана H-13 и са термично обработени, за да издържат на налягането и топлината на горещ алуминий, докато преминава през матрицата.

Алуминиеви матрици за екструдиране

Въпреки че алуминият изглежда много мек метал, е необходим голям натиск, за да се прокара твърд алуминиев слитък (заготовка) през тънка, пореста алуминиева матрица за екструдиране, за да се оформи желаната форма.

2）Видове матрици за екструдиране

Според формата на напречното сечение на алуминиевите екструзии, съответните им матрици се разделят на три категории:плътни матрици, полу-кухи матрици и кухи матрици.Сред тях кухата матрица има най-сложната структура, лесна за износване и счупване и най-високата цена.

Масивна матрица за екструдиране на алуминий 

Куха алуминиева матрица за екструдиране

Полукуха алуминиева матрица за екструдиране

3）Живот на матрицата за екструдиране

Натрупването на топлина и неравномерното налягане (напр. тънки стени, неравномерна дебелина на стените и изпъкнали елементи), произтичащи от конструкцията на екструзионния алуминий, са най-големите убийци на живота на матрицата за екструдиране.

Топлината и неравномерното налягане могат да се контролират чрез подходящ дизайн на матрицата и скоростите на екструдиране могат да бъдат намалени, за да се удължи животът на матрицата, но в крайна сметка матриците трябва да бъдат заменени.

Преди да проектира алуминиева екструзия, инженерът по структурен дизайн на продукта трябва да разбере кои конструктивни характеристики ще повлияят най-съществено на разходите за инструменти.Промяната на дизайна на напречното сечение на алуминиевото екструзионно сечение, задаването на правилните допуски и изборът на правилния материал от алуминиева сплав може да спести разходите за обработка на матрицата за екструдиране на алуминий според изискванията.

2 Предимства на процеса на екструдиране на алуминий

1) Дълготрайна издръжливост Устойчивостта на алуминия на корозия, корозия и атмосферни влияния е едно от най-значимите му предимства.Алуминият естествено ръждясва и е устойчив на корозия без допълнителна обработка.Това се дължи на наличието на тънък, естествен защитен филм от алуминиев оксид върху повърхността му.Чрез анодизиране неговата устойчивост на корозия може да стане още по-силна.

Например, във външна среда, анодирането може да се извърши при 25 микрона, което подобрява както устойчивостта на корозия, така и покритието на повърхността.В допълнение, алуминият не изисква поддръжка и може да се използва без страх от корозия в повечето случаи.

2) Лек и здравАлуминият е с повече от 33% по-лек от стоманата, като същевременно запазва по-голямата част от здравината си.Диапазонът на якост на опън на повечето алуминиеви сплави е около 70-700 MPa, докато плътността е с две трети по-малка от тази на стоманата.

Инженерите по продуктов дизайн не трябва да се тревожат за здравината на алуминиевите екструдирани части и те могат да се използват като структурни части в строителната индустрия, както и в автомобилната индустрия,което ги прави най-добрата алтернатива на други метални материали.Алуминиевите сплави се използват значително в автомобилната индустрия за намаляване на теглото и намаляване на енергията.

Алуминиева щампа в купето на Audi A8 (алуминиева щампа в синьо)

3) Добра топлопроводимостАлуминият има изключително подобна топлопроводимост на медта, но е много по-лек като тегло.Алуминият е отличен топлопроводник, а контурният дизайн на алуминиевата екструзия увеличава максимално повърхностната площ за топлопроводимост и образуването на термични канали.Типичен пример е охладител на компютърен процесор, където алуминият се използва за отвеждане на топлината от процесора.

Алуминиев термопровод

4) Стилен външен видeЕкструдираният алуминий може да бъде боядисан, покрит, полиран и анодизиран, което дава на инженерите по-широка гама от възможности за външен вид в сравнение с други материали.

Цветни алуминиеви екструдирани части

5) Широка гама от приложенияПо принцип всяка форма на сечение може да бъде оформена чрез екструдиране на алуминий, така че приложението на екструзията на алуминий е много широко, инженерите могат да проектират различни секции, за да отговорят на изискванията на различни среди на приложение.

Широка гама от приложения на екструзията на алуминий

6) Лесна вторична обработкаАлуминиевите екструзии могат лесно да се формоват, режат, пробиват, обработват, щамповат, огъват и заваряват, за да отговарят на конкретни цели.

7）Кратко време на цикъл и ниска цена за обработка на матрицата Алуминиевата екструзия има проста матрица, кратък цикъл на обработка и ниска цена.

8) Поемане на удар и деформацияВ строителството алуминиевите профили могат да устоят на деформация, причинена от времето и движението на сградата.В транспортните инструменти енергията на удара може да бъде абсорбирана.Алуминиевите профили поддържат здравина и гъвкавост при натоварване и пружинират при удар.

Алуминиевата екструзия се използва в автомобилите за абсорбиране на енергията на удара

9)Опазване на околната средаАлуминият е екологично чист материал и може лесно да се рециклира.

3 Приложение на процеса на екструдиране на алуминий

Алуминият е металът на бъдещето;той е не само екологичен, лек, естествено устойчив на корозия и здрав, но също така добре провежда топлина и електричество.Използването на алуминиеви екструзии в Съединените щати нараства за шеста поредна година и сега представлява почти една четвърт (22%) от общия пазар на алуминий в Северна Америка.

Докато строителната индустрия продължава да доминира в използването на алуминиеви екструзии, употребата в индустрията се разшири, тъй като все повече инженери и дизайнери научават за почти неограничените възможности за проектиране при използване на алуминиеви екструзии.Ето седемте индустрии, в които алуминият заема централно място:

1) Авиационна и космическа индустрия  Алуминият е бил важна част от аерокосмическия пазар от самото начало – оригиналните модели на братя Райт са използвали алуминиеви части в своите двигатели, за да намалят теглото си.Днес алуминият съставлява 75-80% от съвременните самолети и често се избира за конструкции и двигатели поради лекото му тегло, но издръжливо естество.Алуминият също е един от основните компоненти на много космически кораби.

2) Транспортна индустрияВ транспортната индустрия, където специфичната якост е от решаващо значение, алуминиевите екструзии са идеални за двигателни блокове, кутии за трансмисии, панели, надлъжни греди на покрива и шасита, както и каросерии и компоненти за автомобили, кораби, камиони, железопътни линии и превозни средства на метрото.

Транспортната индустрия е вторият по големина потребител на алуминиеви екструзии и расте.От Ford през Audi до Mercedes-Benz, автомобилните инженери и дизайнери са търсили начини да заменят стоманените компоненти с алуминий, за да подобрят горивната ефективност и производителността.Електрическите превозни средства също използват широко алуминий.

3) Строителна индустрияЗа разлика от стоманата, алуминият може да бъде екструдиран в сложни конструкции и произведен, за да отговаря на строгите спецификации на строителните продукти, което спомага за стимулирането на употребата му в много жилищни и търговски строителни продукти.От прозорци, врати, атриуми и покривни прозорци до рампи, балкони и различни дизайни на покриви, архитектите се обръщат към алуминия, за да изграждат зелени, устойчиви сгради, които ще издържат изпитанието на времето.

4) Потребителска индустрия Откакто алуминиевите профили бяха въведени за първи път в перални машини и сушилни, те направиха революция на пазара на домакински уреди, правейки климатичните системи и хладилниците по-енергийно ефективни от всякога.Днес много от ежедневните ни предмети, включително оборудване и мебели за фитнес и упражнения, са направени от алуминиеви профили.

5) Електронна индустрия Алуминиевите профили се използват в много електрически и електронни устройства.Като се има предвид тяхната уникална електрическа и топлопроводимост, персонализираните алуминиеви профили често се използват за корпуси на двигатели, радиатори с високо разсейване на топлината и вътрешни рамки.В някои случаи пълните корпуси на продукта са проектирани от алуминий, който може да се намери на много лаптопи, Apple iPhone и iPad и телевизори с висока разделителна способност.

6) Осветителна промишленост Благодарение на топлопроводимостта на алуминия, инженерите са в състояние да проектират цялостни екструдирани светоизлъчващи диодни осветителни тела, които могат да пренасят и разсейват топлината за оптимална топлинна ефективност.В допълнение, матриците за екструдиране са сравнително евтини, а алуминиевите профили са лесни за рязане, оформяне, огъване, обработка и анодизиране или боядисване, което ги прави идеални за ефективно осветление.Според анализа на Съвета за екструдиране на алуминий AEC, „потенциалът за растеж на алуминиевите профили за светлоизлъчващи диодни лампи/корпуси във всички пазарни сегменти е практически неограничен ……“

7) Слънчева енергийна индустрия.Когато става въпрос за слънчева енергия, правилното инсталиране и монтиране на слънчеви панели е от решаващо значение за качеството и производителността.Като рентабилна алтернатива на стоманата, алуминиевите профили осигуряват силата, необходима за устойчивост на природни елементи (като сняг и вятър), без да добавят тегло, което ги прави идеални за монтирани на покрива панели и интегрирани в сгради фотоволтаични (BIPV) системи.

Prolean предлага широка гама от материали за екструдиране на алуминий, включително метали и пластмаси.Моля, вижтепримерен списък с материалиние използваме.Ако имате нужда от материал, който не е посочен тук, молясвържете се с настъй като вероятно ще можем да ви го предоставим.