Extrusion d'aluminium expliquée, outillage, caractéristiques de processus et applications

Extrusion d'aluminium expliquée, outillage, caractéristiques de processus et applications

Temps de lecture : 8min

Dans notre dernier blog(Extrusion d'aluminium expliquée, avantages et inconvénients)nous avons brièvement couvert les principes fondamentaux de l'extrusion d'aluminium, les méthodes d'extrusion, la sélection des matériaux, ainsi que les avantages et les inconvénients de l'extrusion d'aluminium.Pour la plupart des ingénieurs, le moulage par injection et l'emboutissage sont les processus les plus courants, et on sait peu de choses sur l'aluminium ou l'extrusion d'aluminium.Mais nous constatons une tendance à l'utilisation croissante de l'aluminium ou de l'extrusion d'aluminium dans diverses industries, et l'utilisation de l'extrusion d'aluminium peut jouer un rôle inattendu dans la réduction des coûts et la réduction du poids.

Ce n'est que lorsque nous comprenons parfaitement leprocessus, outillage, caractéristiques et application du moulage par extrusion d'aluminiumet d'autres connaissances connexes, nous pouvons être en mesure de concevoir des extrusions d'aluminium pour garantir une haute qualité et un faible coût des extrusions d'aluminium, ce qui est le point le plus critique pour un bon DFM.

Afin de vous apporter une compréhension plus complète du moulage par extrusion d'aluminium.

Ce chapitre développera le processus d'extrusion de l'aluminium à partir de trois aspects :outil tactile en aluminium extrudé, caractéristiques du processus et scénarios d'application.

1 matrices d'extrusion d'aluminium

Bien que les ingénieurs de conception de produits ne conçoivent pas de matrices d'extrusion en aluminium, comprendre la structure de base de la matrice d'extrusion et le mécanisme de formation de différents profils d'extrusion peut aider à réduire les coûts des matrices et à améliorer la productivité de l'extrusion grâce à une conception optimisée lors de la conception des extrusions.

1) Qu'est-ce que les matrices d'extrusion d'aluminium

Les filières d'extrusion sont essentiellement des disques d'acier épais et circulaires contenant une ou plusieurs ouvertures pour former le profil souhaité.Ils sont généralement fabriqués en acier H-13 et sont traités thermiquement pour résister à la pression et à la chaleur de l'aluminium chaud lorsqu'il passe à travers la matrice.

Matrices d'extrusion d'aluminium

Bien que l'aluminium semble être un métal très mou, il faut beaucoup de pression pour pousser un lingot d'aluminium solide (billette) à travers une filière d'extrusion en aluminium mince et poreuse pour former la forme souhaitée.

2）Types de matrices d'extrusion

Selon la forme de la section transversale des extrusions d'aluminium, leurs matrices correspondantes sont divisées en trois catégories :matrices pleines, matrices semi-creuses et matrices creuses.Parmi eux, le moule creux a la structure la plus compliquée, facile à porter et à casser, et le coût le plus élevé.

Matrice d'extrusion en aluminium solide 

Matrice d'extrusion d'aluminium creux

Matrice d'extrusion en aluminium semi-creuse

3） Durée de vie de la matrice d'extrusion

L'accumulation de chaleur et les pressions inégales (par exemple, parois minces, épaisseurs de paroi inégales et caractéristiques saillantes) résultant de la conception de l'extrusion d'aluminium sont les plus grands tueurs de la durée de vie de la filière d'extrusion.

La chaleur et les pressions inégales peuvent être contrôlées par une conception de filière appropriée et les vitesses d'extrusion peuvent être réduites pour prolonger la durée de vie de la filière, mais les filières doivent éventuellement être remplacées.

Avant de concevoir une extrusion d'aluminium, l'ingénieur de conception structurelle du produit doit comprendre quelles caractéristiques de conception affecteront le plus les coûts d'outillage.La modification de la conception de la section transversale de l'extrusion d'aluminium, la définition de tolérances appropriées et la sélection du bon matériau d'alliage d'aluminium peuvent réduire le coût d'usinage de la filière d'extrusion d'aluminium en fonction des exigences.

2 avantages du processus d'extrusion d'aluminium

1) Durabilité à long terme La résistance de l'aluminium à la corrosion, à la corrosion et aux intempéries est l'un de ses avantages les plus importants.L'aluminium rouille naturellement et résiste à la corrosion sans traitement supplémentaire.Cela est dû à la présence d'un mince film protecteur naturel d'oxyde d'aluminium sur sa surface.En anodisant, sa résistance à la corrosion peut devenir encore plus forte.

Par exemple, dans les environnements extérieurs, l'anodisation peut être effectuée à 25 microns, ce qui améliore à la fois la résistance à la corrosion et la finition de surface.De plus, l'aluminium ne nécessite pas d'entretien et peut être utilisé sans crainte de corrosion dans la plupart des cas.

2) Léger et solideL'aluminium est plus de 33 % plus léger que l'acier, tout en conservant l'essentiel de sa résistance.La plage de résistance à la traction de la plupart des alliages d'aluminium est d'environ 70 à 700 MPa, tandis que la densité est deux tiers inférieure à celle de l'acier.

Les ingénieurs de conception de produits n'ont pas à se soucier de la résistance des pièces extrudées en aluminium, et elles peuvent être utilisées comme pièces structurelles dans l'industrie de la construction ainsi que dans l'industrie automobile,ce qui en fait la meilleure alternative aux autres matériaux métalliques.Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans l'industrie automobile pour l'allègement et la réduction d'énergie.

Extrusion d'aluminium dans la carrosserie de l'Audi A8 (extrusion d'aluminium en bleu)

3) Bonne conductivité thermiqueL'aluminium a une conductivité thermique extrêmement similaire à celle du cuivre, mais il est beaucoup plus léger.L'aluminium est un excellent conducteur thermique et la conception profilée de l'extrusion d'aluminium maximise la surface pour la conductivité thermique et la formation de canaux thermiques.Un exemple typique est un refroidisseur de processeur d'ordinateur, où l'aluminium est utilisé pour évacuer la chaleur du processeur.

Conducteur thermique en aluminium

4) Apparence éléganteeL'aluminium extrudé peut être peint, plaqué, poli et anodisé, ce qui offre aux ingénieurs un plus large éventail d'options d'apparence que les autres matériaux.

Pièces d'extrusion d'aluminium colorées

5) Large gamme d'applicationsFondamentalement, n'importe quelle forme de section peut être formée par extrusion d'aluminium, de sorte que l'application de l'extrusion d'aluminium est très large, les ingénieurs peuvent concevoir différentes sections pour répondre aux exigences de différents environnements d'application.

Large gamme d'applications d'extrusion d'aluminium

6) Traitement secondaire facileLes extrusions d'aluminium peuvent être facilement formées, coupées, percées, usinées, estampées, pliées et soudées pour répondre à des besoins spécifiques.

7）Temps de cycle court et faible coût pour le traitement des matrices L'extrusion d'aluminium a une matrice simple, un cycle de traitement court et un faible coût.

8) Absorption des chocs et déformationsDans la construction, les extrusions d'aluminium peuvent résister à la déformation causée par les intempéries et les mouvements du bâtiment.Dans les outils de transport, l'énergie d'impact peut être absorbée.Les extrusions d'aluminium maintiennent la résistance et la flexibilité sous charge et rebondissent après l'impact.

L'extrusion d'aluminium est utilisée dans les automobiles pour absorber l'énergie d'impact

9)Protection environnementaleL'aluminium est un matériau respectueux de l'environnement et peut être facilement recyclé.

3 Application du processus d'extrusion d'aluminium

L'aluminium est le métal du futur ;il est non seulement respectueux de l'environnement, léger, naturellement résistant à la corrosion et solide, mais il conduit également bien la chaleur et l'électricité.L'utilisation des extrusions d'aluminium aux États-Unis a augmenté pour la sixième année consécutive et représente maintenant près du quart (22 %) du marché nord-américain total de l'aluminium.

Alors que l'industrie de la construction continue de dominer l'utilisation des extrusions d'aluminium, l'utilisation de l'industrie s'est étendue à mesure que de plus en plus d'ingénieurs et de concepteurs découvrent les possibilités de conception presque illimitées lors de l'utilisation d'extrusions d'aluminium.Voici les sept industries où l'aluminium occupe le devant de la scène :

1) Industrie aéronautique et aérospatiale  L'aluminium a été une partie importante du marché de l'aérospatiale depuis le début - les modèles originaux des frères Wright utilisaient des pièces en aluminium dans leurs moteurs pour réduire le poids.Aujourd'hui, l'aluminium représente 75 à 80 % des avions modernes et est souvent choisi pour les structures et les moteurs en raison de sa légèreté mais de sa nature durable.L'aluminium est également l'un des principaux composants de nombreux engins spatiaux.

2) Industrie des transportsDans l'industrie du transport, où la résistance spécifique est essentielle, les extrusions d'aluminium sont idéales pour les blocs moteurs, les carters de transmission, les panneaux, les poutres longitudinales et châssis de toit, ainsi que les carrosseries et composants de véhicules pour automobiles, navires, camions, chemins de fer et véhicules de métro.

L'industrie du transport est le deuxième plus grand utilisateur d'extrusions d'aluminium, et elle est en croissance.De Ford à Audi en passant par Mercedes-Benz, les ingénieurs et les concepteurs automobiles ont cherché des moyens de remplacer les composants en acier par de l'aluminium pour améliorer l'efficacité énergétique et les performances.Les véhicules électriques font également un usage intensif de l'aluminium.

3) Industrie du bâtimentContrairement à l'acier, l'aluminium peut être extrudé dans des conceptions complexes et fabriqué pour répondre aux spécifications strictes des produits de construction, ce qui contribue à favoriser son utilisation dans de nombreux produits de construction résidentiels et commerciaux.Des fenêtres, portes, atriums et puits de lumière aux rampes, balcons et divers modèles de toit, les architectes se tournent vers l'aluminium pour construire des bâtiments écologiques et durables qui résisteront à l'épreuve du temps.

4) Industrie de consommation Depuis que les extrusions d'aluminium ont été introduites pour la première fois dans les machines à laver et les sécheuses, elles ont révolutionné le marché des appareils électroménagers, rendant les systèmes de climatisation et les réfrigérateurs plus éconergétiques que jamais.Aujourd'hui, bon nombre de nos articles de tous les jours, y compris l'équipement et les meubles de conditionnement physique et d'exercice, sont fabriqués à partir d'extrusions d'aluminium.

5) Industrie électronique Les extrusions d'aluminium sont utilisées dans de nombreux appareils électriques et électroniques.Compte tenu de leur conductivité électrique et thermique unique, les extrusions d'aluminium personnalisées sont souvent utilisées pour les boîtiers de moteur, les dissipateurs thermiques à dissipation thermique élevée et les cadres internes.Dans certains cas, des boîtiers de produits complets sont conçus en aluminium, que l'on retrouve sur de nombreux ordinateurs portables, iPhone et iPad Apple et téléviseurs haute définition.

6) Industrie de l'éclairage Grâce à la conductivité thermique de l'aluminium, les ingénieurs sont en mesure de concevoir des luminaires à diodes électroluminescentes extrudées complets capables de transférer et de dissiper la chaleur pour une efficacité thermique optimale.De plus, les matrices d'extrusion sont relativement peu coûteuses et les extrusions d'aluminium sont faciles à couper, façonner, plier, traiter et anodiser ou peindre, ce qui les rend idéales pour un éclairage efficace.Selon l'analyse de l'AEC du Conseil sur l'extrusion de l'aluminium, "le potentiel de croissance des extrusions d'aluminium pour les lampes/boîtiers à diodes électroluminescentes dans tous les segments de marché est pratiquement illimité ……"

7) Industrie de l'énergie solaire.En ce qui concerne l'énergie solaire, une installation et un montage appropriés des panneaux solaires sont essentiels à la qualité et aux performances.En tant qu'alternative économique à l'acier, les extrusions d'aluminium offrent la résistance nécessaire pour résister aux éléments naturels (tels que la neige et le vent) sans ajouter de poids, ce qui les rend idéales pour les panneaux montés sur le toit et les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV).

Prolean propose une large gamme de matériaux pour l'extrusion d'aluminium, y compris les métaux et les plastiques.Veuillez consulter leexemple de liste de matériauxnous utilisons.Si vous avez besoin d'un matériel qui n'est pas répertorié ici, veuillezContactez-nouscar nous serons probablement en mesure de vous le procurer.