پردازش اکستروژن پروفیل های آلومینیومی

در واقع، فرآیند اکستروژن آلیاژ آلومینیوم با طراحی محصول آغاز می شود، زیرا طراحی محصول بر اساس الزامات استفاده معین که پارامترهای نهایی محصولات را تعیین می کند، مانند عملکرد پردازش مکانیکی محصول، عملکرد تصفیه سطح و استفاده از الزامات محیطی که انتخاب نوع آلیاژ آلومینیوم اکسترود شده را تعیین کرد. با همان آلیاژ آلومینیوم، عملکرد پروفیل آلومینیوم اکسترود شده به شکل طراحی محصول بستگی دارد که شکل قالب اکستروژن را تعیین می کند. هنگامی که مشکل طراحی حل شد، فرآیند اکستروژن واقعی با اکستروژن میله ریخته گری آلومینیومی آغاز می شود. میله ریخته گری آلومینیوم باید قبل از اکستروژن گرم شود تا نرم شود و میله گرم شده را داخل سیلندر شمش اکسترودر قرار دهد، سپس سیلندر هیدرولیک پرقدرت میله اکستروژن را که دارای پد اکستروژن در جلو است فشار می دهد تا آلیاژ آلومینیوم گرم شده و نرم شده، از سوراخ قالب گیری دقیق قالب تحت فشار قوی پد اکستروژن اکسترود شود. این نقش قالب است: تولید شکل محصول مورد نظر.

(این تصویر یک نمودار شماتیک از یک اکسترودر هیدرولیک افقی معمولی است و جهت اکستروژن از چپ به راست است)

این یک توضیح ساده در مورد اکستروژن مستقیم است که بیشترین استفاده را دارد. اکستروژن غیرمستقیم یک فرآیند مشابه است، اما با برخی تفاوت ها. در فرآیند اکستروژن مستقیم، قالب حرکت نمی کند و فشار میله اکستروژن، آلیاژ آلومینیوم را از سوراخ قالب می راند. در حالی که در فرآیند اکستروژن غیرمستقیم، قالب بر روی میله اکستروژن توخالی نصب می شود، به طوری که قالب به میله آلومینیومی بدون حرکت اکسترود می شود و آلیاژ آلومینیوم را از طریق قالب به میله اکستروژن توخالی می کشاند.

در واقع، فرآیند اکستروژن شبیه به فشار دادن خمیر دندان است. هنگامی که فشار به انتهای بسته خمیر دندان وارد می شود، خمیر دندان استوانه ای شکل از دهانه گرد خارج می شود. اگر دهانه صاف باشد، خمیر دندان از روبان فشرده می شود. البته، اشکال پیچیده را می توان از دهانه های هم شکل نیز فشرده کرد. به عنوان مثال، کیک سازها انواع لبه های تزئینی را با استفاده از لوله هایی با شکل خاص برای فشرده کردن بستنی درست می کنند. کاری که آنها انجام می دهند شکل گیری اکستروژن است. حتی اگر نمی توانید محصولاتی از خمیر دندان یا بستنی بسازید، یا آلیاژ آلومینیوم را با انگشتان خود به لوله های آلومینیوم فشار دهید، اما با تکیه بر یک پرس هیدرولیک پرقدرت، آلیاژ آلومینیوم را از شکل خاصی از سوراخ قالب فشرده کنید تا یک سوراخ گسترده ایجاد کنید. انواع محصولات مفید تقریبا از هر شکل.

(در زیر (سمت چپ) اولین پروفیل به تازگی در ابتدای اکسترود اکسترود شده است و (سمت راست) پروفیل آلومینیومی در مرحله تولید است.)

میله آلومینیومی

میله آلومینیومی خالی در فرآیند اکستروژن است، بدون توجه به جامد یا توخالی، معمولاً یک استوانه است که طول آن توسط سیلندر شمش اکستروژن تعیین می شود. به طور کلی، میله های آلومینیومی با ریخته گری، اما همچنین با آهنگری یا آهنگری پودر، با تنظیم ترکیب آلیاژ برش اره نواری آلیاژ آلومینیوم، قالب گیری می شوند. علاوه بر این، آلیاژهای آلومینیوم از بیش از یک عنصر فلزی (معمولاً بیش از 5 درصد) تشکیل شده‌اند (مانند مس، منیزیم، سیلیکون، منگنز یا روی) که خواص آلومینیوم خالص را افزایش داده و بر فرآیند اکستروژن تأثیر می‌گذارند.

طول میله آلومینیومی هر سازنده سازگار نیست، که با طول نهایی پروفیل آلومینیوم، نسبت اکستروژن، طول تخلیه و مقدار مجاز اکستروژن تعیین می شود. طول استاندارد معمولاً از 26 اینچ (660 میلی متر) تا 72 اینچ (1830 میلی متر) و قطر بیرونی از 3 اینچ (76 میلی متر) تا 33 اینچ (838 میلی متر) و 6 اینچ (155 میلی متر) تا 9 اینچ (228 میلی متر) متغیر است.

فرآیند تولید اکستروژن مستقیم

بیلت-- کوره گرمایش-- پرس اکستروژن با قالب-- اره-- صاف کننده-- فر پیری

(این نمودار مراحل اولیه اکسترود کردن پروفیل آلومینیومی را نشان می دهد)

هنگامی که شکل محصول نهایی تایید شد، آلیاژ آلومینیوم مناسب انتخاب شد و ساخت قالب اکستروژن به پایان رسید، فرآیند اکستروژن واقعی شروع شده و آماده سازی کامل شد. سپس میله آلومینیومی و ابزار اکستروژن از قبل گرم می شوند. در طول فرآیند اکستروژن، میله آلومینیومی در اصل جامد است، اما در کوره گرمایش نرم شده است. نقطه ذوب آلیاژ آلومینیوم حدود 660 درجه است. دمای معمولی گرمایش برای فرآیند اکستروژن معمولاً بیشتر از 375 درجه است و بسته به شرایط اکستروژن فلز می تواند تا 500 درجه نیز برسد.

فرآیند اکستروژن واقعی زمانی شروع می شود که میله اکستروژن شروع به اعمال فشار به میله آلومینیومی داخل شمش می کند. پرس های هیدرولیک مختلف به گونه ای طراحی شده اند که از 100 تن تا 15،{2}} تن، تقریباً هر فشاری را فشار دهند. این نیروی اکستروژن اندازه محصول اکسترود شده تولید شده توسط دستگاه اکستروژن را تعیین می کند. مشخصات محصول اکسترود شده با حداکثر اندازه مقطع محصول بیان می شود که گاهی اوقات به قطر دایره بیرونی محصول اشاره دارد.

هنگامی که اکستروژن به تازگی شروع شده است، میله های آلومینیومی تحت تاثیر واکنش تغییر قالب کوتاه و ضخیم هستند تا زمانی که انبساط میله های آلومینیومی توسط دیواره لوله شمش ظرف محدود می شود، و سپس، زمانی که فشار به افزایش ادامه می دهد، نرم (هنوز) ) فلز جامد جایی برای جریان ندارد، از سوراخ شکل‌دهنده قالب که فشرده شده تا انتهای دیگر قالب شروع کنید، این یک پروفیل ایجاد می‌کند.

تقریباً 10 درصد از میله آلومینیومی (از جمله پوست میله) در درام شمش باقی می ماند، محصول اکستروژن از قالب بریده می شود و فلز باقی مانده در درام شمش تمیز و بازیافت می شود. پس از خروج محصول از قالب، محصول داغ اکسترود شده خاموش می شود، به صورت مکانیکی درمان می شود و پیر می شود.
هنگامی که آلومینیوم گرم شده از قالب از طریق سیلندر شمش اکسترود می شود، فلز در مرکز میله سریعتر از لبه ها جریان می یابد. همانطور که نوار سیاه در قسمت داخلی نشان می دهد، فلز در لبه ها به عنوان یک باقیمانده برای بازیافت باقی می ماند.

سرعت اکستروژن به آلیاژ اکسترود شده و شکل سوراخ قالب بستگی دارد. اکسترود کردن مواد پیچیده شکل با آلیاژهای سخت می تواند به سرعت 1-2 فوت در دقیقه باشد در حالی که اکسترود کردن مواد ساده با آلیاژهای نرم می تواند به 180 فوت در دقیقه یا حتی سریعتر برسد.

طول محصول اکستروژن به سوراخ خروجی میله و قالب بستگی دارد و یک اکستروژن مداوم می تواند تا 200 فوت محصول را اکسترود کند. در آخرین اکستروژن قالب‌گیری، زمانی که محصول اکسترود شده از دستگاه اکستروژن خارج می‌شود، بر روی لغزش بیرون (معادل تسمه نقاله) قرار می‌گیرد. با توجه به آلیاژهای مختلف، روش خنک کننده محصول اکسترود شده به خنک کننده طبیعی، خنک کننده با هوا یا آب تقسیم می شود. این یک مرحله حیاتی برای اطمینان از خواص فلزی محصول پس از پیری است. سپس محصول اکسترود شده به بستر سرد منتقل می شود.

صاف کردن

پس از اینکه محصول اکسترود شده کوئنچ شد (خنک شد)، نوبت به صاف کردن و اصلاح با برانکارد یا صاف کننده می‌رسد (کشش نیز پس از اکستروژن به عنوان کار سرد طبقه‌بندی می‌شود). در نهایت دستگاه انتقال محصول را به دستگاه برش اره ارسال می کند.

اره کردن

یک اره معمولی تمام شده، اره کردن یک محصول به یک طول تجاری خاص است. امروزه اره دایره ای بیشترین استفاده را دارد زیرا دستگاه اره بازوی مارپیچی به صورت عمودی از اره مواد بلند بیرون می آید. اره هایی نیز وجود دارند که از بالای پروفیل برش می خورند (مانند اره های میتر برقی). همچنین، یک میز اره وجود دارد که یک تیغه اره دیسکی است که از پایین برای برش محصول بالا می رود و سپس تیغه اره برای چرخه بعدی به پایین میز برمی گردد.

یک اره مدور تمام شده معمولی 16 تا 20 اینچ قطر دارد و بیش از 100 دندان کاربید دارد. تیغه های اره با اندازه بزرگ برای اکسترودر با قطر بزرگ استفاده می شود.
اره های خود روان کننده مجهز به سیستمی هستند که روان کننده را به اره ها می رساند تا از راندمان بهینه اره و سطح اره اطمینان حاصل شود.
دستگاه پرس خودکار پروفیل را برای اره کردن در جای خود نگه می دارد و زباله های اره برای بازیافت جمع آوری می شوند.

سالخورده

برخی از محصولات اکسترود شده برای دستیابی به استحکام مطلوب باید کهنه شوند، که به آن سخت شدن سن می گویند. پیری طبیعی در دمای اتاق انجام می شود در حالی که پیرسازی دستی در کوره پیرسازی انجام می شود. از نظر آکادمیک، آن را بارش - عملیات حرارتی فاز افزایش یافته می نامند.

هنگامی که پروفیل از اکسترودر اکسترود می شود، پروفیل نیمه جامد می شود. اما وقتی سرد یا خاموش شود (چه هوا یا آب سرد شود) به سرعت به جامد تبدیل می شود. آلیاژهای آلومینیوم تقویت شده با عملیات حرارتی نشده (مانند آنهایی که دارای منیزیم یا منگنز هستند) با پیری طبیعی و کار سرد تقویت می شوند. آلیاژهای آلومینیوم تقویت شده قابل عملیات حرارتی (مانند آلیاژهای آلومینیوم با مس، روی، منیزیم و سیلیکون) می توانند با عملیات حرارتی که بر ساختار آلیاژ آلومینیوم تأثیر می گذارد، استحکام و سختی بهتری به دست آورند.

علاوه بر این، پیری، رسوب یکنواخت ذرات فاز تقویت شده برای به دست آوردن حداکثر استحکام تسلیم، سختی و کشش آلیاژ ویژه است.

بسته بندی

پروفیل ها پس از پیری کامل، چه در کوره و چه در دمای اتاق، به کارگاه عملیات سطحی یا فرآوری عمیق منتقل می شوند تا بسته بندی شده و برای حمل به مشتریان آماده شوند.

پروفیل های آلومینیومی را می توان به روش های مختلفی بسته بندی کرد

اکثر کارگاه های اکستروژن با توجه به نیازهای بسته بندی بسته بندی می شوند. پروفیل ها باید روی هم چیده شوند تا از آسیب سطح، اعوجاج و سایر آسیب ها جلوگیری شود. گاهی اوقات، مشتریان شرایط بسته بندی خاص خود را دارند. البته محصولات اکسترود شده خاص روش های بسته بندی خاصی برای نگهداری و حمل و نقل دارند.

قطعات واحد اکستروژن

صفحات جلو و عقب، میله ها و مهره ها باید موازی باشند.

تصویر زیر یک اکسترودر با چهار پایه کششی را نشان می دهد. اکسترودر همچنین می تواند تنها دو یا سه پست کششی داشته باشد.

ساقه قوچ توسط پیستون / سیلندر قوچ به جلو رانده می شود و قبل از اکسترود شدن در قالب (بر روی حامل ابزار) به داخل ظرف فشار داده می شود.

برچسب های زیر تمام بخش های فرآیند را نشان می دهد

(مقاطع قالب، پشتیبان و تقویت کننده.)