Tatsächlich beginnt der Extrusionsprozess von Aluminiumlegierungen mit dem Produktdesign, da das Produktdesign auf den gegebenen Nutzungsanforderungen basiert, die die endgültigen Parameter der Produkte bestimmen, wie z. B. die mechanische Verarbeitungsleistung des Produkts, die Oberflächenbehandlungsleistung und die Verwendung von Umweltanforderungen bestimmte die Wahl des extrudierten Aluminiumlegierungstyps. Bei gleicher Aluminiumlegierung hängt die Leistung des extrudierten Aluminiumprofils von der Designform des Produkts ab, die die Form der Extrusionsdüse bestimmt. Sobald das Konstruktionsproblem gelöst ist, beginnt der eigentliche Extrusionsprozess mit dem Extrudieren von Aluminium-Gussstäben. Der Aluminiumgussstab muss vor dem Extrudieren zum Erweichen erhitzt werden und den erhitzten Stab in den Barrenzylinder des Extruders stecken. Dann drückt der Hochleistungshydraulikzylinder die Extrusionsstange, die vorne ein Extrusionskissen hat, damit die erhitzte und erweichte Aluminiumlegierung wird aus dem Präzisionsformloch der Matrize unter dem starken Druck des Extrusionskissens extrudiert werden. Dies ist die Rolle der Form: die Form des gewünschten Produkts herzustellen.
(Dieses Bild ist ein schematisches Diagramm eines typischen horizontalen Hydraulikextruders, und die Extrusionsrichtung ist von links nach rechts.)
Dies ist eine einfache Beschreibung der Direktextrusion, die am weitesten verbreitet ist. Die indirekte Extrusion ist ein ähnlicher Prozess, jedoch mit einigen Unterschieden. Beim direkten Extrusionsverfahren bewegt sich die Matrize nicht und der Druck der Extrusionsstange drückt die Aluminiumlegierung durch das Matrizenloch. Während des indirekten Extrusionsverfahrens ist die Matrize auf der hohlen Extrusionsstange montiert, so dass die Matrize zu dem bewegungslosen Aluminiumstangenrohling extrudiert wird, wodurch die Aluminiumlegierung durch die Matrize zu der hohlen Extrusionsstange gedrückt wird.
Tatsächlich ähnelt der Extrusionsprozess dem Auspressen von Zahnpasta. Wenn der Druck auf das geschlossene Ende der Zahnpasta ausgeübt wird, wird die zylindrische Zahnpasta aus der runden Öffnung herausgedrückt. Wenn die Öffnung flach ist, wird die Zahnpasta aus dem Band herausgedrückt. Natürlich können auch komplexe Formen aus gleichförmigen Öffnungen herausgepresst werden. Zum Beispiel machen Kuchenbäcker alle Arten von dekorativen Rändern, indem sie speziell geformte Röhren verwenden, um Eiscreme auszupressen. Was sie tun, ist Extrusionsformen. Auch wenn Sie keine Produkte aus Zahnpasta oder Eiscreme herstellen oder Aluminiumlegierungen mit den Fingern in Aluminiumtuben drücken können, sondern sich auf eine leistungsstarke Hydraulikpresse verlassen können, um Aluminiumlegierungen aus einer bestimmten Form des Matrizenlochs zu drücken, um eine Breite zu erzeugen Vielzahl nützlicher Produkte in fast jeder Form.
(Unten (links) wurde das erste Profil gerade zu Beginn der Extrusion extrudiert und (rechts) befindet sich das Aluminiumprofil im Produktionsprozess.)
Stange aus Aluminium
Aluminiumstange ist der Rohling im Extrusionsprozess, egal ob massiv oder hohl, ist normalerweise ein Zylinder, dessen Länge durch den Extrusionsbarrenzylinder bestimmt wird. Im Allgemeinen werden Aluminiumstäbe durch Gießen geformt, aber auch durch Schmieden oder Pulverschmieden, indem die Legierungszusammensetzung des Aluminiumlegierungs-Sägeschnitts angepasst wird. Darüber hinaus bestehen Aluminiumlegierungen aus mehr als einem Metallelement (normalerweise nicht mehr als 5 Prozent) Elementen (wie Kupfer, Magnesium, Silizium, Mangan oder Zink), die die Eigenschaften von reinem Aluminium verbessern und den Extrusionsprozess beeinflussen.
Die Länge des Aluminiumstabes von jedem Hersteller ist nicht einheitlich, was durch die endgültige Länge des Aluminiumprofils, das Extrusionsverhältnis, die Austragslänge und die Extrusionszugabe bestimmt wird. Standardlängen reichen im Allgemeinen von 26 Zoll (660 mm) bis 72 Zoll (1.830 mm), und Außendurchmesser reichen von 3 Zoll (76 mm) bis 33 Zoll (838 mm) und 6 Zoll (155 mm) bis 9 Zoll (228 mm).
Direktes Extrusions-Produktionsverfahren
Knüppel-- Heizofen-- Strangpresse mit Matrizen-- Säge-- Richten-- Alterungsofen
(Dieses Diagramm veranschaulicht die grundlegenden Schritte zum Extrudieren eines Aluminiumprofils)
Wenn die Form des Endprodukts bestätigt, die geeignete Aluminiumlegierung ausgewählt und die Herstellung des Extrusionswerkzeugs abgeschlossen ist, wird der eigentliche Extrusionsprozess gestartet und die Vorbereitung abgeschlossen. Der Aluminiumstab und das Extrusionswerkzeug werden dann vorgewärmt. Während des Strangpressvorgangs ist der Aluminiumstab ursprünglich fest, ist aber im Heizofen weich geworden. Der Schmelzpunkt der Aluminiumlegierung beträgt etwa 660 Grad. Die typische Erwärmungstemperatur für das Extrusionsverfahren liegt im Allgemeinen über 375 Grad und kann je nach Extrusionsbedingungen des Metalls bis zu 500 Grad betragen.
Der eigentliche Extrusionsprozess beginnt, wenn der Extrusionsstab beginnt, Druck auf den Aluminiumstab im Barren auszuüben. Verschiedene Hydraulikpressen sind so ausgelegt, dass sie von 100 Tonnen bis 15,000 Tonnen fast jeden Druck pressen können. Diese Extrusionskraft bestimmt die Größe des extrudierten Produkts, das von der Extrusionsmaschine hergestellt wird. Extrudierte Produktspezifikationen werden durch die maximale Querschnittsgröße des Produkts ausgedrückt, die sich manchmal auf den Durchmesser des äußeren Kreises des Produkts bezieht.
Wenn das Strangpressen gerade begonnen hat, sind Aluminiumstäbe, die von der Reaktion des Formwechsels betroffen sind, kurz und dick, bis die Ausdehnung der Aluminiumstäbe durch die Blockrohrwand des Behälters eingeschränkt wird, und dann, wenn der Druck weiter ansteigt, die weichen (noch ) festes Metall keinen Platz zum Fließen hat, beginnen Sie mit dem Formloch, das bis zum anderen Ende der Form herausgedrückt wird, dies erzeugt ein Profil.
Ungefähr 10 Prozent des Aluminiumstabs (einschließlich der Außenhaut des Stabs) verbleiben in der Barrentrommel, das Extrusionsprodukt wird aus der Form geschnitten und das in der Barrentrommel verbleibende Metall wird gereinigt und recycelt. Nachdem das Produkt die Düse verlässt, wird das heiß extrudierte Produkt abgeschreckt, mechanisch behandelt und gealtert.
Wenn erhitztes Aluminium aus der Form durch den Barrenzylinder extrudiert wird, fließt das Metall in der Mitte des Barrens schneller als an den Rändern. Wie das schwarze Band im Einschub zeigt, bleibt das Metall an den Rändern als Rest zurück, der recycelt werden kann.
Die Extrusionsgeschwindigkeit hängt von der zu extrudierenden Legierung und der Form des Düsenlochs ab. Das Extrudieren komplex geformter Materialien mit harten Legierungen kann bis zu 1-2 Fuß pro Minute dauern, während das Extrudieren einfacher Materialien mit weichen Legierungen 180 Fuß pro Minute oder sogar noch schneller erreichen kann.
Die Länge des Extrusionsprodukts hängt von der Stangen- und Düsenauslassöffnung ab, und eine einzelne kontinuierliche Extrusion kann bis zu 200 Fuß Produkt extrudieren. Bei der neuesten Formextrusion wird das extrudierte Produkt, wenn es die Extrusionsmaschine verlässt, auf das Herausschieben (entspricht dem Förderband) gelegt. Entsprechend der unterschiedlichen Legierung wird der Kühlweg des extrudierten Produkts in natürliche Kühlung, Luft- oder Wasserkühlungsabschreckung unterteilt. Dies ist ein entscheidender Schritt, um die Metalleigenschaften des Produkts nach der Alterung sicherzustellen. Das extrudierte Produkt wird dann in ein Kaltbett überführt.
Begradigen
Nachdem das extrudierte Produkt abgeschreckt (gekühlt) ist, wird es wiederum mit einem Streck- oder Richtgerät gerichtet und korrigiert (Strecken wird auch als Kaltbearbeitung nach dem Extrudieren klassifiziert). Schließlich befördert die Fördervorrichtung das Produkt zur Sägeschneidemaschine.
Sägen
Ein typisches fertiges Sägen ist das Sägen eines Produkts auf eine bestimmte handelsübliche Länge. Heutzutage ist die Kreissäge am weitesten verbreitet, da die Spiralarm-Sägemaschine vertikal aus dem Langmaterial herausgeführt wird. Es gibt auch Sägen, die von der Oberseite des Profils schneiden (z. B. elektrische Gehrungssägen). Außerdem gibt es einen Sägetisch, bei dem sich ein Scheibensägeblatt von unten erhebt, um das Produkt zu schneiden, und dann das Sägeblatt für den nächsten Zyklus zum Boden des Tisches zurückkehrt.
Eine typische fertige Kreissäge hat einen Durchmesser von 16 bis 20 Zoll und mehr als 100 Hartmetallzähne. Große Sägeblätter werden für Extruder mit großem Durchmesser verwendet.
Selbstschmierende Sägen sind mit einem System ausgestattet, das den Sägen Schmiermittel zuführt, um eine optimale Sägeleistung und Sägeoberfläche zu gewährleisten.
Die automatische Pressvorrichtung hält das Profil zum Sägen fest, und der Sägeabfall wird zum Recycling gesammelt.
Altern
Einige extrudierte Produkte müssen gealtert werden, um eine optimale Festigkeit zu erreichen, was als Aushärtung bezeichnet wird. Die natürliche Alterung erfolgt bei Raumtemperatur, während die manuelle Alterung im Alterungsofen durchgeführt wird. Akademisch wird es als Präzipitationswärmebehandlung mit verbesserter Phase bezeichnet.
Wenn das Profil aus dem Extruder extrudiert wird, wird das Profil halbfest. Aber es wird schnell fest, wenn es gekühlt oder abgeschreckt wird (ob luft- oder wassergekühlt). Nicht wärmebehandelte verstärkte Aluminiumlegierungen (z. B. mit Magnesium oder Mangan) werden durch natürliche Alterung und Kaltumformung verstärkt. Wärmebehandelbare verstärkte Aluminiumlegierungen (wie Aluminiumlegierungen mit Kupfer, Zink, Magnesium und Silizium) können durch Wärmebehandlung, die die Struktur der Aluminiumlegierung beeinflusst, eine bessere Festigkeit und Härte erhalten.
Darüber hinaus ist die Alterung die gleichmäßige Ausscheidung der verstärkten Phasenpartikel, um die maximale Streckgrenze, Härte und Elastizität der speziellen Legierung zu erhalten.
Verpackung
Nach vollständiger Alterung, entweder im Ofen oder bei Raumtemperatur, werden die Profile in die Oberflächenbehandlungs- oder Tiefenbearbeitungswerkstatt gebracht, wo sie verpackt und für den Transport zu den Kunden bereit sind.
Aluminiumprofile können auf verschiedene Arten verpackt werden
Die meisten Extrusionswerkstätten werden gemäß Verpackungsanforderungen verpackt. Die Profile sollten gestapelt werden, um Oberflächenbeschädigungen, Verformungen und andere Beschädigungen zu vermeiden. Manchmal haben Kunden ihre eigenen Verpackungsanforderungen. Natürlich haben spezifische extrudierte Produkte spezifische Verpackungsmethoden für Lagerung und Transport.
Teile der Extrusionseinheit
Vordere und hintere Platten, Zugstangen und Muttern sollten parallel bleiben.
Das folgende Bild zeigt einen Extruder mit vier Spannstellen. Extruder können auch nur zwei oder drei Zugpfosten haben.
Der Stößelschaft wird vom Stößelkolben/Zylinder nach vorne geschoben und in den Behälter geschoben, bevor er in eine Matrize (am Werkzeugträger befestigt) extrudiert wird.
Die folgenden Beschriftungen zeigen alle Teile des Prozesses
(Querschnitte der Matrize, Backer und Bolster.)
