Об экструзии алюминия
Алюминий Экструзия - это основной метод формования алюминия, при котором под высоким давлением алюминиевым заготовкам придается нужная форма. В этом процессе заготовка помещается в экструзионный цилиндр и под давлением проталкивается через отверстие, формируя материал. Эта технология, основанная на принципах пластического формования алюминия, позволяет эффективно производить трубы, стержни и различные профили, такие как Т-образные и L-образные, за один проход. Она универсальна и подходит для цветного алюминия, стали, а также сплавов алюминия, меди и магния. Процесс экструзии можно разделить на горячую экструзию и холодную экструзию.
Преимущества алюминиевой экструзии
- Высокий коэффициент экструзии (т.е. отношение площади поперечного сечения алюминия к площади поперечного сечения экструдированной детали).
- С его помощью можно легко создавать сложные сечения.
- Для этой обработки могут использоваться как хрупкие, так и вязкие материалы.
- Высокие механические характеристики достигаются благодаря холодной экструзии.
Недостатки алюминиевой экструзии
- Высокие первоначальные или установочные расходы.
- Требуется большое усилие сжатия.
Сравнение холодной и горячей экструзии алюминия
Холодная экструзия алюминия: Холодная экструзия осуществляется при комнатной температуре путем помещения алюминиевой заготовки в полость штампа для холодной экструзии и приложения давления через пуансон на прессе, в результате чего алюминиевая заготовка подвергается пластической деформации, тем самым обрабатывая детали. Этот метод не требует нагрева алюминия, поэтому он подходит для производства деталей, требующих повышенной прочности материала. Холодная экструзия может применяться к различным видам алюминия, включая свинец, олово, алюминий, медь, цинк и их сплавы. Она отличается точностью размеров, экономией материала, высокой эффективностью производства и широким применением.
Горячая экструзия алюминия: Это происходит путем экструзии алюминия, нагретого ниже температуры его рекристаллизации. Этот метод также относится к процессам обработки деталей с небольшим количеством режущих элементов. Горячая экструзия подходит для материалов с низкой пластичностью в холодном состоянии; нагрев может улучшить пластичность материала, облегчая формование. По сравнению с холодной экструзией, горячая экструзия лучше подходит для производства крупных деталей или деталей сложной формы. Однако к недостаткам горячей экструзии относятся более высокое энергопотребление и необходимость в дополнительном нагревательном оборудовании, что увеличивает производственные затраты.
В Conco Machining мы используем наш многолетний опыт, чтобы предложить услуги по горячей и холодной экструзии алюминия. Наши производственные мощности оборудованы для обработки различных типов и размеров алюминия, от 7075 до 6063, удовлетворяя индивидуальные и сложные требования к проектам. Посетите "Услуги по экструзии алюминия на заказ", чтобы изучить возможности
Особенности горячей и холодной экструзии алюминия
Горячая экструзия алюминия
Определение: Она включает в себя различные виды экструзионной формовки алюминиев при температуре ковки, используя преимущества хорошей пластичности материалов. Горячая экструзия в основном используется для изготовления длинномерных изделий обычного сечения, профилей, труб, стержней и различных деталей машин. Горячая экструзия может не только формировать цветной алюминий и его сплавы, обладающие хорошей пластичностью и относительно низкой прочностью, такие как низко- и среднеуглеродистые стали, но и высокопрочные высокоуглеродистые и высоколегированные стали, такие как конструкционные специальные, нержавеющие, быстрорежущие инструментальные и жаропрочные стали. Как правило, детали машин после горячего экструзионного формования подвергаются дополнительной механической обработке для повышения точности размеров и качества поверхности.
Pхарактеристики процесса:
- Высокотемпературная обработка: Алюминиевая заготовка экструдируется при высоких температурах, обычно выше температуры рекристаллизации алюминия. Например, температура горячей экструзии для алюминия составляет примерно 450-500°C, а для стали - от 1000 до 1200°C.
- Низкое напряжение текучести: Высокие температуры значительно снижают напряжение текучести алюминия, облегчая деформацию в процессе экструзии.
- Снижение эффекта затвердевания: Экструзия при высоких температурах снижает эффект затвердевания алюминатов, облегчая последующую обработку.
- Сложные формы и большие размеры: Горячая экструзия подходит для производства сложных форм и крупногабаритных изделий, так как алюминий обладает лучшей пластичностью при высоких температурах.
Холодная экструзия алюминия
Определение: Экструзия алюминия - это процесс, который заставляет алюминиевую стружку пластично течь через зазор между пуансоном и матрицей или выходное отверстие матрицы для изготовления полых или секционно меньших деталей, чем заготовка. Если заготовка экструдируется без нагрева, это называется холодной экструзией. Холодная экструзия относится к процессам обработки деталей без стружки или с минимальной стружкой, поэтому она является передовым методом обработки пластика со стружкой. Поэтому она подходит для небольших и средних изделий.
Характеристики процесса:
- Работа при комнатной температуре или чуть выше: Алюминиевая заготовка экструдируется при комнатной температуре или чуть выше комнатной.
- Высокое напряжение потока: Поскольку алюминий экструдируется при более низких температурах, напряжение потока выше, что требует от экструзионной машины большей способности выдерживать давление.
- Более высокое качество поверхности: Изделия, изготовленные методом холодной экструзии, обычно имеют более высокую гладкость поверхности и точность размеров.
- Значительный эффект закалки: Алюминий подвергается значительному упрочнению в процессе холодной экструзии, что может потребовать последующей термообработки для снятия напряжения.
- Волочение - это аналогичный процесс, в котором используется сила растяжения материала, чтобы протянуть его через штамп. Он ограничивает количество изменений, которые можно внести за один этап, поэтому подходит только для простых форм и обычно требует нескольких этапов. Волочение проволоки - основной метод производства проволоки. Алюминиевые прутки и трубы также часто подвергаются волочению.
- Экструзия может быть непрерывной (теоретически можно получать бесконечно длинные материалы) или полунепрерывной (производство большого количества деталей). Она может проводиться с горячими или холодными материалами. К распространенным материалам для экструзии относятся алюминий, полимеры, керамика, бетон, глина для лепки и пищевые продукты.
- Экструдированные изделия обычно называют экструзией. Полости в экструдированных материалах, также известные как "отбортовка отверстий", не могут быть получены с помощью простых плоских экструзионных матриц, поскольку нет возможности поддерживать центральный барьер формы. Вместо этого форма принимает блочную форму с глубиной, начиная с профиля формы, поддерживающего сначала центральную часть. Затем форма изменяется внутри по всей длине до окончательной формы, при этом свисающая центральная часть поддерживается задней частью формы. Материал течет вокруг опоры и сливается, образуя желаемую замкнутую форму. Экструзия алюминия также позволяет повысить его прочность.
Этапы процесса экструзии алюминия
Подготовка алюминия Billet: Выберите подходящую алюминиевую заготовку, обычно это цилиндрические или квадратные блоки алюминия. Затем заготовки нагревают в соответствии с требованиями к их размерам по длине. Горячая экструзия обычно выполняется при температуре выше температуры кристаллизации, чтобы снизить прочность алюминия и улучшить его пластичность. Холодная экструзия, напротив, проводится при комнатной или чуть более высокой температуре. Заготовка для алюминиевых сплавов представляет собой сплошной цилиндрический блок. После извлечения из длинных секций сплава он предварительно нагревается в печи при температуре 400-500 градусов Цельсия, обеспечивая необходимый уровень пластичности для процесса экструзии.
Загрузка в экструзионный пресс для алюминия: После предварительного нагрева алюминиевой заготовки она механически перемещается в экструзионный пресс. На заготовку и ползун наносятся смазочные материалы (разделительные агенты), чтобы предотвратить их слипание. Затем заготовка загружается в пресс.
Оказание давления: Когда экструзионный пресс загружается кованой алюминиевой заготовкой, гидравлический плунжер создает давление до 15 000 тонн. По мере того как пуансон оказывает давление, заготовка проталкивается в контейнер экструзионного пресса. В итоге материал значительно расширяется, заполняя стенки контейнера. Экструзионный пресс прикладывает высокое давление через гидравлические или механические устройства, проталкивая заготовку к отверстию фильеры, и в итоге формирует определенную форму поперечного сечения.
Охлаждение и резка: После экструзии алюминиевый профиль охлаждается, а затем разрезается на отрезки необходимой длины. В зависимости от требований к продукту может потребоваться дальнейшая обработка, например, термическая обработка, обработка поверхности или механическая обработка.
Применение в промышленности: Услуги по экструзии алюминия на заказ Обработка Conco.
Виды алюминиевой экструзии
1. Прямая экструзия алюминия
Прямая экструзия, иногда называемая прямой экструзией, является наиболее распространенным типом экструзии. Сначала нагретая алюминиевая заготовка (используется только для горячей экструзии, о которой речь пойдет ниже) загружается в контейнер с полостью для фильеры, а за ней помещается фиктивный блок. Затем механический или гидравлический плунжер давит на материал, выталкивая его из формы. Затем, пока детали еще горячие, их растягивают, чтобы выпрямить.
При прямой экструзии расплавленное стекло используется в качестве смазки, чтобы уменьшить высокое трение, вызываемое сталью при высоких температурах, а графитовое порошковое масло - для низкотемпературной смазки. Глухой блок используется для защиты кончика плунжера (пуансона или плунжера) во время горячей экструзии. Когда пуансон достигает конца своего хода, небольшая часть заготовки, известная как "стыковой конец", не может пройти через отверстие пресс-формы.
Преимущества прямой экструзии алюминия
- Не нужно модифицировать алюминий
- Может использоваться как для горячей, так и для холодной экструзии
- Более простая обработка по сравнению с другими процессами экструзии
Недостатки прямой экструзии алюминия
- Высокие требования к трению
- Хвостовая часть остается в полости
- Усилие, необходимое для нажатия на плунжер, изменяется по мере перемещения пуансона
1. Непрямая экструзия алюминия
Также известный как обратная экструзия или обратная экструзия, это процесс формования алюминия. В этом процессе фильера и алюминиевая заготовка перемещаются относительно друг друга, при этом алюминиевая заготовка фиксируется на месте, а фильера движется в направлении заготовки, продавливая алюминий через отверстие фильеры. Этот метод уменьшает трение между заготовкой и стенками экструзионного цилиндра, тем самым снижая усилие экструзии и улучшая подачу материала.
Преимущества непрямой экструзии алюминия
- Меньшее трение и низкое потребление электроэнергии
- Может использоваться как для горячей, так и для холодной экструзии
- Более простая обработка по сравнению с другими процессами экструзии
Недостатки непрямой экструзии алюминия
- Сложно поддерживать экструзионные детали
- Полые плунжеры ограничивают прилагаемую нагрузку
3. Гидростатическая экструзия алюминия
Гидростатическая экструзия - это особый процесс экструзии алюминия, при котором алюминиевые заготовки экструдируются путем приложения равномерного гидростатического давления в жидкой среде. Этот процесс имеет уникальные преимущества в некоторых областях применения, особенно при работе с высокопрочными материалами и изготовлении высокоточных деталей. При гидростатической экструзии камера/полость штампа меньше заготовки и заполнена гидравлическим маслом, которое передает усилие от плунжера к заготовке. Хотя жидкость прикладывает трехосные силы, давление повышает формуемость заготовки. Уплотнение жидкости на ранних этапах процесса очень важно для предотвращения утечек и проблем с декомпрессией.
Преимущества гидростатической экструзии алюминия
- Низкие требования к мощности/усилию благодаря отсутствию трения
- Высокая скорость производства и высокий коэффициент редукции
- Снижение температуры алюминиевой заготовкиРавномерный поток материала благодаря сбалансированному распределению усилий
- Возможность экструзии больших алюминиевых заготовок и крупных профилей
- Никаких остатков алюминиевых заготовок внутри контейнера
Недостатки гидростатической экструзии алюминия
- Алюминиевая заготовка должна быть подготовлена путем сужения одного конца для соответствия углу входа в матрицу.
- Возможна только холодная экструзия
- Сложно работать с жидкостями под высоким давлением
4. Боковая экструзия алюминия
Определение: Боковая экструзия, также известная как поперечная экструзия, - это процесс формования алюминия, при котором направление потока материала перпендикулярно направлению приложенной силы. Эта уникальная установка позволяет производить детали сложной поперечной формы, которую трудно получить с помощью традиционных методов продольной экструзии.
Описание процесса: При боковой экструзии алюминиевая заготовка помещается в пресс-форму, рассчитанную на давление сбоку, а не с торца. При боковом давлении алюминий вытекает через специально разработанное отверстие на стороне, противоположной давлению. Этот метод особенно полезен для создания объектов со сложными поперечными сечениями и элементами, выходящими за пределы центральной оси исходной заготовки.
Приложения:
- Производство зубчатых колес: Боковая экструзия часто используется для производства зубчатых колес с замысловатыми профилями зубьев непосредственно из алюминиевой заготовки, что снижает необходимость в дальнейшей механической обработке.
- Производство сложных кронштейнов: Этот метод может быть использован для изготовления кронштейнов со специфическими боковыми профилями, которые могут потребоваться для аэрокосмической и автомобильной промышленности.
- Компоненты инструментов и штампов: Боковая экструзия позволяет получать сложные формы инструментов для промышленных процессов.
Преимущества:
- Сложные формы: Позволяет формировать сложные боковые формы, невозможные при использовании стандартных методов экструзии.
- Сокращение объема обработки: Детали, изготовленные методом боковой экструзии, часто требуют меньше вторичной обработки, что экономит время и ресурсы.
- Улучшенные свойства материала: Процесс может улучшить свойства материала благодаря упрочнению, вызванному процессом деформации.
Недостатки:
- Ограниченный выбор материалов: Не все материалы подходят для бокового выдавливания из-за их недостаточной пластичности при воздействии боковых сил.
- Сложные конструкции штампов: Штампы, необходимые для боковой экструзии, сложны и могут быть дорогостоящими в разработке и производстве.
- Требуется специализированное оборудование: Требуются специальные прессы, способные прикладывать усилие в нетрадиционных направлениях, что может увеличить стоимость установки.
5. Экструзия ударного алюминия
Ударная экструзия относится к категории холодной экструзии и очень похожа на непрямую экструзию, но применяется только для более мягких алюминиев, таких как свинец, алюминий и медь. Толщина экструдированного продукта зависит от зазора между пуансоном и полостью фильеры. Для сдвига экструзии с пуансона используется выталкивающая пластина.
Виды алюминиевой экструзии
Экструзия прямого удара: При прямой ударной экструзии алюминиевая заготовка подвергается высокоскоростному удару внутри фильеры, непосредственно выдавливаясь из ее выходного отверстия. Этот метод подходит для материалов с хорошими текучими свойствами, таких как алюминий, свинец, цинк и т. д., и позволяет быстро и эффективно производить изделия сложной формы.
Обратная ударная экструзия: Обратная ударная экструзия работает противоположно прямой ударной экструзии. Алюминиевая заготовка поступает в нижнюю часть фильеры, и под действием давления она выдавливается и выходит из верхнего отверстия. Этот метод обычно подходит для более вязких алюминиевых материалов, таких как медь, никель и т. д.
Комбинированная алюминиевая экструзия: Комбинированная ударная экструзия сочетает в себе преимущества прямого и обратного методов, прикладывая давление в нескольких направлениях внутри фильеры, что позволяет создавать более сложные формы и более точно контролировать размеры. Этот метод может адаптироваться к различным материалам с разными свойствами текучести и деформации, что делает процесс производства более гибким и эффективным.
Преимущества ударной экструзии алюминия
- Экономия сырья до 90%
- Сокращение времени обработки до 75%
- Устранение вторичных операций обработки
- Сокращает количество многокомпонентных сборок
- Благодаря холодной обработке материалов, она улучшает механические свойства и обрабатываемость материалов
- Значительное снижение общей стоимости детали до 50%
- Односторонние закрытые полые тонкостенные трубки обычно производятся в промышленности методом обратной ударной экструзии.
Недостатки ударной экструзии алюминия
- Производство возможно только при условии, что деталь симметрична вдоль оси формирования.
- Многие детали, сформированные промышленным способом с помощью удара, требуют дополнительных производственных процессов, таких как ковка алюминия, железнение или механическая обработка.
Заключение
Экструзия алюминия - это эффективный, гибкий и широко применимый процесс формования алюминия, который подходит для производства различных материалов и изделий сложной формы. Выбрав подходящий тип экструзии и параметры процесса, можно эффективно повысить эффективность производства и качество продукции в соответствии с требованиями различных отраслей промышленности. Можно производить высококачественные алюминиевые профили сложной формы.
