การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมทำงานอย่างไร?

กระบวนการอัดขึ้นรูปอลูมิเนียม

กระบวนการอัดขึ้นรูปอลูมิเนียมอัลลอยด์เริ่มต้นด้วยการออกแบบผลิตภัณฑ์เนื่องจากการออกแบบผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานที่กำหนดซึ่งกำหนดพารามิเตอร์สุดท้ายหลายประการของผลิตภัณฑ์เช่นประสิทธิภาพการประมวลผลเชิงกลของผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพการรักษาพื้นผิวและการใช้ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม คุณสมบัติและข้อกำหนดเหล่านี้เป็นตัวกำหนดทางเลือกของโลหะผสมอลูมิเนียมอัดขึ้นรูป

อย่างไรก็ตามคุณสมบัติของอลูมิเนียมอัดขึ้นรูปจะพิจารณาจากรูปร่างการออกแบบของผลิตภัณฑ์รูปร่างของผลิตภัณฑ์กำหนดรูปร่างของแม่พิมพ์อัดขึ้นรูป

เมื่อแก้ไขปัญหาการออกแบบแล้วกระบวนการอัดขึ้นรูปในทางปฏิบัติจะเริ่มขึ้นการอัดขึ้นรูปในแท่งอลูมิเนียมแท่งหล่ออลูมิเนียมจะต้องได้รับความร้อนก่อนที่จะอัดขึ้นรูปเพื่อให้นุ่มแท่งหล่ออลูมิเนียมที่ดีจะถูกใส่ในถังอัดรีดด้านในแล้วโดยสูง กระบอกไฮดรอลิกกำลังผลักดันแกนอัดรีดส่วนหน้าของแกนอัดรีดมีแผ่นความดันเช่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ให้ความร้อนในบล็อกหุ่นภายใต้แรงกดจากแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูง

นี่คือสิ่งที่เป็นแม่พิมพ์: รูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการผลิต

Schematic diagram of a typical horizontal hydraulic extruder

ภาพคือแผนผังของเครื่องอัดรีดไฮดรอลิกแนวนอนทั่วไป

ทิศทางของการอัดขึ้นรูปจากซ้ายไปขวา

นี่คือคำอธิบายง่ายๆของการอัดขึ้นรูปโดยตรงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน การอัดขึ้นรูปทางอ้อมเป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกัน แต่มีข้อแตกต่างที่สำคัญมาก

ในกระบวนการอัดขึ้นรูปทางอ้อมแม่พิมพ์จะถูกติดตั้งบนแถบการอัดขึ้นรูปกลวงเพื่อให้ดายถูกกดเข้าหาแท่งอลูมิเนียมที่เคลื่อนย้ายไม่ได้โดยบังคับให้อลูมิเนียมอัลลอยด์รีดไปทางแถบการอัดขึ้นรูปกลวงผ่านแม่พิมพ์

ในความเป็นจริงขั้นตอนการอัดขึ้นรูปคล้ายกับการบีบยาสีฟัน เมื่อความดันถูกนำไปใช้กับปลายปิดของยาสีฟันยาสีฟันทรงกระบอกจะถูกบีบผ่านช่องเปิดแบบวงกลม

ถ้าช่องเปิดแบนยาสีฟันที่บีบออกมาจะเป็นริบบิ้น

แน่นอนว่ารูปทรงที่ซับซ้อนสามารถบีบออกจากช่องที่มีรูปร่างเดียวกันได้เช่นกันตัวอย่างเช่นผู้ผลิตเค้กใช้หลอดที่มีรูปร่างพิเศษในการบีบไอศกรีมเพื่อทำขนมจีบทุกชนิด

แม้ว่าคุณจะไม่สามารถทำผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์มากมายด้วยยาสีฟันหรือไอศกรีม แต่คุณไม่สามารถบีบอลูมิเนียมลงในหลอดด้วยนิ้วของคุณได้

แต่คุณสามารถใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกที่มีประสิทธิภาพเพื่อขับไล่อลูมิเนียมออกจากรูปทรงที่กำหนดเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์หลากหลายรูปแบบ

รูปด้านล่าง (ซ้าย) แสดงส่วนแรกของเครื่องอัดรีดที่จุดเริ่มต้นของการอัดขึ้นรูป (ขวา)

aluminum extrusion profiles

บาร์

แท่งอลูมิเนียมเป็นช่องว่างของกระบวนการอัดขึ้นรูป แท่งอลูมิเนียมที่ใช้ในการอัดขึ้นรูปอาจเป็นของแข็งหรือกลวงโดยปกติจะเป็นทรงกระบอกและความยาวจะถูกกำหนดโดยท่ออัดรีด

แท่งอลูมิเนียมมักเกิดจากการหล่อหรือโดยการปลอมหรือการตีด้วยผงโดยปกติจะทำโดยการเลื่อยแท่งโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีส่วนประกอบของโลหะผสมที่ดี

โลหะผสมอลูมิเนียมมักประกอบด้วยองค์ประกอบโลหะมากกว่าหนึ่งชิ้น โลหะผสมอลูมิเนียมอัดขึ้นรูปประกอบด้วยธาตุ (โดยปกติไม่เกิน 5%) (เช่นทองแดงแมกนีเซียมซิลิกอนแมงกานีสหรือสังกะสี) ที่ปรับปรุงคุณสมบัติของอลูมิเนียมบริสุทธิ์และส่งผลต่อกระบวนการอัดขึ้นรูป

ความยาวของแท่งอลูมิเนียมแตกต่างกันไปในแต่ละผู้ผลิตซึ่งพิจารณาจากความยาวขั้นสุดท้ายที่ต้องการอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปความยาวในการปล่อยและค่าเผื่อการอัดขึ้นรูป

ความยาวมาตรฐานโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 26 นิ้ว (660 มม.) ถึง 72 นิ้ว (1830 มม.) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกมีตั้งแต่ 3 นิ้ว (76 มม.) ถึง 33 นิ้ว (838 มม.), 6 นิ้ว (155 มม.) ถึง 9 นิ้ว (228 มม.)

กระบวนการอัดขึ้นรูปโดยตรง

[เหล็กแท่ง] [เตาความร้อน] [เครื่องอัดรีดด้วยแม่พิมพ์] เลื่อย [สเตรเชอร์] [อายุมากกว่า]

แผนภาพแสดงขั้นตอนพื้นฐานของการอัดแท่งอลูมิเนียม

 

Direct extrusion process

เมื่อกำหนดรูปร่างของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายแล้วจะมีการเลือกโลหะผสมอลูมิเนียมที่เหมาะสมการผลิตแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปจะเสร็จสมบูรณ์และการเตรียมการสำหรับกระบวนการอัดขึ้นรูปจริงจะเสร็จสมบูรณ์

จากนั้นอุ่นแท่งอลูมิเนียมและเครื่องมืออัดขึ้นรูป ในระหว่างกระบวนการอัดขึ้นรูปแท่งอลูมิเนียมจะแข็ง แต่อ่อนตัวลงในเตาเผา

จุดหลอมเหลวของโลหะผสมอลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 660 ℃อุณหภูมิความร้อนโดยทั่วไปของกระบวนการอัดขึ้นรูปโดยทั่วไปจะสูงกว่า 375 ℃และอาจสูงถึง 500 ℃ขึ้นอยู่กับสภาพการอัดขึ้นรูปของโลหะ

กระบวนการอัดขึ้นรูปจริงเริ่มต้นเมื่อแกนอัดรีดเริ่มใช้แรงกดกับแท่งอลูมิเนียมในแท่งโลหะ

เครื่องอัดไฮดรอลิกแบบต่างๆได้รับการออกแบบมาเพื่อบีบที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 100 ตันถึง 15,000 ตันความดันการอัดขึ้นรูปนี้กำหนดขนาดของการอัดขึ้นรูปที่ผลิตโดยเครื่องอัดรีด

ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปจะระบุด้วยขนาดหน้าตัดสูงสุดของผลิตภัณฑ์บางครั้งอาจเป็นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นรอบวงของผลิตภัณฑ์ด้วย

เมื่อการอัดขึ้นรูปเพิ่งเริ่มขึ้นแท่งอลูมิเนียมจะอยู่ภายใต้แรงปฏิกิริยาของแม่พิมพ์และจะสั้นลงและหนาขึ้นจนกระทั่งการขยายตัวของแท่งอลูมิเนียมถูก จำกัด โดยผนังถังโลหะ

จากนั้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโลหะที่อ่อนนุ่ม (ยังคงแข็ง) จะไม่มีที่ให้ไหลและเริ่มถูกบีบออกจากรูขึ้นรูปของแม่พิมพ์ไปที่ปลายอีกด้านของแม่พิมพ์เพื่อสร้างโปรไฟล์

แท่งอลูมิเนียมประมาณ 10% (รวมถึงผิวแท่งอลูมิเนียม) เหลืออยู่ในถังโลหะผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปจะถูกตัดออกจากแม่พิมพ์และโลหะที่เหลืออยู่ในถังโลหะจะถูกทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่หลังจากผลิตภัณฑ์ออกจากแม่พิมพ์แล้ว กระบวนการต่อมาคือผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปร้อนจะผ่านการชุบกลึงและอายุ

เมื่ออลูมิเนียมร้อนถูกอัดขึ้นรูปจากแม่พิมพ์ผ่านกระบอกโลหะโลหะที่อยู่ตรงกลางของแท่งอลูมิเนียมจะไหลเร็วกว่าขอบตามที่แสดงแถบสีดำในภาพประกอบโลหะรอบ ๆ ขอบจะถูกทิ้งไว้เพื่อนำไปรีไซเคิลในรูปแบบ ส่วนที่เหลือ

 

aluminum alloy extrusion

อัตราการอัดขึ้นอยู่กับโลหะผสมที่ถูกบีบและรูปร่างของรูทางออกของแม่พิมพ์ การใช้โลหะผสมแข็งในการบีบวัสดุที่มีรูปร่างซับซ้อนอาจช้าได้ถึง 1-2 ฟุตต่อนาทีด้วยโลหะผสมที่อ่อนนุ่มสามารถบีบรูปทรงธรรมดาได้ถึง 180 ฟุตต่อนาทีหรือมากกว่า

ความยาวของผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปขึ้นอยู่กับแท่งอลูมิเนียมและรูทางออกของแม่พิมพ์ การอัดขึ้นรูปแบบต่อเนื่องสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้ยาวถึง 200 ฟุตการอัดขึ้นรูปล่าสุดเมื่อผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการอัดขึ้นรูปออกจากเครื่องอัดรีดจะถูกวางลงบนสไลด์ (เทียบเท่ากับสายพานลำเลียง)

ตามโลหะผสมที่แตกต่างกันการอัดขึ้นรูปออกจากโหมดทำความเย็นของผลิตภัณฑ์: แบ่งออกเป็นการระบายความร้อนตามธรรมชาติการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือน้ำ แต่การดับนี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพการทำงานของโลหะหลังจากอายุผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปจะถูกโอนไปยัง เตียงเย็น

ยืด

หลังจากการดับ (ความเย็น) ผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปจะถูกยืดและยืดให้ตรงโดยเปลหรือที่หนีบผมตรง (การยืดจัดว่าเป็นการทำงานที่เย็นหลังจากการอัดขึ้นรูป) ในที่สุดผลิตภัณฑ์จะถูกถ่ายโอนไปยังเครื่องเลื่อยโดยอุปกรณ์ลำเลียง

เลื่อย

การเลื่อยผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปโดยทั่วไปคือการเลื่อยผลิตภัณฑ์ตามความยาวเชิงพาณิชย์เฉพาะเลื่อยวงเดือนเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในปัจจุบันเช่นเลื่อยแขนหมุนที่ตัดชิ้นส่วนยาวของวัสดุอัดในแนวตั้ง

นอกจากนี้ยังมีเลื่อยที่ตัดจากด้านบนของโปรไฟล์ (เช่นเลื่อยปรับไฟฟ้า) โต๊ะเลื่อยที่มีประโยชน์โต๊ะเลื่อยมีใบเลื่อยจากด้านล่างขึ้นไปเพื่อตัดผลิตภัณฑ์จากนั้นใบเลื่อยกลับไปที่ด้านล่าง ของตารางสำหรับรอบถัดไป

เลื่อยวงเดือนสำเร็จรูปทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 16-20 นิ้วและมีฟันคาร์ไบด์มากกว่า 100 ซี่ใบเลื่อยขนาดใหญ่ใช้สำหรับเครื่องอัดรีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

เครื่องเลื่อยแบบหล่อลื่นตัวเองมีระบบที่ส่งน้ำมันหล่อลื่นไปยังฟันเลื่อยเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพในการเลื่อยและพื้นผิวของเลื่อยที่ดีที่สุด

เครื่องกดอัตโนมัติจะยึดส่วนต่างๆไว้สำหรับเลื่อยและจะรวบรวมเศษเลื่อยเพื่อนำไปรีไซเคิล

อายุ:

ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการอัดขึ้นรูปบางชนิดต้องการการเสื่อมสภาพเพื่อให้ได้ความแข็งแรงที่เหมาะสมจึงเรียกอีกอย่างว่าการเสื่อมอายุตามธรรมชาติจะดำเนินการที่อุณหภูมิห้องอายุเทียมจะดำเนินการในเตาเผาอายุในทางเทคนิคเรียกว่าการอบชุบด้วยความร้อนเฟสเร่งรัด

เมื่อโปรไฟล์ถูกอัดขึ้นรูปจากเครื่องอัดรีดโปรไฟล์จะกลายเป็นกึ่งแข็ง แต่ในไม่ช้ามันจะกลายเป็นของแข็งเมื่อถูกทำให้เย็นลงหรือดับลง (ไม่ว่าจะระบายความร้อนด้วยอากาศหรือระบายความร้อนด้วยน้ำ)

โลหะผสมอลูมิเนียมที่ผ่านการบำบัดโดยไม่ใช้ความร้อน (เช่นโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีแมกนีเซียมหรือแมงกานีสเพิ่ม) ได้รับการเสริมความแข็งแรงจากอายุตามธรรมชาติและการทำงานที่เย็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ผ่านการบำบัดความร้อนได้ (เช่นโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีทองแดงสังกะสีแมกนีเซียม + ซิลิกอน) สามารถรับความแข็งแรงและความแข็งได้ดีกว่า โดยส่งผลต่อการรักษาความร้อนของโครงสร้างโลหะผสม

นอกจากนี้การแก่ชราคือการทำให้อนุภาคของเฟสที่แข็งตัวแยกออกจากกันอย่างเท่าเทียมกันเพื่อให้ได้ความแข็งแรงความแข็งและความยืดหยุ่นสูงสุดของโลหะผสมพิเศษ

ก้อน

ไม่ว่าจะเป็นเตาที่มีอายุมากขึ้นหรืออายุอุณหภูมิห้องหลังจากอายุเต็มรูปแบบโปรไฟล์จะถูกโอนไปยังการรักษาพื้นผิวหรือการประชุมเชิงปฏิบัติการการประมวลผลแบบลึกหรือก้อนที่พร้อมสำหรับการขนส่งไปยังลูกค้า

ก็มีคนถามเหมือนกัน

คุณทำอลูมิเนียมอัดขึ้นรูปได้อย่างไร?


เวลาโพสต์: มี.ค. 20-2020