Itse asiassa alumiiniseoksen suulakepuristusprosessi alkaa tuotesuunnittelulla, koska tuotesuunnittelu perustuu annettuihin käyttövaatimuksiin, jotka määrittävät tuotteiden lopulliset parametrit, kuten tuotteen mekaanisen käsittelyn suorituskyvyn, pintakäsittelyn suorituskyvyn ja ympäristövaatimusten käytön. määritti suulakepuristetun alumiiniseostyypin valinnan. Samaa alumiiniseosta käytettäessä suulakepuristetun alumiiniprofiilin suorituskyky riippuu tuotteen suunnittelumuodosta, joka määrittää suulakepuristussuuttimen muodon. Kun suunnitteluongelma on ratkaistu, varsinainen suulakepuristusprosessi alkaa alumiinivalutangon ekstruusiolla. Alumiinivalutanko on lämmitettävä pehmenemään ennen ekstruusiota ja asetettava lämmitetty sauva ekstruuderin harkkosylinteriin, minkä jälkeen suuritehoinen hydraulisylinteri työntää suulakepuristustankoa, jonka etuosassa on suulakepuristustyyny, jotta kuumennettu ja pehmennetty alumiiniseos suulakepuristetaan muotin tarkkuusmuovausreiästä suulakepuristustyynyn voimakkaan paineen alaisena. Tämä on muotin tehtävä: tuottaa halutun tuotteen muoto.
(Tämä kuva on kaaviokuva tyypillisestä vaakasuuntaisesta hydraulisesta ekstruuderista, ja suulakepuristussuunta on vasemmalta oikealle)
Tämä on yksinkertainen kuvaus suorasta suulakepuristamisesta, joka on laajimmin käytetty. Epäsuora suulakepuristus on samanlainen prosessi, mutta eroilla. Suorassa suulakepuristusprosessissa muotti ei liiku, ja suulakepuristustangon paine työntää alumiiniseoksen suuttimen reiän läpi. Epäsuorassa suulakepuristusprosessissa suulake asennetaan onttoon suulakepuristustankoon niin, että suulake puristetaan liikkumattomaan alumiinitankoaihioon, mikä pakottaa alumiiniseoksen muotin läpi onttoon ekstruusiotankoon.
Itse asiassa ekstruusioprosessi on samanlainen kuin hammastahnan puristaminen. Kun painetta kohdistetaan hammastahnan suljettuun päähän, sylinterimäinen hammastahna puristuu ulos pyöreästä aukosta. Jos aukko on tasainen, hammastahnaa puristetaan ulos nauhasta. Tietysti monimutkaisia muotoja voidaan puristaa myös samanmuotoisista aukoista. Esimerkiksi kakkuvalmistajat tekevät kaikenlaisia koristeellisia reunoja käyttämällä erikoismuotoiltuja putkia jäätelön puristamiseen. Mitä he tekevät, on ekstruusiomuovaus. Vaikka et voi valmistaa tuotteita hammastahnasta tai jäätelöstä tai puristaa alumiiniseosta alumiiniputkiksi sormillasi, vaan luotat suuritehoiseen hydraulipuristimeen, joka puristaa alumiiniseoksen tietyn muotoisesta suutinreiästä, jolloin saadaan leveä. erilaisia hyödyllisiä tuotteita melkein minkä tahansa muotoisina.
(Alla (vasemmalla) ensimmäinen profiili on juuri suulakepuristettu ekstruusion alussa, ja (oikealla) alumiiniprofiili on tuotantoprosessissa.)
Alumiinitanko
Alumiinitanko on suulakepuristusprosessissa aihio, riippumatta siitä, onko se kiinteä tai ontto, on tavallisesti sylinteri, jonka pituuden määrää ekstruusioharkon sylinteri. Yleensä alumiinitangot muovataan valamalla, mutta myös takomalla tai jauhetakomalla, säätämällä alumiiniseoksesta tehdyn teräsahan metalliseoksen koostumusta. Lisäksi alumiiniseokset koostuvat useammasta kuin yhdestä metallielementistä (yleensä enintään 5 prosenttia) (kuten kuparista, magnesiumista, piistä, mangaanista tai sinkistä), jotka parantavat puhtaan alumiinin ominaisuuksia ja vaikuttavat ekstruusioprosessiin.
Kunkin valmistajan alumiinitangon pituus ei ole yhtenäinen, mikä määräytyy alumiiniprofiilin lopullisen pituuden, suulakepuristussuhteen, purkauspituuden ja pursotusvaran perusteella. Vakiopituudet vaihtelevat yleensä 26 tuumasta (660 mm) 72 tuumaan (1 830 mm) ja ulkohalkaisijat 3 tuumasta (76 mm) 33 tuumaan (838 mm) ja 6 tuumasta (155 mm) 9 tuumaan (228 mm).
Suora ekstruusiotuotantoprosessi
Aihio-- lämmitysuuni-- ekstruusiopuristin muotilla-- sahalla-- suoristaa-- vanheneva uuni
(Tämä kaavio havainnollistaa alumiiniprofiilin ekstrudoinnin perusvaiheet)
Kun lopputuotteen muoto on varmistettu, sopiva alumiiniseos on valittu ja suulakepuristussuuttimen valmistus on saatu päätökseen, varsinainen ekstruusioprosessi aloitetaan ja valmistelu on valmis. Sitten alumiinitanko ja suulakepuristustyökalu esilämmitetään. Suulakepuristusprosessin aikana alumiinitanko on alun perin kiinteä, mutta muuttunut pehmeäksi lämmitysuunissa. Alumiiniseoksen sulamispiste on noin 660 astetta. Suulakepuristusprosessin tyypillinen kuumennuslämpötila on yleensä yli 375 astetta ja voi olla jopa 500 astetta metallin suulakepuristusolosuhteista riippuen.
Varsinainen ekstruusioprosessi alkaa, kun suulakepuristustanko alkaa kohdistaa painetta valanteen sisällä olevaan alumiinitankoon. Erilaiset hydraulipuristimet on suunniteltu puristamaan 100 tonnista 15, 000 tonniin melkein mitä tahansa painetta. Tämä suulakepuristusvoima määrittää ekstruusiokoneen tuottaman ekstrudoidun tuotteen koon. Suulakepuristetun tuotteen tekniset tiedot ilmaistaan tuotteen suurimmalla poikkileikkauskoolla, jossa viitataan joskus tuotteen ulkokehän halkaisijaan.
Kun suulakepuristus on juuri alkanut, alumiinisauvat, joihin muotinvaihdon reaktio vaikuttaa, ovat lyhyitä ja paksuja, kunnes säiliön harkon putken seinämä rajoittaa alumiinitankojen laajenemista, ja sitten, kun paine jatkaa nousuaan, pehmeä (vielä ) kiinteässä metallissa ei ole paikkaa virrata, aloita muotinmuodostusreiästä, joka puristetaan ulos muotin toiseen päähän, jolloin muodostuu profiili.
Noin 10 prosenttia alumiinitangosta (sauvan pinta mukaan lukien) jätetään harkkorumpuun, suulakepuristustuote leikataan muotista ja harkkorumpuun jäänyt metalli puhdistetaan ja kierrätetään. Kun tuote on poistunut suulakkeesta, kuumasuulakepuristettu tuote sammutetaan, käsitellään mekaanisesti ja vanhennetaan.
Kun kuumennettua alumiinia puristetaan muotista harkkosylinterin läpi, metalli virtaa nopeammin tangon keskellä kuin reunoilla. Kuten sisäosan musta nauha osoittaa, reunojen metalli jätetään kierrätettäväksi jäännökseksi.
Ekstruusionopeus riippuu ekstrudoitavasta metalliseoksesta ja suuttimen reiän muodosta. Monimutkaisten muotoiltujen materiaalien ekstrudointi kovilla seoksilla voi olla niinkin hidasta kuin 1-2 jalkaa minuutissa, kun taas yksinkertaisten materiaalien ekstrudointi pehmeillä metalliseoksilla voi nousta 180 jalkaan minuutissa tai jopa nopeammin.
Ekstruusiotuotteen pituus riippuu tangosta ja muotin ulostuloreiästä, ja yksi jatkuva suulakepuristus voi puristaa jopa 200 jalkaa tuotetta. Viimeisimmässä muovauspuristuksessa, kun suulakepuristettu tuote poistuu ekstruusiokoneesta, se asetetaan ulosliukulle (vastaa kuljetinhihnaa). Eri lejeeringin mukaan ekstrudoidun tuotteen jäähdytystapa jaetaan luonnolliseen jäähdytykseen, ilma- tai vesijäähdytykseen. Tämä on kriittinen vaihe tuotteen metalliominaisuuksien varmistamisessa vanhenemisen jälkeen. Ekstrudoitu tuote siirretään sitten kylmään petiin.
Suoristaa
Suulakepuristetun tuotteen karkaisun (jäähdytyksen) jälkeen se käännetään suoristamaan ja korjaamaan paarilla tai suoristimella (venytys luokitellaan myös suulakepuristuksen jälkeiseksi kylmätyöksi). Lopuksi kuljetuslaite lähettää tuotteen sahanleikkauskoneeseen.
Sahaus
Tyypillinen valmis sahaus on tuotteen sahaus tiettyyn kaupalliseen pituuteen. Nykyään pyörösaha on laajimmin käytetty, koska kierrevarsisahakone pursottuu pystysuunnassa ulos pitkän materiaalin sahasta. On myös sahoja, jotka leikkaavat profiilin yläosasta (kuten sähköiset jiirisahat). Lisäksi siellä on sahapöytä, joka on levysahanterä, joka nousee pohjasta leikkaamaan tuotetta, ja sitten sahanterä takaisin pöydän pohjaan seuraavaa jaksoa varten.
Tyypillinen valmis pyörösaha on halkaisijaltaan 16-20 tuumaa ja siinä on yli 100 kovametallihammasta. Suurikokoisia sahanteriä käytetään suuren halkaisijan ekstruuderissa.
Itsevoitelevat sahat on varustettu järjestelmällä, joka toimittaa voiteluainetta sahoille optimaalisen sahaustehokkuuden ja sahapinnan varmistamiseksi.
Automaattinen puristuslaite pitää profiilin paikallaan sahausta varten ja sahausjätteet kerätään talteen kierrätystä varten.
Ikääntyminen
Joitakin suulakepuristettuja tuotteita täytyy vanhentaa optimaalisen lujuuden saavuttamiseksi, jota kutsutaan vanhenemiskovettumiseksi. Luonnollinen vanhentaminen tapahtuu huoneenlämmössä, kun taas manuaalinen vanhentaminen tapahtuu vanhennusuunissa. Akateemisesti sitä kutsutaan saostukseksi - tehostetun vaiheen lämpökäsittelyksi.
Kun profiili ekstrudoidaan suulakepuristimesta, profiilista tulee puolikiinteä. Mutta siitä tulee nopeasti kiinteä aine, kun se jäähdytetään tai sammutetaan (olipa sitten ilma- tai vesijäähdytetty). Lämpökäsittelemättömät vahvistetut alumiiniseokset (kuten magnesiumia tai mangaania sisältävät) vahvistuvat luonnollisella vanhenemisella ja kylmämuokkauksella. Lämpökäsitellyt vahvistetut alumiiniseokset (kuten alumiiniseokset kuparin, sinkin, magnesiumin ja piin kanssa) voivat saada paremman lujuuden ja kovuuden lämpökäsittelyllä, joka vaikuttaa alumiiniseoksen rakenteeseen.
Lisäksi vanheneminen on vahvistettujen faasihiukkasten tasaista saostumista, jotta saavutetaan erikoisseoksen suurin myötöraja, kovuus ja elastisuus.
Pakkaus
Täydellisen vanhentamisen jälkeen joko uunissa tai huoneenlämmössä profiilit siirretään pintakäsittelyyn tai syväprosessointipajaan pakattavaksi ja valmiiksi kuljetettavaksi asiakkaille.
Alumiiniprofiilit voidaan pakata eri tavoin
Suurin osa suulakepuristuspajoista on pakattu pakkausvaatimusten mukaan. Profiilit tulee pinota pintavaurioiden, vääristymien ja muiden vaurioiden estämiseksi. Joskus asiakkailla on omat pakkausvaatimukset. Tietyillä ekstrudoiduilla tuotteilla on tietysti erityiset pakkausmenetelmät varastointia ja kuljetusta varten.
Ekstruusioyksikön osat
Etu- ja takalevyjen, raidetangojen ja mutterien tulee pysyä samansuuntaisina.
Seuraavassa kuvassa on ekstruuderi, jossa on neljä kiristystolppaa. Ekstruuderissa voi myös olla vain kaksi tai kolme kiristystolppaa.
Mäntämäntä/sylinteri työntää mäntävartta eteenpäin ja työnnetään säiliöön ennen kuin se puristetaan suulakkeeseen (kiinnitetty työkalukannattimeen).
Seuraavat tarrat osoittavat kaikki prosessin osat
(poikkileikkaukset muotista, kannattimesta ja tuesta.)
