مقدمه ای بر اکستروژن آلومینیوم (فرایندها، قالب ها، مزایا و معایب، کاربردها و غیره)

تعریف فرآیند اکستروژن آلومینیوم:

اکستروژن آلومینیوم (یا قالب گیری اکستروژن آلومینیوم) یک روش پردازش پلاستیک است که در آن شمش آلومینیوم در یک حفره قالب (یا سیلندر اکستروژن) تحت فشار قوی قرار می گیرد و شمش آلومینیومی را مجبور به تغییر شکل پلاستیک جهت دار می کند و از طریق دهانه قالب اکسترود می شود و در نتیجه محصولات مورد نظر به دست می آید{0}} شکل مقطع، ابعاد، و خواص مکانیکی معین-.

قالب های اکستروژن آلومینیوم:

برای مهندسان طراحی محصول، اگرچه ما قالب‌های اکستروژن آلومینیومی را خودمان طراحی نمی‌کنیم، اما درک ساختار اولیه قالب‌های اکستروژن و مکانیسم‌هایی که توسط آن‌ها پروفیل‌های اکستروژن مختلف را شکل می‌دهند، می‌تواند به بهینه‌سازی طراحی قطعات اکسترود شده، کاهش هزینه‌های قالب و بهبود راندمان تولید کمک کند.

2.1 قالب اکستروژن چیست؟

قالب اکستروژن اساساً یک صفحه فولادی ضخیم و گرد است که حاوی یک یا چند دهانه برای شکل دادن به پروفیل مورد نظر است. آنها معمولاً از فولاد ابزار H-13 ساخته می شوند و برای مقاومت در برابر فشار و گرمای آلومینیوم داغ عبوری از قالب تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند.

2.1 طبقه بندی قالب های اکستروژن

با توجه به شکل مقطعی اکستروژن‌های آلومینیومی، قالب‌های مربوطه به سه نوع تقسیم می‌شوند: قالب‌های جامد، قالب‌های نیمه-توخالی و قالب‌های توخالی. در میان آنها، قالب های توخالی پیچیده ترین ساختار، مستعد سایش و شکستگی و همچنین گران ترین هستند.

2.3 طول عمر قالب های اکستروژن

تجمع گرما و فشار ناهموار ناشی از طراحی قطعات اکستروژن آلومینیومی (مانند دیوارهای نازک، ضخامت دیواره های ناهموار و ویژگی های بیرون زده) بزرگترین کشنده طول عمر قالب اکستروژن هستند.

مهندسان قالب اکستروژن با تجربه می توانند قالب ها را برای کنترل گرما و فشار ناهموار طراحی کنند و سرعت اکستروژن را برای افزایش عمر قالب کاهش دهند، اما در نهایت قالب ها باید جایگزین شوند.

قبل از طراحی قطعات اکستروژن آلومینیومی، مهندسان طراحی سازه محصول باید بدانند که کدام ویژگی طراحی بیشترین تأثیر را بر هزینه های ساخت قالب دارد. در صورت امکان، اصلاح طرح مقطع اکستروژن آلومینیوم، تنظیم تلرانس‌های مناسب و انتخاب آلیاژهای آلومینیومی مناسب می‌تواند در هزینه‌های ساخت قالب‌های اکستروژن آلومینیوم صرفه‌جویی کند.

مزایای فرآیند اکستروژن آلومینیوم

1) دوام

یکی از بارزترین مزایای آلومینیوم مقاومت آن در برابر خوردگی و عوامل جوی است. آلومینیوم به طور طبیعی در برابر زنگ زدگی و خوردگی بدون هیچ گونه عملیات اضافی مقاومت می کند. این به دلیل وجود یک لایه محافظ اکسید آلومینیوم نازک و طبیعی بر روی سطح آن است. آندایزینگ می تواند مقاومت در برابر خوردگی آن را بیشتر افزایش دهد.

2) سبک و قوی

آلومینیوم بیش از 33 درصد سبک تر از فولاد است در حالی که بیشتر استحکام خود را حفظ می کند. استحکام کششی اکثر آلیاژهای آلومینیوم از حدود 70 تا 700 مگاپاسکال است، در حالی که چگالی آن تقریباً دو{4}}فولاد است.

مهندسان طراحی محصول نیازی به نگرانی در مورد استحکام قطعات اکستروژن آلومینیومی ندارند. در صنایعی مانند ساختمان سازی و خودروسازی، می توان از آنها به عنوان اجزای ساختاری استفاده کرد و اغلب بهترین جایگزین برای سایر مواد فلزی است. برای دستیابی به طرح های سبک وزن و کاهش مصرف انرژی، صنعت خودروسازی به طور گسترده از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می کند.

3) هدایت حرارتی خوب

رسانایی حرارتی آلومینیوم بسیار شبیه مس است، اما وزن آن بسیار سبک تر است.

آلومینیوم یک رسانای عالی گرما است و پروفیل های اکستروژن آلومینیومی را می توان به گونه ای طراحی کرد که مساحت سطح{0}رساننده گرما را به حداکثر برساند و کانال های گرما را تشکیل دهد. یک مثال معمولی خنک کننده های CPU کامپیوتر است که در آن از آلومینیوم برای انتقال گرما از CPU استفاده می شود.

4) ظاهر شیک

آلومینیوم اکسترود شده را می توان رنگ آمیزی، آبکاری، پولیش و آنودایز کرد که طیف وسیع تری از گزینه های ظاهری را نسبت به سایر مواد در اختیار مهندسان قرار می دهد.

5) طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی

تقریباً هر شکل مقطعی{0}}را می‌توان از طریق اکستروژن آلومینیومی تشکیل داد، بنابراین کاربردهای اکستروژن آلومینیوم بسیار گسترده است. مهندسان می توانند پروفایل های مختلفی را برای برآوردن نیازهای محیط های کاربردی مختلف طراحی کنند.

6) پردازش ثانویه آسان

اکستروژن های آلومینیومی را می توان به راحتی شکل داد، برش داد، سوراخ کرد، ماشین کاری کرد، مهر زد، خم کرد و برای اهداف خاصی جوش داد.

7) چرخه پردازش قالب کوتاه و هزینه کم

قالب های اکستروژن آلومینیومی ساده، با چرخه پردازش کوتاه و هزینه کم هستند. این مقایسه AEC از اکستروژن آلومینیوم با سایر فرآیندها، فقط برای مرجع است.

8) جذب ضربه و تغییر شکل

در ساختمان ها، اکستروژن های آلومینیومی می توانند در برابر تغییر شکل ناشی از آب و هوا و حرکت سازه مقاومت کنند. در وسایل حمل و نقل، آنها می توانند انرژی ضربه را جذب کنند. اکستروژن های آلومینیومی استحکام و انعطاف پذیری را تحت بار و پس از ضربه حفظ می کنند.