Zapravo, proces ekstruzije aluminijumske legure počinje dizajnom proizvoda jer se dizajn proizvoda zasniva na datim zahtjevima upotrebe koji određuju konačne parametre proizvoda, kao što su performanse mehaničke obrade proizvoda, performanse površinske obrade i korištenje ekoloških zahtjeva koji imaju odredio izbor tipa ekstrudirane aluminijumske legure. Sa istom aluminijskom legurom, performanse ekstrudiranog aluminijskog profila ovise o dizajnu oblika proizvoda koji određuje oblik ekstruzione matrice. Nakon što je problem dizajna riješen, stvarni proces ekstruzije počinje ekstruzijom aluminijske livene šipke. Aluminijska livena šipka se mora zagrijati da omekša prije ekstruzije i staviti zagrijanu šipku u ingot cilindar ekstrudera, a zatim hidraulički cilindar velike snage gura šipku za ekstruziju koja ima ekstruzionu podlogu na prednjoj strani tako da će zagrijana i omekšana aluminijska legura biti ekstrudiran iz otvora za precizno oblikovanje kalupa pod snažnim pritiskom ekstruzione ploče. Ovo je uloga kalupa: proizvesti oblik željenog proizvoda.
(Ova slika je shematski dijagram tipičnog horizontalnog hidrauličkog ekstrudera, a smjer ekstruzije je s lijeva na desno)
Ovo je jednostavan opis direktnog ekstrudiranja koje se najčešće koristi. Indirektno ekstrudiranje je sličan proces, ali s nekim razlikama. U procesu direktnog ekstrudiranja, matrica se ne pomiče, a pritisak ekstruzione šipke gura aluminijsku leguru kroz otvor matrice. Dok je u procesu indirektnog ekstrudiranja, matrica se montira na šuplju ekstruzijsku šipku, tako da se matrica ekstrudira na nepomičnu aluminijsku šipku, gurajući aluminijsku leguru kroz matricu do šuplje ekstruzione šipke.
Zapravo, proces ekstruzije je sličan cijeđenju paste za zube. Kada se pritisne na zatvoreni kraj paste za zube, cilindrična pasta za zube se istiskuje iz okruglog otvora. Ako je otvor ravan, pasta za zube se istiskuje iz trake. Naravno, složeni oblici mogu se istisnuti i iz otvora istog oblika. Na primjer, proizvođači kolača prave sve vrste ukrasnih rubova koristeći posebno oblikovane cijevi za cijeđenje sladoleda. Ono što rade je formiranje ekstruzije. Iako ne možete napraviti proizvode od paste za zube ili sladoleda, niti prstima istisnuti aluminijsku leguru u aluminijske cijevi, ali se oslanjajući na snažnu hidrauličnu presu da istisnete aluminijsku leguru iz određenog oblika otvora za kalupljenje i dobijete široku niz korisnih proizvoda gotovo svih oblika.
(Dolje (lijevo) prvi profil je upravo ekstrudiran na početku ekstruzije, a (desno) aluminijski profil je u procesu proizvodnje.)
Aluminijumska šipka
Aluminijumska šipka je blanko u procesu ekstruzije, bez obzira na čvrstu ili šuplju, obično je cilindar čija je dužina određena cilindrom ingota ekstruzije. Općenito, aluminijske šipke se oblikuju lijevanjem, ali i kovanjem ili kovanjem u prahu, podešavanjem sastava legure rezane šipke od legure aluminija. Nadalje, legure aluminija se sastoje od više od jednog metalnog elementa (obično ne više od 5 posto) elemenata (kao što su bakar, magnezij, silicijum, mangan ili cink) koji poboljšavaju svojstva čistog aluminijuma i utiču na proces ekstruzije.
Dužina aluminijumske šipke svakog proizvođača nije konzistentna, što je određeno konačnom dužinom aluminijumskog profila, omjerom istiskivanja, dužinom pražnjenja i dodatkom istiskivanja. Standardne dužine se uglavnom kreću od 26 inča (660 mm) do 72 inča (1.830 mm), a vanjski prečnici se kreću od 3 inča (76 mm) do 33 inča (838 mm) i 6 inča (155 mm) do 9 inča (228 mm).
Direktan proizvodni proces ekstruzije
Billet-- peć za grijanje-- presa za ekstruziju sa kalupom-- pila-- ispravljanje-- pećnica za starenje
(Ovaj dijagram ilustruje osnovne korake ekstrudiranja aluminijumskog profila)
Kada je oblik konačnog proizvoda potvrđen, odabrana je odgovarajuća aluminijska legura i završena je izrada kalupa za ekstruziju, započinje stvarni proces ekstruzije i priprema je završena. Zatim se aluminijska šipka i alat za ekstruziju prethodno zagriju. Tokom procesa ekstruzije, aluminijumska šipka je prvobitno čvrsta, ali je postala mekana u peći za grejanje. Tačka topljenja legure aluminijuma je oko 660 stepeni. Tipična temperatura zagrijavanja za proces ekstruzije je općenito veća od 375 stupnjeva i može biti do 500 stupnjeva ovisno o stanju ekstruzije metala.
Stvarni proces ekstruzije počinje kada ekstruzijska šipka počne primjenjivati pritisak na aluminijsku šipku unutar ingota. Različite hidraulične prese su dizajnirane da istiskuju od 100 tona do 15,000 tona, skoro svaki pritisak. Ova sila ekstruzije određuje veličinu ekstrudiranog proizvoda koji proizvodi mašina za ekstruziju. Specifikacije ekstrudiranih proizvoda izražene su maksimalnom veličinom poprečnog presjeka proizvoda, ponekad se odnose na promjer vanjskog kruga proizvoda.
Kada je ekstruzija tek počela, aluminijumske šipke na koje utiče reakcija promene kalupa su kratke i debele sve dok se širenje aluminijumskih šipki ne ograniči zidom cevi ingota kontejnera, a zatim, kada pritisak nastavi da raste, mekana (još uvek ) čvrsti metal nemaju gdje da teče, počnite od otvora za formiranje kalupa istisnutog do drugog kraja kalupa, tako se stvara profil.
Otprilike 10 posto aluminijske šipke (uključujući kožu šipke) ostaje u bubnju za ingote, proizvod ekstruzije se izrezuje iz kalupa, a metal preostali u bubnju ingota se čisti i reciklira. Nakon što proizvod izađe iz kalupa, vrući ekstrudirani proizvod se gasi, mehanički obrađuje i stari.
Kada se zagrijani aluminijum ekstrudira iz kalupa kroz cilindar ingota, metal teče brže u sredini šipke nego na ivicama. Kao što pokazuje crna traka na umetku, metal na rubovima je ostavljen kao ostatak za recikliranje.
Brzina ekstruzije ovisi o leguri koja se ekstrudira i obliku otvora za kalup. Ekstrudiranje materijala složenog oblika s tvrdim legurama može biti sporo od 1-2 stopa u minuti, dok ekstrudiranje jednostavnih materijala s mekim legurama može doseći 180 stopa u minuti, ili čak brže.
Dužina ekstruzijskog proizvoda ovisi o izlaznom otvoru šipke i matrice, a jedno kontinuirano ekstrudiranje može ekstrudirati do 200 stopa proizvoda. U najnovijoj ekstruziji kalupa, kada ekstrudirani proizvod napusti mašinu za ekstruziju, postavlja se na izvlačenje (ekvivalentno transportnoj traci). Prema različitim legurama, način hlađenja ekstrudiranog proizvoda dijeli se na prirodno hlađenje, gašenje hlađenjem zrakom ili vodom. Ovo je kritičan korak u osiguravanju metalnih svojstava proizvoda nakon starenja. Ekstrudirani proizvod se zatim prenosi u hladni krevet.
Ispravi se
Nakon što se ekstrudirani proizvod ugasi (ohladi), okreće se za ispravljanje i ispravljanje pomoću nosiljke ili ispravljača (rastezanje se takođe klasifikuje kao hladni rad nakon ekstruzije). Konačno, transportni uređaj će poslati proizvod na mašinu za rezanje testere.
Testerisanje
Tipično gotovo piljenje je piljenje proizvoda na određenu komercijalnu dužinu. Danas je kružna pila najšire korištena jer se mašina za pilu sa spiralnom rukom vertikalno istiskuje iz dugačke testere za materijal. Postoje i testere koje seku sa vrha profila (kao što su električne pile za ugao). Takođe, postoji i sto za testere koji je disk testere koji se diže od dna za rezanje proizvoda, a zatim se list testere vraća na dno stola za sledeći ciklus.
Tipična gotova kružna pila je promjera 16 do 20 inča i ima više od 100 karbidnih zuba. Listovi pile velikih dimenzija koriste se za ekstruder velikog promjera.
Samopodmazujuće testere opremljene su sistemom koji isporučuje mazivo u testere kako bi se osigurala optimalna efikasnost piljenja i površine testere.
Uređaj za automatsko presovanje drži profil na mjestu za testerisanje, a ostaci od piljenja se prikupljaju za recikliranje.
Starenje
Neki ekstrudirani proizvodi moraju se odležati da bi se postigla optimalna čvrstoća, što se naziva stvrdnjavanjem u dobi. Prirodno starenje se vrši na sobnoj temperaturi, dok se ručno starenje vrši u peći za starenje. Akademski se to naziva precipitacija - pojačana faza termičke obrade.
Kada se profil istisne iz ekstrudera, profil postaje polučvrst. Ali brzo postaje čvrsta kada se ohladi ili ugasi (bilo da se hladi zrakom ili vodom). Netermički obrađene ojačane aluminijumske legure (kao što su one sa magnezijumom ili manganom) ojačavaju se prirodnim starenjem i hladnom obradom. Termički obrađene ojačane aluminijumske legure (kao što su legure aluminijuma sa bakrom, cinkom, magnezijumom i silicijumom) mogu dobiti bolju čvrstoću i tvrdoću termičkom obradom koja utiče na strukturu legure aluminijuma.
Uz to, starenje je ravnomjerno taloženje čestica ojačane faze kako bi se dobila maksimalna granica popuštanja, tvrdoća i elastičnost specijalne legure.
Pakovanje
Nakon potpunog odležavanja, bilo u peći ili na sobnoj temperaturi, profili se prenose u radionicu za površinsku obradu ili dubinsku obradu kako bi se pakovali i spremni za transport do kupaca.
Aluminijski profili se mogu pakirati na različite načine
Većina ekstruzionih radionica se pakuje prema zahtevima pakovanja. Profile treba slagati kako bi se spriječilo oštećenje površine, izobličenje i druga oštećenja. Ponekad kupci imaju svoje zahtjeve za pakovanjem. Naravno, specifični ekstrudirani proizvodi imaju posebne metode pakovanja za skladištenje i transport.
Dijelovi jedinice za ekstruziju
Prednje i zadnje ploče, vučne šipke i matice trebaju biti paralelne.
Sljedeća slika prikazuje ekstruder sa četiri zatezna stupa. Ekstruder također može imati samo dva ili tri zatezna stupa.
Stabljika cilindra se potiskuje naprijed pomoću klipa/cilindra cilindra i gura u posudu prije ekstrudiranja u kalup (fiksiran na nosač alata).
Sljedeće oznake označavaju sve dijelove procesa
(poprečni presjeci matrice, podupirača i podupirača.)
