قالب اکسترود آلومینیوم

استفاده از قالب اکسترود آلومینیوم یک روش همه‌کاره و پرکاربرد در صنعت تولید است که آلیاژهای آلومینیوم را به اشکال و پروفیل‌های پیچیده تبدیل می‌کند. این فرایند شامل فشاردادن مواد آلومینیومی از طریق یک قالب مخصوص طراحی شده است. در نتیجه این فرایند، محصولی با شکل مقطع موردنظر به دست می‌‌آید. مراحل فرایند اکستروژن آلومینیوم امکان ایجاد طرح‌های پیچیده را فراهم می‌کند و مزایای بی‌شماری را نسبت به سایر روش‌های تولید ارائه می‌دهد.

امروزه انواع اکستروژن آلومینیوم به یک روش ارجح برای بسیاری از کاربردها تبدیل شده است. قالب‌های اکسترود آلومینیوم مزایای متعددی از جمله دقت بالا، ثبات ابعادی عالی و طیف وسیعی از امکانات طراحی را ارائه می‌دهند. فرایند اکستروژن امکان ایجاد اشکال پیچیده مانند پروفیل‌های مختلف با مقاومت بالا و سطح صاف را فراهم می‌کند. در این مقاله از سری مقالات نورد پارس با ما همراه باشید تا به بررسی قالب اکسترود آلومینیوم بپردازیم.

منظور از اکستروژن چیست؟

اکستروژن آلومینیوم یک فرایند تولیدی است که شامل عبوردادن مواد آلیاژ آلومینیوم از طریق قالب اکسترود آلومینیوم برای ایجاد اشکال و پروفیل‌های پیچیده با ابعاد مقطع دقیق است. مراحل فرایند اکستروژن با حرارت دادن مهم ترین آلیاژهای آلومینیوم به دمای بالا معمولاً بین 350 الی 500 درجه سانتی‌گراد، برای افزایش چکش‌خواری و تغییر شکل آسان‌تر آغاز می‌شود. سپس مواد نرم شده با یک پرس هیدرولیک از داخل قالب عبور داده می‌شود. هنگامی که آلیاژ آلومینیوم از درون قالب جریان می‌یابد، شکل دهانه قالب را به خود می‌گیرد و در نتیجه، محصول اکسترود شده با مشخصات موردنظر ساخته می‌شود.

سپس آلومینیوم اکسترود شده سرد و سخت می‌شود و پس از آن به طول موردنیاز برش داده می‌شود. پروفیل‌های اکسترود شده را می‌توان با سطوح مختلف و تکنیک‌های پس از پردازش برای بهبود خواص و ظاهر آن‌ها پردازش کرد. اکستروژن آلومینیوم به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌سازی، خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و کالاهای مصرفی مورداستفاده قرار می‌گیرند. برخی از محصولات متداول ساخته شده با استفاده از انواع اکستروژن آلومینیوم شامل قاب پنجره‌ها، درها، قطعات خودرو، سینک‌های حرارتی، محفظه‌های لوازم الکترونیکی و… هستند. اسلب آلومینیوم نیز از دیگر تولیدات کاربردی صنایع آلومینیوم است که کاربردهای فراوانی در بخش‌های مختلف صنعت دارد.

قالب اکسترود آلومینیوم چیست؟

قالب اکسترود آلومینیومی که به‌عنوان قالب اکستروژن نیز شناخته می‌شود، ابزاری است که در فرایند اکستروژن آلومینیوم برای شکل‌دادن به آلیاژهای آلومینیوم به پروفیل یا اشکال مقطعی خاص استفاده می‌شود. قالب اکسترود آلومینیوم از یک قالب تشکیل شده است که مانند یک دریچه عمل می‌کند و مواد آلومینیومی مذاب با فشار از آن عبور می‌کنند. ریخته گری تحت فشار یکی دیگر از روش‌های شکل دهی آلومینیوم است که بر اساس ذوب و انجماد آلومینیوم انجام می‌شود.

در طی فرایند اکستروژن، آلیاژ آلومینیوم گرم و نرم شده با استفاده از یک پرس هیدرولیک از طریق دهانه قالب عبور داده می‌شود. همان‌طور که مواد در قالب جریان می‌یابد، شکل دهانه قالب را به خود می‌گیرد و در نتیجه پروفیلی با هندسه مطلوب ایجاد می‌کند. سپس محصول اکسترود شده قبل از برش به طول موردنظر سرد و سخت می‌شود. طراحی و ساخت قالب اکسترود آلومینیوم از عوامل حیاتی در دستیابی به محصول نهایی مطلوب است. مواد قالب که معمولاً از فولاد با استحکام بالا ساخته می‌شود، باید در طول فرایند اکستروژن در برابر دما، فشار و سایش بالا مقاومت کند.

هندسه قالب نیز باید به‌دقت مهندسی شود تا جریان بهینه و به‌حداقل‌رساندن عیوب در پروفیل اکسترود شده تضمین شود. این قالب‌ها نقش مهمی در تولید محصولات آلومینیومی مانند قاب در و پنجره‌ها، قطعات خودرو، اجزای ساختاری و… دارند.

انواع اکستروژن آلومینیوم

انواع مختلفی از فرایندهای اکستروژن آلومینیوم وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی دارند. هر یک از این فرایندها دارای مزایا و محدودیت‌های خاص خود هستند. انتخاب نوع اکستروژن و قالب اکسترود آلومینیوم به عواملی مانند پیچیدگی پروفیل، دقت ابعادی موردنیاز، حجم تولید و مقرون‌به‌صرفه بودن فرایند بستگی دارد. در ادامه به بررسی انواع اکستروژن آلومینیوم می‌پردازیم:

1. اکستروژن مستقیم

اکستروژن مستقیم رایج‌ترین نوع اکستروژن آلومینیوم است. در اکستروژن مستقیم شمش آلومینیومی تا دمای مشخصی گرم می‌شود و این دما باعث گرم و چکش‌خوار شدن آن می‌شود. سپس شمش گرم شده در یک ظرف بارگذاری می‌شود و سپس توسط یک پرس هیدرولیک از داخل قالب اکسترود آلومینیوم ثابت عبور داده می‌شود. قیمت شمش آلومینیوم بسته به عوامل مختلفی از جمله نوسانات ارز، میزان عرضه و تقاضا، قیمت مواد اولیه و… متغیر است.

این امر بر هزینه اکستروژن آلومینیوم تاثیر می‌گذارد. در ادامه فرایند، قالب با شکل مقطع خاصی طراحی شده است و آلومینیوم اکسترود شده هنگام عبور از این قالب شکل می‌گیرد. هنگامی که فرایند اکستروژن کامل شد، پروفیل اکسترود شده خنک و کشیده می‌شود تا تنش‌های داخلی کاهش یابد و مواد سخت شوند. اکستروژن مستقیم یک روش کاربردی است که می‌تواند طیف گسترده‌ای از اشکال، اندازه‌ها و ضخامت را ایجاد کند. استروژن مستقیم دارای معایبی مانند اصطکاک زیاد و نیاز به نیروی زیاد است.

2. قالب اکسترود آلومینیوم؛ اکستروژن غیر مستقیم

اکستروژن غیرمستقیم که به‌عنوان اکستروژن معکوس نیز شناخته می‌شود، متفاوت از روش مستقیم عمل می‌کند. در این فرایند، قالب و شمش آلومینیومی خلاف جهت یکدیگر  حرکت می‌کنند و شمش توسط یک پرس توخالی از قالب عبور می‌کند. این روش به صرف نیروی کمتری نیاز دارد و انرژی کمتری مصرف می‌کند. روش اکستروژن غیرمستقیم به‌ویژه برای پروفیل‌های کوچک‌تر با دیواره‌های نازک‌تر و مقاومت ابعادی کمتر مناسب است. همچنین در طول فرایند اصطکاک کمتری ایجاد می‌کند که منجر به سطح بهتری در محصول اکسترود شده می‌شود.

3. اکستروژن هیدرواستاتیک

در این فرایند که یکی از انواع اکستروژن آلومینیوم است؛ از یک سیال پرفشار معمولاً آب یا روغن برای فشاردادن بیلت آلومینیومی از قالب اکسترود آلومینیوم استفاده می‌شود. فشار سیال بر روی یک سنبه شناور در داخل شمش عمل می‌کند و باعث می‌شود مواد از دهانه قالب جریان یابد و نمایه موردنظر را تشکیل دهد. این روش امکان تولید پروفیل‌های بزرگ با اشکال پیچیده و پرداخت سطح عالی را فراهم می‌کند. اکستروژن هیدرواستاتیک همچنین در مقایسه با روش‌های دیگر، اصطکاک و گرمای کمتری ایجاد می‌کند و در نتیجه خواص مکانیکی محصول اکسترود شده بهتر می‌شود.

4. اکستروژن ضربه‌ای

اکستروژن ضربه‌ای از یک پیستون که به‌سرعت در حال حرکت است برای ضربه‌زدن به یک پانچ استفاده می‌کند و بیلت آلومینیومی را به شکل پروفیل موردنظر در می‌آورد.  این نیرو باعث می‌شود بیلت از دو طرف به سمت عقب پیستون اکسترود شده از قالب اکسترود آلومینیوم خارج شود. این فرایند معمولاً برای تولید قطعات کوچک، استوانه‌ای و لوله‌ای بادقت ابعادی بالا و کیفیت سطح عالی استفاده می‌شود. ماهیت سریع اکستروژن ضربه‌ای امکان نرخ تولید بالا را فراهم می‌کند و به‌ویژه برای تولید قطعات کوچک در حجم‌های بزرگ مناسب است.

5. میکرو اکستروژن

میکرو اکستروژن یکی از انواع اکستروژن آلومینیوم است که برای تولید پروفیل‌ها و اجزای مینیاتوری با اشکال پیچیده و دقیق طراحی شده است. در این فرایند از ماشین‌آلات و ابزارهای کوچک استفاده می‌شود که امکان کنترل و دقت بیشتری در تولید را فراهم می‌کند. میکرو اکستروژن می‌تواند پروفیل‌هایی با ویژگی‌های مطلوب، مقاومت بالا و پرداخت‌های سطحی عالی تولید کند. همین امر این روش را به انتخابی ایدئال برای صنایعی که به قطعات آلومینیومی کوچک و بادقت نیاز دارند؛ مانند الکترونیک، دستگاه‌های پزشکی و کاربردهای هوافضا تبدیل می‌کند.

مراحل فرایند اکستروژن آلومینیوم

اکستروژن آلومینیوم یک فرایند چندمرحله‌ای شامل عبوردادن آلیاژهای مختلف این فلز از داخل قالب اکسترود آلومینیوم است. در طی این فرایند آلیاژهای آلومینیوم به شکل‌ها و پروفیل‌های پیچیده تبدیل می‌شود. این مراحل منجر به پروفیل‌های آلومینیومی اکسترود شده با کیفیت بالا، خواص مکانیکی عالی و پرداخت سطحی می‌شود که آن‌ها را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، مناسب می‌کند. در ادامه یک نمای کلی از مراحل فرایند اکستروژن به شما ارائه می‌دهیم:

1. تولید بیلت

مراحل فرایند اکستروژن آلومینیوم با تولید بیلت‌های آلومینیومی شروع می‌شود که استوانه‌های جامد از آلیاژ آلومینیوم هستند. این بیلت‌ها از طریق ریخته گری پیوسته آلومینیوم ساخته می‌شوند. این بیلت‌ها با حرارت دادن آلیاژهای آلومینیوم و سپس ریخته‌گری آن‌ها به شکل‌های گرد یا مستطیل ایجاد می‌شوند.

2. گرمایش بیلت

بیلت آلومینیومی در دمایی بین 350 الی 500 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود تا نرم شود و برای عبور از قالب آلومینیوم و فرایند اکستروژن انعطاف‌پذیرتر شود. زمان و درجه حرارت به ترکیب آلیاژ و اندازه بیلت بستگی دارد.

3. قالب اکسترود آلومینیوم؛ آماده‌سازی قالب

قالبی که شکل پروفیل اکسترود شده را تعیین می‌کند، بادقت طراحی و برای این فرایند آماده می‌شود. قالب اکسترود آلومینیوم معمولاً از فولاد با استحکام بالا ساخته می‌شود و از یک صفحه قالب، صفحه پشتی  و اجزای نگهدارنده تشکیل شده است.

4. فرایند اکستروژن

بیلت گرم شده بارگذاری می‌شود و توسط یک پیستون با فشار از دهانه قالب عبور می‌کند. مواد در حین عبور از قالب اکسترود آلومینیوم شکل دهانه قالب را به خود می‌گیرد و در نتیجه پروفیل پیوسته با هندسه موردنظر ایجاد می‌شود.

5. خنک‌ سازی و کشش

پس از اکستروژن، پروفیل آلومینیومی با استفاده از ترکیب آب و فشار هوا خنک می‌شود تا مواد سخت شود و تنش‌های داخلی آن کاهش یابد. کشش پروفیل خواص مکانیکی و دقت ابعادی آن را بهبود می‌بخشد.

6. برش به طول

پروفیل اکسترود شده با استفاده از تجهیزات تخصصی برش به طول موردنظر بریده می‌شود. این مرحله از مراحل فرایند اکستروژن آلومینیوم برای اندازه‌گیری و شکل سفارشی را برای برنامه‌های مختلف فراهم می‌کند.

7. عملیات سطحی

پروفیل آلومینیوم اکسترود شده ممکن است تحت پردازش‌های سطحی مختلفی قرار بگیرد تا ظاهر و مقاومت آن در برابر خوردگی بهبود یابد. این پردازش‌ها می‌تواند شامل آنودایز، پوشش پودری، رنگ‌آمیزی یا سایر تکنیک‌های تکمیلی باشد.

8. کنترل کیفیت

در نهایت، پروفیل‌های اکسترود شده تحت بررسی‌های کنترل کیفیت قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که مشخصات و استانداردهای موردنیاز برای خواص مکانیکی، دقت ابعادی و پرداخت سطح را برآورده می‌کنند.

جمع‌بندی

قالب اکسترود آلومینیوم یک روش ساخت بسیار متنوع و کارآمد است که امکان تولید پروفیل‌های آلومینیومی پیچیده با کیفیت بالا را فراهم می‌کند. پروفیل‌های آلومینیومی اکسترود شده دارای خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی حرارتی خوبی هستند که آن‌ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند.

مزایای بی‌شمار انواع اکستروژن آلومینیوم آن را به گزینه‌ای ایده‌ال برای کاربردهای مختلف در صنایع گوناگون تبدیل می‌کند. مراحل فرایند اکستروژن آلومینیوم به استفاده گسترده از آلومینیوم در تولیدات مدرن کمک می‌کند. تطبیق‌پذیری فرایند اکستروژن و استفاده از قالب‌های دقیق، سازندگان را قادر می‌سازد تا پروفیل‌های آلومینیومی پیچیده و باکیفیتی ساخته شود که نیازهای خاص صنایع را برآورده می‌کند.

در این مقاله کوشیدیم اطلاعات لازم درمورد قالب اکسترود آلومینیوم را به شما عزیزان ارائه دهیم. نورد پارس تنها شرکتی است که موفق به تولید ورق نازک آلومینیومی با آلیاژهای 8011 و 1050 در ابعاد و ضخامت‌های مختلف شده است. ما با چندین سال تجربه در صنعت نورد آلومینیوم، محصولاتی باکیفیت و مطابق با استانداردهای جهانی را به بازارهای ملی و بین‌المللی عرضه کرده‌ایم. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره خرید از طریق بخش تماس با ما، با ما در ارتباط باشید.