1. Característiques dels materials d'extrusió de precisió especials d'alumini i aliatge d'alumini
Aquest tipus de producte té una forma especial, un gruix de paret prim, un pes unitari lleuger i uns requisits de tolerància molt estrictes. Aquests productes se solen anomenar perfils (canonades) de precisió (o ultraprecisió) d'aliatge d'alumini, i la tecnologia per produir aquests productes s'anomena extrusió de precisió (o ultraprecisió).
Les principals característiques de les extrusions de precisió especial (o ultraprecisió) d'aliatge d'alumini són:
(1) Hi ha moltes varietats, lots petits, i la majoria són materials d'extrusió per a propòsits especials, que s'utilitzen en gairebé tots els àmbits de la vida i tots els aspectes de la vida de les persones, incloent-hi tots els productes d'extrusió, com ara canonades, barres, perfils i cables, que impliquen diversos aliatges i estats. A causa de la seva petita secció transversal, gruix de paret prim, pes lleuger i lots petits, generalment no és fàcil organitzar la producció.
(2) Formes complicades i contorns especials, principalment perfils o canonades amb forma, planes, amples, alades, dentades i poroses. La superfície per unitat de volum és gran i la tecnologia de producció és difícil.
(3) Àmplia aplicació, rendiment especial i requisits funcionals. Per tal de complir els requisits d'ús del producte, es seleccionen molts estats d'aliatge, que cobreixen gairebé tots els aliatges des de la sèrie 1××× fins a la 8××× i desenes d'estats de tractament, amb un alt contingut tècnic.
(4) Aspecte exquisit i gruix de paret fina, generalment inferior a 0,5 mm, alguns fins i tot arriben a uns 0,1 mm, el pes per metre és només d'uns pocs grams a desenes de grams, però la longitud pot arribar a diversos metres o fins i tot centenars de metres.
5) Els requisits de precisió dimensional i tolerància geomètrica de la secció són molt estrictes. En general, les toleràncies dels perfils de precisió d'aliatge d'alumini petit són més del doble de estrictes que les toleràncies de grau especial de les normes JIS, GB i ASTM. La tolerància de gruix de paret dels perfils d'aliatge d'alumini de precisió general ha de ser d'entre ±0,04 mm i 0,07 mm, mentre que la tolerància de mida de secció dels perfils d'aliatge d'alumini d'ultraprecisió pot ser de fins a ±0,01 mm. Per exemple, el pes del perfil d'alumini de precisió utilitzat per al potenciòmetre és de 30 g/m i el rang de tolerància de la mida de la secció és de ±0,07 mm. La tolerància de mida de la secció transversal dels perfils d'alumini de precisió per a telers és de ±0,04 mm, la desviació de l'angle és inferior a 0,5° i el grau de flexió és de 0,83 × L. Un altre exemple és el tub pla ultraprim d'alta precisió per a automòbils, amb una amplada de 20 mm, una alçada d'1,7 mm, un gruix de paret de 0,17 ± 0,01 mm i 24 forats, que són perfils típics d'aliatge d'alumini d'ultraprecisió.
(6) Té un alt contingut tècnic i és molt difícil de produir, i té requisits especials per a equips d'extrusió, eines, palanques i processos de producció. La figura 1 és un exemple de la secció d'alguns perfils d'aliatge d'alumini de precisió petits.
2. Classificació dels materials d'extrusió de precisió especials d'aliatge d'alumini
Les extrusions d'aliatge d'alumini de precisió o ultraprecisió s'utilitzen àmpliament en instruments electrònics, equips de comunicació i ciència d'avantguarda, defensa nacional i indústria militar, instruments mecànics de precisió, equips de corrent feble, aeroespacial, indústria nuclear, energia i potència, submarins i vaixells, automòbils i eines de transport, equips mèdics, eines de maquinari, il·luminació, fotografia i aparells electrònics. En general, les extrusions d'aliatge d'alumini de precisió o ultraprecisió es poden dividir en dues categories segons les seves característiques d'aspecte: la primera categoria són els perfils de petites dimensions. Aquest tipus de perfil també s'anomena perfil ultrapetit o miniforma. La seva mida total sol ser de només uns pocs mil·límetres, el gruix mínim de la paret és inferior a 0,5 mm i el pes unitari és de diversos grams a desenes de grams per metre. A causa de la seva petita mida, normalment es requereixen toleràncies ajustades. Per exemple, la tolerància de les dimensions de la secció transversal és inferior a ±0,05 mm. A més, els requisits de rectitud i torsió dels productes extrudits també són molt estrictes.
L'altre tipus són els perfils que no són gaire petits en secció transversal però que requereixen toleràncies dimensionals molt estrictes, o perfils que tenen una forma de secció transversal complexa i un gruix de paret prim, tot i que la mida de la secció transversal és gran. La figura 2 mostra el tub de forma especial (alumini pur industrial) extrudit per una empresa japonesa en una premsa hidràulica horitzontal de 16,3 MN amb una matriu dividida especial per a un condensador d'aire condicionat per a automòbils. La dificultat de la conformació per extrusió d'aquest tipus de perfil no és menor que la del tipus anterior de perfil ultrapetit. Els perfils extrudits amb una mida de secció gran i requisits de tolerància molt estrictes no només requereixen tecnologia avançada de disseny de motlles, sinó que també requereixen una tecnologia de gestió estricta per a tot el procés de producció, des del producte en brut fins al producte acabat.
Des de principis dels anys vuitanta, a causa de l'aplicació pràctica de la tecnologia d'extrusió contínua Conform i el desenvolupament de la tecnologia industrial, l'extrusió de perfils petits i ultra petits s'ha desenvolupat ràpidament. Tanmateix, a causa de diverses raons, com ara les limitacions dels equips, els requisits de qualitat del producte i els avenços en la tecnologia d'extrusió, la producció de perfils petits en equips d'extrusió convencionals encara representa una gran proporció. La figura 2 mostra els perfils de precisió de l'extrusió de matrius dividides convencionals. La vida útil del motlle (especialment la resistència i la resistència al desgast del pont shunt i el nucli del motlle) i el flux de material durant l'extrusió esdevenen els principals factors que afecten la seva producció. Això es deu al fet que, en extrudir el perfil, la mida del nucli del motlle és petita i la forma és complexa, i la resistència i la resistència al desgast són factors importants que afecten la vida útil del motlle, la vida útil del motlle afecta directament el cost de producció. D'altra banda, molts perfils de precisió tenen parets primes i formes complexes, i el flux de materials durant el procés d'extrusió afecta directament la forma i la precisió dimensional dels perfils.
Per evitar que la pel·lícula d'òxid i l'oli de la superfície del toll penetrin al producte i garantir una qualitat uniforme i fiable del producte, el toll escalfat a la temperatura establerta es pot pelar abans de l'extrusió (anomenat pelat en calent) i després es pot introduir ràpidament al barril d'extrusió per a l'extrusió. Al mateix temps, la junta extrudida s'ha de mantenir neta per evitar que l'oli i la brutícia s'adhereixin a la junta durant el procés d'eliminació de l'excés de pressió després d'una extrusió i la instal·lació de la junta a la següent extrusió.
Segons la precisió dimensional de la secció i la tolerància de forma i posició, l'extrusió d'aliatge d'alumini de precisió especial es pot dividir en perfils d'aliatge d'alumini de precisió especial i perfils d'aliatge d'alumini petits (miniatura) d'ultra alta precisió. En general, la seva precisió supera l'estàndard nacional (com ara GB, JIS, ASTM, etc.). L'ultra alta precisió s'anomena perfil d'aliatge d'alumini de precisió especial, per exemple, la tolerància dimensional és superior a ±0,1 mm, la tolerància del gruix de la paret de la superfície trencada és de ±0,05 mm ~ ±0,03 mm per a perfils i canonades.
Quan la seva precisió és més del doble de la precisió ultraalta estàndard nacional, s'anomena perfil d'aliatge d'alumini de precisió ultraalta petita (miniatura), com ara una tolerància de forma de ±0,09 mm, una tolerància de gruix de paret de ±0,03 mm ~ ±0,01 mm per a un perfil o canonada petita (miniatura).
3. Perspectives de desenvolupament de materials d'extrusió de precisió especials d'alumini i aliatges d'alumini
El 2017, la producció i les vendes de materials de processament d'alumini al món van superar les 6.000 kt/a, de les quals la producció i les vendes de materials d'extrusió d'alumini i aliatges d'alumini van superar les 25.000 kt/a, cosa que representa més del 40% de la producció i les vendes totals d'alumini. Les barres mitjanes extruïdes d'alumini van representar el 90%, de les quals els perfils i barres generals i els perfils d'edificació civil de mida petita i mitjana van representar més del 80% de la barra, els perfils grans i mitjans i els perfils i barres especials especials van representar només al voltant del 15%. La canonada representa aproximadament el 8% del material extrudit d'aliatge d'alumini, mentre que la canonada conformada i la canonada especial especial representen només al voltant del 20% de la canonada. Es pot veure de l'anterior que la major producció i vendes de materials d'extrusió d'alumini i aliatges d'alumini i els més utilitzats són els perfils d'edificació civil de mida petita i mitjana, els perfils generals i les barres i canonades. I els perfils, barres i canonades especials només representen al voltant del 15%, les principals característiques d'aquests productes són: amb funcions o rendiment especials; Dedicat a un propòsit particular; Tenir una mida d'especificació gran o petita; Amb una precisió dimensional o requisits de superfície extremadament alts. Per tant, la varietat és més gran i el lot és menor, la necessitat d'augmentar els processos especials o afegir alguns equips i eines especials, la producció és difícil i el contingut tècnic és alt, el cost de producció augmenta i el valor afegit augmenta.
Amb el progrés de la ciència i la tecnologia i la millora contínua del nivell de vida de les persones, s'han plantejat requisits cada cop més alts per a la producció, la qualitat i la varietat de productes d'extrusió d'alumini i aliatges d'alumini, especialment en els darrers anys, l'aparició de la personalització del producte ha promogut el desenvolupament de perfils i canonades especials amb característiques personalitzades i usos específics.
Els perfils d'ultraprecisió s'utilitzen àmpliament en instruments electrònics, comunicacions, equips de correus i telecomunicacions, maquinària de precisió, instruments de precisió, equips de corrent feble, aeroespacial, submarins i vaixells nuclears, indústria de l'automoció i altres camps de peces de paret prima i mida de secció petita i molt precises. Normalment, els requisits de tolerància són molt estrictes, per exemple, la tolerància de mida del contorn de la secció és inferior a ±0,10 mm, la tolerància de gruix de la paret és inferior a ±0,05 mm. A més, la planitud, la torsió i altres toleràncies de forma i posició dels productes extrudits també són molt estrictes. A més, en el procés d'extrusió de perfils especials d'aliatge d'alumini d'ultraprecisió petits, l'equip, el motlle i el procés tenen requisits molt estrictes. A causa del ràpid desenvolupament de la indústria moderna, la defensa nacional d'avantguarda i la investigació científica i altres iniciatives, així com la millora del grau de personalització, el nombre, la varietat i la qualitat dels perfils d'ultraprecisió petits són cada cop més elevats, tot i que en els darrers anys s'ha desenvolupat i produït una gran quantitat de perfils d'aliatge d'alumini d'ultraprecisió petits d'alta qualitat, però encara no poden satisfer les necessitats del mercat. En particular, encara hi ha una gran bretxa entre la tecnologia i els equips nacionals per a la producció de perfils d'aliatge d'alumini d'ultraprecisió petits i el nivell avançat internacional, que no poden satisfer la demanda del mercat nacional i exterior i s'han de posar al dia.
4. Conclusió
L'extrusió de precisió especial d'alumini i aliatges d'alumini (perfils i canonades) és un tipus de forma complexa, gruix de paret prim, tolerància dimensional i requisits de precisió de forma i posició molt exigents, alt contingut tècnic, producció difícil de materials d'alta qualitat, és un material clau indispensable per a l'economia nacional i la defensa nacional, una gamma d'usos molt àmplia i perspectives de desenvolupament prometedores d'aquest material. La producció d'aquest producte té requisits especials per a palanquilla, eines i equips d'extrusió i procés d'extrusió, i s'han de resoldre una sèrie de problemes tècnics clau per obtenir productes excel·lents en lots.
Editat per May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicació: 07 d'abril de 2024
