1. Karakteristike specijalnih preciznih ekstruzijskih materijala od aluminija i aluminijskih legura
Ova vrsta proizvoda ima poseban oblik, tanku stijenku, malu jediničnu težinu i vrlo stroge zahtjeve tolerancije. Takvi se proizvodi obično nazivaju precizni (ili ultraprecizni) profili (cijevi) od aluminijskih legura, a tehnologija za proizvodnju takvih proizvoda naziva se precizna (ili ultraprecizna) ekstruzija.
Glavne značajke preciznih (ili ultrapreciznih) ekstruzija od aluminijskih legura su:
(1) Postoje mnoge vrste, male serije, a većina njih su materijali za ekstruziju posebne namjene, koji se koriste u gotovo svim područjima života i svim aspektima života ljudi, uključujući sve proizvode za ekstruziju, kao što su cijevi, šipke, profili i žice, koji uključuju različite legure i stanja. Zbog malog presjeka, tanke debljine stijenke, male težine i malih serija, općenito nije lako organizirati proizvodnju.
(2) Složeni oblici i posebne konture, uglavnom oblikovani, ravni, široki, krilati, nazubljeni, porozni profili ili cijevi. Površina po jedinici volumena je velika, a tehnologija proizvodnje je teška.
(3) Široka primjena, posebne performanse i funkcionalni zahtjevi. Kako bi se zadovoljili zahtjevi upotrebe proizvoda, odabrana su mnoga stanja legura, koja pokrivaju gotovo sve legure od serije 1××× do 8××× i desetke stanja obrade, s visokim tehničkim sadržajem.
(4) Izvrstan izgled i tanka debljina stijenke, općenito manja od 0,5 mm, neke čak dosežu i oko 0,1 mm, težina po metru je samo nekoliko grama do desetaka grama, ali duljina može doseći nekoliko metara, ili čak stotina metara.
5) Zahtjevi za dimenzijsku točnost i geometrijsku toleranciju profila su vrlo strogi. Općenito govoreći, tolerancije preciznih profila od malih aluminijskih legura više su nego dvostruko strože od tolerancija posebnih stupnjeva u standardima JIS, GB i ASTM. Tolerancija debljine stijenke općih preciznih profila od aluminijskih legura mora biti između ±0,04 mm i 0,07 mm, dok tolerancija veličine profila ultra preciznih profila od aluminijskih legura može biti i do ±0,01 mm. Na primjer, težina preciznog aluminijskog profila koji se koristi za potenciometar je 30 g/m, a raspon tolerancije veličine profila je ±0,07 mm. Tolerancija veličine poprečnog presjeka preciznih aluminijskih profila za tkalačke stanove je ±0,04 mm, odstupanje kuta je manje od 0,5°, a stupanj savijanja je 0,83×L. Drugi primjer je visokoprecizna ultratanka ravna cijev za automobile, širine 20 mm, visine 1,7 mm, debljine stijenke 0,17 ± 0,01 mm i 24 rupe, što su tipični ultraprecizni profili od aluminijske legure.
(6) Ima visok tehnički sadržaj i vrlo ga je teško proizvesti, te ima posebne zahtjeve za opremu za ekstruziju, alate, gredice i proizvodne procese. Slika 1 je primjer presjeka nekih malih preciznih profila od aluminijske legure.
2. Klasifikacija specijalnih preciznih ekstruzijskih materijala od aluminijskih legura
Precizni ili ultraprecizni ekstrudirani profili od aluminijskih legura široko se koriste u elektroničkim instrumentima, komunikacijskoj opremi i najsuvremenijoj znanosti, nacionalnoj obrambenoj i vojnoj industriji, preciznim mehaničkim instrumentima, opremi slabe struje, zrakoplovnoj i nuklearnoj industriji, energetici i pogonu, podmornicama i brodovima, automobilima i transportnim alatima, medicinskoj opremi, hardverskim alatima, rasvjeti, fotografiji i elektroničkim uređajima. Općenito govoreći, precizni ili ultraprecizni ekstrudirani profili od aluminijskih legura mogu se podijeliti u dvije kategorije prema svojim vanjskim karakteristikama: prva kategorija su profili malih dimenzija. Ova vrsta profila naziva se i ultra-mali profil ili mini-oblik. Njegova ukupna veličina obično je samo nekoliko milimetara, minimalna debljina stijenke je manja od 0,5 mm, a jedinična težina je od nekoliko grama do desetaka grama po metru. Zbog njihove male veličine, obično su potrebne uske tolerancije. Na primjer, tolerancija dimenzija presjeka je manja od ±0,05 mm. Osim toga, zahtjevi za ravnost i torziju ekstrudiranih proizvoda također su vrlo strogi.
Druga vrsta su profili koji nisu jako mali po presjeku, ali zahtijevaju vrlo stroge dimenzijske tolerancije ili profili koji imaju složen oblik presjeka i tanku debljinu stijenke iako je presjek velik. Slika 2 prikazuje posebno oblikovanu cijev (industrijski čisti aluminij) koju je japanska tvrtka ekstrudirala na horizontalnoj hidrauličnoj preši od 16,3 MN sa posebnim razdjelnim kalupom za kondenzator automobilskog klima uređaja. Teškoća ekstruzijskog oblikovanja ove vrste profila nije ništa manja od one kod prethodne vrste ultra-malog profila. Ekstrudirani profili s velikom veličinom presjeka i vrlo strogim zahtjevima za tolerancije ne samo da zahtijevaju naprednu tehnologiju dizajna kalupa, već i strogu tehnologiju upravljanja za cijeli proizvodni proces od praznog do gotovog proizvoda.
Od ranih 1980-ih, zbog praktične primjene Conform tehnologije kontinuirane ekstruzije i razvoja industrijske tehnologije, ekstruzija malih i ultra malih profila se brzo razvijala. Međutim, zbog različitih razloga kao što su ograničenja opreme, zahtjevi za kvalitetom proizvoda i napredak u tehnologiji ekstruzije, proizvodnja malih profila na konvencionalnoj opremi za ekstruziju i dalje čini veliki udio. Slika 2 prikazuje precizne profile ekstruzije konvencionalnih razdvojenih matrica. Vijek trajanja kalupa (posebno čvrstoća i otpornost na habanje spojnog mosta i jezgre kalupa) i protok materijala tijekom ekstruzije postaju glavni čimbenici koji utječu na njegovu proizvodnju. To je zato što je prilikom ekstruzije profila veličina jezgre kalupa mala, a oblik složen, a čvrstoća i otpornost na habanje važni su čimbenici koji utječu na vijek trajanja kalupa, a vijek trajanja kalupa izravno utječe na troškove proizvodnje. S druge strane, mnogi precizni profili imaju tanke stijenke i složene oblike, a protok materijala tijekom procesa ekstruzije izravno utječe na oblik i dimenzijsku točnost profila.
Kako bi se spriječilo prodiranje oksidnog filma i ulja na površini gredice u proizvod te osigurala ujednačena i pouzdana kvaliteta proizvoda, gredica zagrijana na zadanu temperaturu može se oguliti prije ekstruzije (tzv. vruće ljuštenje), a zatim brzo staviti u cijev za ekstruziju radi ekstruzije. Istovremeno, ekstrudirana brtva treba se održavati čistom kako bi se spriječilo prianjanje ulja i prljavštine na brtvu tijekom procesa uklanjanja viška tlaka nakon jedne ekstruzije i postavljanja brtve u sljedeću ekstruziju.
Prema dimenzijskoj točnosti presjeka te toleranciji oblika i položaja, specijalna precizna ekstruzija aluminijske legure može se podijeliti na specijalne precizne profile od aluminijske legure i male (minijaturne) ultra-visoko precizne profile od aluminijske legure. Općenito, njihova točnost premašuje nacionalne standarde (kao što su GB, JIS, ASTM itd.). Ultra-visoka preciznost naziva se profili od aluminijske legure specijalne preciznosti, na primjer, dimenzijska tolerancija je iznad ±0,1 mm, tolerancija debljine stijenke slomljene površine je unutar ±0,05 mm ~ ±0,03 mm za profile i cijevi.
Kada je njegova točnost više nego dvostruko veća od nacionalnog standarda ultra visoke preciznosti, naziva se mali (minijaturni) profil ultra visoke preciznosti od aluminijske legure, kao što je tolerancija oblika od ±0,09 mm, tolerancija debljine stijenke od ±0,03 mm do ±0,01 mm za mali (minijaturni) profil ili cijev.
3. Razvojne perspektive preciznih ekstruzijskih materijala od aluminija i aluminijskih legura
U 2017. godini, proizvodnja i prodaja materijala za obradu aluminija u svijetu premašila je 6000 kt/god., od čega je proizvodnja i prodaja ekstruzijskih materijala od aluminija i aluminijskih legura premašila 25000 kt/god., što čini više od 40% ukupne proizvodnje i prodaje aluminija. Aluminijske ekstrudirane srednje šipke činile su 90%, od čega opći profili i šipke te mali i srednji građevinski profili činili su više od 80% šipki, veliki i srednji profili te posebni posebni profili i šipke činili su samo oko 15%. Cijevi čine oko 8% ekstruzijskog materijala od aluminijskih legura, dok oblikovane cijevi i posebne posebne cijevi čine samo oko 20% cijevi. Iz navedenog se može vidjeti da su najveća proizvodnja i prodaja ekstruzijskih materijala od aluminija i aluminijskih legura i najčešće korišteni mali i srednji građevinski profili, opći profili i šipke te cijevi. A posebni profili, šipke i cijevi čine samo oko 15%, glavne karakteristike takvih proizvoda su: s posebnim funkcijama ili performansama; Namijenjeni su određenoj svrsi; S velikom ili malom specifikacijom veličine; S izuzetno visokom dimenzijskom točnošću ili zahtjevima za površinom. Stoga je raznolikost veća, a serija manja, potrebno je povećati posebne procese ili dodati posebnu opremu i alate, proizvodnja je teška, a tehnički sadržaj visok, troškovi proizvodnje se povećavaju, a dodana vrijednost se povećava.
S napretkom znanosti i tehnologije te kontinuiranim poboljšanjem životnog standarda ljudi, postavljeni su sve veći zahtjevi za proizvodnju, kvalitetu i raznolikost proizvoda od aluminija i aluminijskih legura, posebno posljednjih godina, pojava personalizacije proizvoda potaknula je razvoj posebnih profila i cijevi s personaliziranim karakteristikama i specifičnim namjenama.
Ultraprecizni profili se široko koriste u elektroničkim instrumentima, komunikacijama, poštanskoj i telekomunikacijskoj opremi, preciznim strojevima, preciznim instrumentima, opremi slabe struje, zrakoplovstvu, nuklearnim podmornicama i brodovima, automobilskoj industriji i drugim područjima malih, tankostijenih, presjeka vrlo preciznih dijelova. Obično su zahtjevi za tolerancijom vrlo strogi, na primjer, tolerancija veličine obrisa presjeka je manja od ±0,10 mm, tolerancija debljine stijenke je manja od ±0,05 mm. Osim toga, tolerancije ravnosti, uvijanja i drugih oblika i položaja ekstrudiranih proizvoda također su vrlo stroge. Osim toga, u procesu ekstruzije posebnih malih ultrapreciznih profila od aluminijske legure, oprema, kalup, proces su vrlo strogi zahtjevi. Zbog brzog razvoja moderne industrije, naprednih nacionalnih obrambenih i znanstvenih istraživanja te drugih pothvata te poboljšanja stupnja personalizacije, broj, raznolikost i kvaliteta malih ultrapreciznih profila sve su veći. Iako je posljednjih godina razvijeno i proizvedeno mnogo visokokvalitetnih malih ultrapreciznih profila od aluminijskih legura, oni još uvijek ne mogu zadovoljiti potrebe tržišta. Posebno, još uvijek postoji veliki jaz između domaće tehnologije i opreme za proizvodnju malih ultrapreciznih profila od aluminijskih legura i međunarodne napredne razine, koja ne može zadovoljiti potražnju domaćeg i stranog tržišta te se mora sustići.
4. Zaključak
Specijalna precizna ekstruzija aluminija i aluminijskih legura (profili i cijevi) složenog je oblika, s tankom debljinom stijenke, vrlo zahtjevnim dimenzijskim tolerancijama i točnošću oblika i položaja. Visok tehnički sadržaj, teška proizvodnja visokokvalitetnih, finih materijala, nezamjenjiv je ključni materijal za nacionalno gospodarstvo i nacionalnu obranu. Raspon upotrebe je vrlo širok, a izgledi za razvoj materijala obećavaju. Proizvodnja ovog proizvoda ima posebne zahtjeve za gredice, alate, opremu za ekstruziju i proces ekstruzije, te se mora riješiti niz ključnih tehničkih problema kako bi se dobili izvrsni proizvodi u serijama.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 07.04.2024.
