Алюмінієва екструзійна матриця

Незалежно від того, новачок ви в екструзії алюмінію чи досвідчений дизайнер екструзії, розуміння того, як екструзійні штампи призначені для створення різних форм профілю та як ці відмінності впливають на витрати на виробництво штампів, має вирішальне значення.

Що таке екструзійна матриця?

Екструзійна матриця — це, по суті, товста кругла сталева пластина з одним або кількома отворами, які використовуються для формування бажаної форми. Зазвичай вони виготовляються з інструментальної сталі H-13 і піддаються термічній обробці, щоб витримувати тиск і тепло, що утворюються при проходженні гарячого алюмінію через матрицю.

Алюміній може здатися м'яким, але насправді потрібен величезний тиск, щоб проштовхнути тверду алюмінієву заготовку через атласну пористу матрицю для створення бажаної форми.

Наприклад, для проштовхування алюмінієвої заготовки через 8-дюймовий (близько 20 см) прес вимагає зусилля 100 000-125 000 фунтів на квадратний дюйм.

Щоб уявити це в перспективі, насадка для автомийки високого тиску розпилює воду зі швидкістю близько 2, 500 фунтів на квадратний дюйм, а підвищення тиску до 5, 000 фунтів на квадратний дюйм може зруйнувати цеглу на будівлі.

Категорії профілів штампів

У той час як екструзія алюмінію може створювати багато форм, використовувані штампи поділяються на три категорії: тверді штампи, напівпорожнисті штампи та порожнисті штампи.

Суцільні штампи

Суцільні штампи використовуються для створення остаточних форм без закритих пустот або отворів, таких як стрижні, балки, оркути. Як наслідок, вартість виробництва твердих штампів зазвичай нижча, ніж у інших типів штампів.

Зв'яжіться з нами зараз

Порожнисті плашки

Порожнисті штампи використовуються для виробництва профілів з однією або декількома порожнечами, таких як прості труби з однією порожнечею або складні профілі з кількома дрібними порожнечами.

Зв'яжіться з нами зараз

Через додаткові компоненти порожнисті штампи мають вищі витрати на матеріал і штампи, і, як правило, чим більше пустот, тим вища вартість.

Напівпорожнисті штампи

Напівпорожнисті штампи створюють профілі, близькі до порожнистих, з частково закритими порожнечами.

Зв'яжіться з нами зараз

Приклад співвідношення язичків

Суцільні штампи також можуть мати частково закриті порожнечі, але різниця полягає в співвідношенні між площею порожнечі і зазором в місці з'єднання між шпунтом і тілом матриці. Це співвідношення називається співвідношенням язика.

Співвідношення язичків у напівпорожнистих штампів вище, ніж у суцільних, що збільшує складність виготовлення і, отже, вартість.

Інструменти підтримки

Штампи вимагають надміцних опорних інструментів для забезпечення належного вирівнювання та безпеки під час обробки. Ключові допоміжні інструменти включають кільце матриці, опорну пластину, розпірну пластину та допоміжну розпірну пластину.

• Матричне кільце: Охоплює головку матриці, забезпечуючи підтримку та вирівнювання, щоб головка матриці залишалася в правильному положенні під час екструзії.
• Опорна пластина: підсилює матрицю, чинячи тиск заготовки, і зазвичай у два-три рази товща, ніж матриця.
• Розпірна пластина: забезпечує підтримку, вирівнювання та рівномірний розподіл тиску.
• Допоміжна розпірна пластина: використовується, коли набір матриць занадто короткий, збільшуючи довжину набору штампів, щоб відповідати вимогам.

Штампи для штампування

Процес екструзії алюмінію покладається на інструменти під тиском для контролю температури та проштовхування алюмінію через матрицю.

Компоненти матриці для ключового преса включають оправку, екструзійний блок, контейнер, вкладиш, повзунок матриці та підкову.

• Оправка: розширює діапазон руху інструменту для штампування та допомагає переміщати заготовку.
• Екструзійний блок: захищає оправку та рівномірно розподіляє тиск.
• Контейнер: Підтримує оптимальну температуру алюмінієвої заготовки.
• Вкладиш контейнера: зменшує знос і підвищує продуктивність.
• Повзунок матриці: підтримує прес і забезпечує вирівнювання.
• Підкова: Фіксує та вирівнює кільце матриці.

Правильне проектування та обслуговування інструменту мають вирішальне значення для оптимізації продуктивності екструзії та мінімізації часу простою.

Конструкція алюмінієвої екструзійної матриці

Ефективна конструкція штампу є ключовим аспектом процесу екструзії алюмінію, оскільки вона безпосередньо впливає на якість, ефективність та економічну ефективність.

На практиці процес проектування багато в чому залежить від досвіду та інтуїції дизайнера. Однак дизайнери завждивраховують кілька ключових принципів і прийомів в кожній конструкції матриці.

• Забезпечення рівномірного потоку матеріалу має вирішальне значення для підтримки якості екструзії та терміну служби штампа.
• Щоб зменшити дефекти, такі як турбулентність і деформація, потік матеріалу можна оптимізувати, регулюючи довжину підшипника штампа, довжину поверхні штампа та конструкцію каналу потоку.
• Більша довжина підшипника підходить для більш товстих ділянок, щоб уповільнити швидкість потоку, гарантуючи, що як товсті, так і тонкі ділянки течуть синхронно.
• Аналіз кінцевих елементів (FEA) може імітувати процес екструзії та допомогти виявити потенційні проблеми заздалегідь.
• Управління температурним режимом має вирішальне значення; Матриця повинна мати системи охолодження та обігріву для підтримки стабільних температур та запобігання дефектів, спричинених коливаннями температури.
• Поверхнева інженерія, така як азотування та хромування, може покращити зносостійкість і термін служби штампа, забезпечуючи плавний процес екструзії.
• Вибір таких матеріалів, як H13, які забезпечують чудову теплопровідність і зносостійкість, забезпечує тривалу роботу штампа.

У Chalco ми виробляємо власні штампи, а також закуповуємо штампи у незалежних виробників штампів.

Ми розробляємо інструменти підтримки дизайну для досягнення ефективної конструкції екструзійної матриці, правильних штампів для оптимізації ефективності виробництва та вивчаємо продуктивність штампів.

Ми постійно вдосконалюємо наші виробничі процеси, щоб зменшити ваші витрати, використовуючи такі методи:

• Моделювання матеріального потоку в штампах
• Інтеграція з системами автоматизованого проектування для розрахунку опору потоку на портах, прогину оправки та напруги в мережі
• Термічна обробка інструментальних сталей
• Поверхнева обробка штампів за допомогою таких методів, як азотування, азотування та цементація, хімічне осадження парами та осадження парами плазми.

Вартість екструзійної матриці з алюмінію

Складність матриці є ключовим фактором у визначенні вартості алюмінієвих профілів. Існують також певні обмеження щодо зниження цін за одиницю за рахунок збільшення кількості.

На вартість екструзійних штампів з алюмінію впливає кілька факторів, і слід враховувати наступні моменти:

• Ефективне проектування штампів і планування процесу мають вирішальне значення для зниження загальних витрат.
• Передові інструменти проектування, такі як функціональні нейронні мережі та CAD-системи, допомагають оптимізувати процес проектування, зменшуючи кількість помилок та переробок.
• Регулярне технічне обслуговування та ремонт матриці допомагають продовжити термін служби матриці та скоротити час простою та витрати, пов'язані з несправностями.
• Вибір матеріалу повинен збалансувати початкові витрати на виробництво, продуктивність і термін служби штампа.
• Високоякісні інструментальні сталі, такі як H13, хоча спочатку і дорожчі, економлять на простоях і витратах на технічне обслуговування в довгостроковій перспективі завдяки своїй чудовій зносостійкості та довговічності.
• Складність профілю збільшує витрати на штампування, складність виробничого процесу та витрати на обслуговування.
• Високі обсяги виробництва можуть зробити інвестиції в дорожчі штампові матеріали або процеси більш економічно ефективними, тим самим знижуючи вартість одиниці продукції.

Щоб збалансувати витрати та ефективність, виробники зазвичай використовують стратегії економії витрат, такі як:

• Використання стандартизованих профілів штампів, коли це можливо
• Оптимізація конструкції штампу для покращення потоку матеріалу та зменшення зносу
• Впровадження планів профілактичного обслуговування та переробки для продовження терміну служби штампів.

Виробники алюмінієвих екструзійних штампів

• Chalco: в основному пропонує алюмінієві вироби та виробництво екструзійних штампів, а також обладнання для обробки алюмінію.
• Hydro Extrusion North America: надає екструзійні штампи та послуги з формування алюмінію з кількома виробничими потужностями.
• Alcoa Corporation: світовий лідер у виробництві алюмінію, який також пропонує рішення для екструзійних штампів з алюмінію.
• Exlabesa Aluminium: Забезпечує алюмінієві екструзійні штампи та профілі, широко використовуються в різних галузях промисловості, включаючи будівництво та автомобілебудування.
• Franz A. Wagner GmbH: Спеціалізується на спеціальних алюмінієвих екструзійних штампах, які широко використовуються в різних галузях промисловості.
• SMS Group: пропонує екструзійні штампи з алюмінію та комплексні рішення для переробки алюмінію, один з провідних світових постачальників обладнання.

Обирайте Chalco за наші провідні в галузі технології та універсальні послуги, щоб без зусиль задовольнити ваші потреби в екструзії алюмінію. Натисніть тут, щоб зв'язатися з нами для отримання професійної підтримки! Контакт

Галузеві стандарти та найкращі практики

Дотримання галузевих стандартів і найкращих практик має вирішальне значення для забезпечення якості, безпеки та відповідності нормативним вимогам продукції.

Деякі з відомих організацій та асоціацій, відповідальних за встановлення цих керівних принципів для промисловості екструзії алюмінію, включають:

Рада алюмінієвих екструдерів

Європейська алюмінієва асоціація

Міжнародна організація зі стандартизації

ASTM International

Процес екструзії зазвичай включає в себе наступні етапи

• Попередній нагрів заготовки: алюмінієву заготовку (тверду циліндричну колоду) попередньо нагрівають до необхідної температури, зазвичай близько 700-930°F (370-500 °C), залежно від сплаву, щоб досягти необхідної пластичності для екструзії.
• Завантаження контейнера: Попередньо нагріта заготівля завантажується в нагріту ємність, яка є частиною екструзійного преса.
• Просування штампування: гідравлічний штампувальний прес застосовує величезний тиск, зазвичай від 1, 000 до 15, 000 тонн, змушуючи розм'якшений алюміній проходити через отвір матриці.
• Екструзія профілю: Коли алюміній проштовхується через матрицю, він набуває форми отвору матриці, формуючи бажаний профіль.
• Охолодження та обробка профілю: Екструдований профіль охолоджується повітрям або водою, а потім передається для подальшої обробки, такої як розтягування, механічна обробка та обробка поверхні.

Протягом усього процесу екструзії матриця відіграє вирішальну роль у підтримці точності розмірів, обробки поверхні та загальної якості продукції.

Такі фактори, як конструкція штампа, потік матеріалу та терморегулювання, значно впливають на якість та ефективність екструзії.

Як довго служать екструзійні штампи?

Конструкція профілю (наприклад, тонкі стінки, незбалансовані форми та виступаючі ніжки) може призвести до накопичення тепла та нерівномірного тиску, що є найбільшими факторами, що скорочують термін служби матриці.

Досвідчені конструктори екструзійних машин створюють відповідні матриці для контролю дисбалансу тепла та тиску та зменшення швидкості екструзії для продовження терміну служби штампа, але в кінцевому підсумку матриці необхідно замінити. На щастя, більшість екструзійних машин можутьвитримати витрати на заміну матриці.

Однак дизайнери повинні розуміти, які дизайнерські рішення матимуть найбільш значний вплив на початкові витрати штампів, перш ніж відправляти конструкції на машину для екструзії алюмінію.

Регулювання конструкції профілю, налаштувань допусків і матеріалів сплаву може заощадити тисячі доларів на витратах на штампування.

Технічне обслуговування та усунення несправностей

Належне технічне обслуговування та усунення несправностей алюмінієвих екструзійних штампів мають вирішальне значення для забезпечення стабільної роботи, максимізації терміну служби штампу та мінімізації часу простою.

Деякі поширені проблеми зі штампами та методи технічного обслуговування включають:

• З часом отвори штампів зношуються через високий тиск і температуру. Регулярний огляд і технічне обслуговування можуть продовжититермін служби.
• Подряпини та нарости на поверхні матриці можуть вплинути на якість профілю. Правильне очищення та обробка поверхні можуть пом'якшити ці проблеми.
• Нерівномірне нагрівання або охолодження може спричинити деформацію або нерівномірний потік матеріалу. Хороша система управління температурним режимом має важливе значення.
• Неправильне розташування або недостатня підтримка компонентів матриці може вплинути на точність розмірів і скоротити термін служби матриці, вимагаючи регулярного коригування вирівнювання.
• Комплексний план профілактичного обслуговування, що включає регулярні перевірки та очищення, може значно продовжити термін служби штампа та скоротити час простою.
• Передові діагностичні інструменти (такі як аналіз кінцевих елементів) допомагають виявити корінні причини та надати ефективні рішення.

Співпраця та комунікація

Успішні проекти з екструзії алюмінію зазвичай вимагають об'єднання зусиль різних зацікавлених сторін, включаючи дизайнерів штампів, виробників, екструдерів і кінцевих користувачів.

Ефективна комунікація та координація мають вирішальне значення для досягнення бажаних результатів.

Дизайнери: Дизайнери штампів відіграють вирішальну роль у перетворенні вимог до продукту в оптимізовані конструкції штампів, які відповідають цілям продуктивності, якості та вартості. Тісна співпраця з виробниками екструдерів і екструдерами забезпечує сумісність з існуючими процесами.

Виробники: Виробники штампів мають досвід у виготовленні штампів, виборі матеріалів і виробничих процесах. Вони гарантують, що конструкція виготовляється з дотриманням допусків і стандартів якості.

Екструдери: екструдери мають глибокі знання процесів екструзії, включаючи можливості преса, потреби в матриці та параметри процесу. Їх вхід гарантує, що матриця відповідає умовам екструзії та вимогам виробництва.

Кінцеві користувачі: Кінцеві користувачі надають ключову інформацію про вимоги до функцій, продуктивності та додатків, які повинні бути включені в дизайн і процес.

Відкрите спілкування та регулярний обмін інформацією між зацікавленими сторонами допомагають виявляти та вирішувати потенційні проблеми на ранніх етапах проекту.

Ця співпраця забезпечує успішне проектування та виробництво штампів, одночасно сприяючи постійному вдосконаленню та інноваціям у промисловості екструзії алюмінію.

Нові тенденції та майбутній розвиток подій

Індустрія екструзії алюмінію постійно розвивається, що обумовлено технологічним прогресом, змінами в ринковому попиті та прагненням підвищити ефективність, точність і термін служби штампа.

Деякі нові тенденції та майбутні розробки, що формують ландшафт технологій екструзії алюмінію, включають:

• Штучний інтелект і машинне навчання використовуються для оптимізації конструкції та процесів штампів, підвищуючи ефективність, зменшуючи відходи, прогнозуючи найкращі параметри екструзії та забезпечуючи прогнозоване технічне обслуговування.
• Незважаючи на те, що нові покриття постійно розробляються, з нашого досвіду, їх доцільність та економічна ефективність все ще потребують подальшої перевірки в більшості застосувань.
• Технології адитивного виробництва, такі як селективне лазерне плавлення (SLM), використовуються для створення складних дієгеометрій, покращуючи термоконтроль і підвищуючи ефективність виробництва.
• Передове програмне забезпечення для моделювання та технології моделювання широко застосовуються в проектуванні штампів, щоб допомогти передбачити матеріальний потік, теплову поведінку та оптимізувати ітерації дизайну, підвищуючи ефективність та економічну ефективність.
• Індустрія екструзії алюмінію впроваджує стійкі енергозберігаючі методи шляхом оптимізації конструкцій, вивчення альтернативних матеріалів і виробничих процесів, а також впровадження стратегій переробки та повторного використання.

Ці досягнення підштовхують екструзійну промисловість алюмінію до більш високої точності, ефективності та стійкості, задовольняючи зростаючі вимоги таких секторів, як автомобілебудування, аерокосмічна промисловість і будівництво.