Aluminiumextrusion: Eine umfassende Erklärung

„Beim Aluminiumextrusionsverfahren werden Aluminiumlegierungen in Teile oder Produkte mit einem bestimmten Querschnittsprofil für verschiedene Anwendungen umgewandelt und bieten außergewöhnliche Designflexibilität, ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht sowie ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.“ 

Aluminium ist nach Stahl das am zweithäufigsten verwendete Material in der Fertigung. Aluminiumprodukte sind überall zu finden, von Küchengeschirr bis hin zu Kraftfahrzeugen und Flugzeugen. Aluminium ist aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Duktilität, Bearbeitbarkeit und vieler anderer vorteilhafter Eigenschaften ein beliebtes Material. Aluminium-Extrusion ist eines der am häufigsten angewandten Herstellungsverfahren, um die gewünschten Querschnittsprofile zu erzeugen, indem das erhitzte Rohaluminium in eine Extrusionsdüse geleitet wird. 

Das Rohaluminium wird durch eine Aluminium-Extrusionsdüse. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht eine bessere Materialausnutzung, die Herstellung komplexer Querschnitte, glatter Oberflächen und konsistenter Abmessungen. 

Am Ende des Artikels erhalten Sie umfassende Ideen über die Aluminiumextrusion, den Extrusionsprozess, Aluminiumlegierungen für die Extrusion und gemeinsame Aluminium extrudiert Produkte.

Was ist Aluminium-Extrusion?

Die kommerzielle Erfindung der Aluminiumextrusionsherstellung kann bis ins Jahr 1886 zurückverfolgt werden. Die grundlegenden Prinzipien der Extrusion wurden jedoch erstmals 1797 erörtert (Joseph Bramah). Damals wurde eine mechanische Presse zum Formen der Rohre verwendet. QuelleDarüber hinaus schreitet die Weiterentwicklung bis heute kontinuierlich voran; neue Techniken, Werkzeuge und Präzisionsfähigkeiten werden im Laufe der Zeit in die Technologie integriert. (Weiterlesen:Aluminiumextrusion erklärt: Werkzeuge und Prozesse)

Extrusion ist der Herstellungsprozess, bei dem Voll-, Hohl-, Halbhohl- und Sonderprofile aus Aluminiumlegierungen hergestellt werden. Dabei werden die erhitzten Aluminiumbarren oder -stangen (400-480°C) mit dem Stanzkolben, der das Material in die Matrize zwingt und es je nach Matrizengeometrie dauerhaft in die gewünschten Teile verformt. Daher sind Matrizendesign und -konstruktion für den Prozess von entscheidender Bedeutung.

Mechanismus der Aluminiumextrusion

Darüber hinaus gibt es zwei Arten der Aluminiumextrusion: Direktextrusion und indirekte Extrusion.

1. Direkte Aluminiumextrusion

Das direkte Strangpressen von Aluminiumbarren erfolgt in einem stationären Behälter, in den die Rohbarren gelegt werden. Anschließend übt ein Hydraulikzylinder die nötige Kraft aus, um den Barren durch eine stationäre Matrize am gegenüberliegenden Ende des Behälters zu drücken.

Der Block bewegt sich relativ zum stationären Behälter und erfordert eine höhere Kraft, um die Reibung zwischen dem Materialfluss und der Matrizenoberfläche auszugleichen. Darüber hinaus eignet sich die Direktextrusion für lange und durchgehende Profile.

2. Indirekte Aluminiumextrusion

Direkter und indirekter Extrusionsprozess

Beim indirekten Aluminium-Extrusionsverfahren tDer Stößel drückt den Behälter, während der Barren stationär bleibt, und drückt den Barren durch die Matrize. Darüber hinaus entsteht weniger Reibung, da der Barren nicht an den Behälterwänden entlang gleitet.

Anwendungen der Aluminiumextrusion

Die Verwendung von Aluminium-Strangpressteilen ist vielfältig und weit verbreitet, von Kühlkörpern über Elektronik bis hin zu Automobil- und Flugzeugteilen. Die Konsistenz und die kostengünstige Produktion großer Stückzahlen des Strangpressverfahrens machen es für mehrere kundenspezifische Aluminium-Strangpressanwendungen wertvoll.

Aluminium-Extrusionsprofile

Darüber hinaus können im Extrusionsverfahren ausgeprägte geometrische Profile erzeugt werden.

• Zylindrische Stangen
• Quadratische und rechteckige Formen
• Hohl- und Halbhohlrohre
• Klammern und L-, C- oder anders geformte Teile
• Benutzerdefinierte Profile

Schauen wir uns nun einige konkrete Aluminiumextrusionsanwendungen  in verschiedenen Bereichen eingesetzt;

Mehr lesen: Aluminium-Strangpressprofile

V-Nut vs. T-Nut Aluminium-Extrusion: Wichtige Unterschiede

1. Temperatur fällt

Kühlkörper werden in elektronischen Geräten oder industriellen Systemen verwendet, um die beim Betrieb entstehende Wärme abzuleiten. Die hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften von Aluminiumlegierungen, typischerweise 6061 und 6063, machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Kühlkörper-Aluminiumprofile.

Außerdem sind Aluminium-Strangpresskühlkörper kann auch bei geringer Dicke hohen thermischen Belastungen standhalten. Der Grund dafür ist, dass das Aluminium durch Extrusion fließt und sich dauerhaft verformt, was eine hohe Festigkeit ermöglicht.

2. Elektrische Bauteile

Eine weitere Verwendung von Aluminium-Strangpressteilen sind Komponenten für elektrische Instrumente oder Geräte. Einige gängige Beispiele sind Sammelschienen, LED-Leuchten und -Gehäuse, Gehäuse, Kabelkanäle, Batteriegehäuse und Strukturkomponenten für Solarpanelrahmen sind ebenfalls erhältlich.

3. Autoteile 

Das Extrusionsverfahren wird auch zur Herstellung robuster, langlebiger und leichter Fahrzeugkomponenten verwendet. Darüber hinaus sind extrudierte Autoteile mit verschiedenen Veredelungstechniken kompatibel, sodass die Oberflächeneigenschaften je nach Bedarf angepasst werden können. Einige Beispiele sind:

• Motorhalterungen
• Bumpers
• Rahmen & Dachreling
• Seitenaufprallschutz
• Antriebswellen
• Kühlerrohre
• Sitzschienen

4. Extrudierte Vorrichtungen

Das Aluminium-Extrusionsverfahren ermöglicht die Herstellung komplexer Querschnittsprofile und eignet sich daher ideal für kundenspezifische Leuchtendesigns. Daher bietet Aluminium eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit für Innen- und Außenleuchten. Für eine hervorragende Korrosions- und Verschleißfestigkeit kann auch eine Veredelung wie Eloxieren oder Pulverbeschichten angewendet werden. Einige Beispiele sind die Metallleuchten für Regalsysteme, Lichtschienen, Vorhangfassadensysteme sowie Fenster und Rahmentüren.

Häufig verwendete Aluminiumsorten für die Extrusion

Welche Aluminiumsorte eignet sich am besten zum Extrudieren? Das hängt von den erforderlichen Eigenschaften der endgültigen extrudierten Teile ab. Eine bestimmte Legierungszusammensetzung mit reinem Aluminium ergibt mehrere Aluminiumsorten, die mit Stahlmatrizen extrudiert werden können.

• 1000 Serie: Diese Güten sind nicht wärmebehandelbar und weisen eine ausgezeichnete elektrische/thermische Leitfähigkeit, aber eine relativ geringe Festigkeit auf.
• 6000 Serie: Die Zusammensetzung enthält Silikon, Magnesium und reines Aluminium. Legierungen der 6000er-Reihe wie 6060, 6101, 6063 und 6005A bieten hervorragende Extrudierbarkeit, mittlere oder hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• 7000 Serie: Diese Güten enthalten zusätzliches Zink und sind daher korrosionsbeständiger als die Güten der 6000er-Serie, z. B. 7180.

Darüber hinaus müssen Sie bei der Auswahl der geeigneten Extrusionsqualität verschiedene Faktoren berücksichtigen, wie etwa Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, gewünschte Oberflächenqualität, Extrudierbarkeit, Wärmebehandlungsanforderungen, Kosten usw.

Tabelle: Anwendung und empfohlene Legierungen 

Courtesy: Extrusionswerkzeuge

Mehr lesen:2020 vs. 2040 vs. 8020 Aluminium-Extrusion: Unterschiede erklärt

Was sind die Vorteile der Aluminiumextrusion?

Das Extrudieren bietet bei der Herstellung unterschiedlicher Aluminiumprofile zahlreiche Vorteile, darunter Präzision, Oberflächengüte, Kosteneffizienz, Festigkeit und mehr. 

• Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
• Stoß- und stoßfest  
• Einfache Anpassung der Matrize 
• Komplexe Aluminiumteile
• Cst-effektiv für mittlere bis hohe Produktion
• Anpassung von Eigenschaften wie Dichte und Porosität 
• Hervorragende Kontrolle über Temperatur und Druck
• Glatte extrudierte Oberflächen

Was sind die Nachteile der Aluminiumextrusion

Wie bei jedem anderen Fertigungsverfahren gibt es auch beim Extrudieren Einschränkungen, wie z. B. die Kosten für die Vorabformung, Formbeschränkungen und thermische Effekte. Die Wärmeausdehnung von Aluminiumbarren kann zu Maßfehlern in den extrudierten Produkten führen. Daher ist es für Teile, die komplexe dreidimensionale Formen erfordern, weniger effektiv.

• Die hohen Anschaffungskosten für Matrizen und Werkzeuge 
• Wärmeempfindlichkeit
• Risiko einer hohen Oberflächenporosität 

Wir liefern fertige Aluminium-Strangpresskomponenten

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Summieren

Aluminiumextrusionen können unterschiedliche Formen, Geometrien oder Komponenten erzeugen. Entsprechend den erforderlichen Spezifikationen können geeignete Güten aus einer umfangreichen Legierungsauswahl ausgewählt werden. Um die gewünschte Qualität und Genauigkeit zu erreichen, müssen jedoch mehrere Faktoren wie Temperatur- und Druckkontrolle berücksichtigt werden. Darüber hinaus wirken sich auch Matrizendesign und -material auf das Ergebnis der extrudierten Komponenten aus. Insgesamt sind die richtigen Verarbeitungsparameter und Werkzeuge entscheidend für den Erfolg jedes Extrusionsprojekts.

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert die Aluminiumextrusion?

Beim Aluminiumextrusionsverfahren werden Profile mit gleichbleibendem Querschnitt geformt, indem das erhitzte Aluminium durch eine Matrize gepresst wird.

Kann ich durch Extrusion Hohlprofile herstellen?

Ja, Hohlprofile können durch Aluminiumextrusion hergestellt werden. Dies wird durch die Verwendung einer Matrize mit einem Dorn erreicht, der im extrudierten Profil einen inneren Hohlraum erzeugt.

Welche Aluminiumlegierungen gibt es zum Extrudieren?

Dies sind die Legierungen zum Extrudieren: 1060, 1100, 2014, 2024, 3003, 5083, 5086, 6061, 6063, 6101, 6351, 7075 und 7178.

Was sind Beispiele für stranggepresste Aluminiumprofile?

Beispiele für stranggepresste Aluminiumprofile sind Rohre und Leitungen, architektonische Formen, Flugzeugkomponenten, Strukturformen, elektrische Sammelschienen, Kühlkörper, Autoteile usw.