Extrusion d'aluminium consiste à façonner la matière première en différentes formes et profils en la forçant dans la matrice. La matière s'écoule à travers la cavité de la matrice et se déforme en sortant d'un autre côté. Cependant, il existe des limites dans les formes qu'elle peut créer, qui doivent être prises en compte dans conception d'extrusion d'aluminium. Ces considérations sont liées aux caractéristiques de votre conception d'extrusion, au dimensionnement, à la compatibilité des matrices, à la limite pratique de la section transversale d'extrusion, etc.
Une conception d'extrusion parfaite garantit la fabricabilité, améliore la précision, réduit le coût et le temps de cycle et minimise le gaspillage de matériaux.
Commencer par le diamètre du cercle d'extrusion
Le diamètre circulaire de l'extrusion fait référence au diamètre d'un cercle dans lequel s'insère la plus grande partie de l'extrusion. Le choix de ce diamètre dépend de la taille de la matrice et de la machine qui peuvent l'accueillir.
Choisissez donc le diamètre circonscrit pour la conception de votre pièce avant de créer le profil et les autres fonctions. Si possible, optimisez votre dessin pour des valeurs de diamètre plus petites afin de réduire le coût et d'accélérer les cycles d'extrusion.
Diamètre circonscrit dans l'extrusion d'aluminium
De plus, vous pouvez demander le tableau de disponibilité à entreprises d'extrusion d'aluminium ou votre fabricant pour connaître leurs capacités.
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Épaisseur uniforme ou faible variation
Même s'il n'est pas toujours possible de conserver la même épaisseur pour chaque élément de la section transversale, essayez de les maintenir aussi proches que possible. En attendant, privilégiez l'uniformité si possible. La grande variation d'épaisseur entraîne une déformation excessive et une déchirure du matériau.
Le rapport d'épaisseur de deux parois adjacentes extrudées doit être inférieur à 2:1. Par conséquent, ajoutez une courbe dans les zones de transit où l'épaisseur augmente ou diminue.
Épaisseur dans la conception de l'extrusion d'aluminium
L'épaisseur uniforme de la paroi permet également aux pièces de durcir de manière uniforme après avoir été extrudées à partir de la matrice chauffée. En même temps, il existe une limite pour l'épaisseur minimale de la paroi en fonction de la forme et de la taille de l'extrusion d'aluminium.
Utilisez les fonctionnalités des nervures pour éviter les torsions
La fonction nervure permet de réduire les torsions du matériau lors de la déformation, c'est pourquoi il est nécessaire d'inclure des nervures pour les zones fines. Par conséquent, les rainures et les nervures dans la conception de l'extrusion d'aluminium stabilisent le processus de déformation.
Conception de nervures en extrusion d'aluminium
Joints dans la conception d'extrusions d'aluminium
Créer un produit unique à partir de plusieurs pièces en aluminium extrudé est une méthode clé pour former des pièces complexes. Si vous concevez de telles pièces, évitez les joints à friction. Le frottement peut influencer la force d'extrusion. Vous pouvez plutôt choisir des joints à vis, à boulonner, à clipser, etc. Ces types de joints offrent une résistance suffisante et n'affectent pas le processus d'extrusion.
Exemples d'assemblage par extrusion d'aluminium
Autres types de joints
- Joint de recouvrement
- Joint bout à bout
- Joint d'angle
- Assemblage en queue d'aronde
- Assemblage à rainure et languette
- Joint d'écharpe, etc.
Évitez les angles vifs et ajoutez des angles arrondis
Si votre conception présente des angles vifs dans l'interface avec une autre pièce, à l'extrémité des bords ou dans la fonction spéciale, remplacez-les par un angle simple et arrondi. Ainsi, la languette de la matrice peut facilement capturer la zone pendant le processus d'extrusion.
Coins en extrusion d'aluminium
Dans les pratiques de conception technique courantes, un coin arrondi avec un rayon de 0.5 à 1 mm est facile à extruder. De plus, les coins en forme d'os de chien sont également utilisés pour remplacer les coins pointus.
Rapport largeur/hauteur d'un canal
Le rapport largeur/hauteur des profilés en aluminium extrudé doit être d'environ 1:3, alors qu'il est acceptable jusqu'à 1:2 si la base présente une grande ouverture. Leurs rapports plus élevés (longueur/largeur de la base) rendent l'extrusion difficile, soit parce qu'ils ne sont pas adaptés au processus, soit parce qu'ils nécessitent des matrices personnalisées.
Canaux en extrusion d'aluminium
De plus, tenez compte de l’espace entre les brides des hauteurs de canal si vous devez fixer les boulons sur la base.
Calculs relatifs à la conception d'extrusions d'aluminium
La conception parfaite d'une extrusion d'aluminium implique plusieurs calculs mathématiques et la garantie de la résistance et des performances requises. Par exemple, les facteurs de sécurité, la contrainte de flexion, le poids par pied, etc.
- Poids/pied
Il s'agit du poids contenu dans un pied de section transversale d'extrusion. On utilise souvent des unités en livres ou en kg pour exprimer le poids. Par conséquent, un rapport plus élevé ralentit la vitesse d'extrusion.
- Facteur de sécurité
Il s'agit du rapport entre la force maximale qu'une pièce extrudée peut supporter et la force réelle pendant l'application (force requise pour les performances souhaitées). En règle générale, un facteur de sécurité de 2 ou plus est recommandé pour l'extrusion d'aluminium sur mesure.
- Limitation des contraintes de flexion
Tout d'abord, il faut identifier la charge que le profilé extrudé doit supporter sans se rompre. Ensuite, il faut calculer la contrainte de flexion nécessaire pour atteindre cette limite.
- Déviation
Une colonne, des poutres ou d'autres éléments peuvent-ils présenter des défauts sous charge et quelle est la déformation admissible ? Calculez cela et optimisez votre conception d'extrusion d'aluminium en conséquence.
- Charge de flambage
Il s'agit d'une charge de compression à laquelle la colonne, les poutres ou d'autres structures à l'intérieur du profil d'extrusion deviennent instables et tombent en panne en raison d'une déformation latérale.
En outre, le tableau ci-dessous décrit l’expression mathématique générale pour calculer les facteurs ci-dessus ;
Formules de calcul
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Conseils et pratiques de conception de matrices d'extrusion
L'objectif principal d'une conception d'outil efficace est de créer un plan qui soit fabricable et dont toutes les pièces permettent un flux de matière à un rythme similaire. Par conséquent, il s'agit également de garantir la précision et l'efficacité de la production.
Voici quelques considérations clés pour la conception des filières d’extrusion ;
Considérez les types de matrices d'extrusion d'aluminium
Trois types différents de matrice d'extrusion d'aluminium sont populaires dans la fabrication de matrices creuses, semi-creuses et pleines.
- Matrices creuses : Ces types de matrices réaliser des cavités internes à l'aide d'un capuchon de matrice et d'un mandrin. Les matrices creuses conviennent aux profils tubulaires et complexes.
- Matrices solides : Ceux-ci sont destinés aux sections transversales solides (sans cavités ni canaux), telles que les tiges, les barres, etc. Un alimentateur de matériau externe est utilisé dans l'extrusion de matrices solides.
- Matrices semi-creuses : Elles comprennent un mélange de sections creuses et pleines, ce qui est idéal pour les pièces comportant à la fois des cavités et des éléments pleins. Un support, un matériau et un capuchon de matrice sont nécessaires pour cela.
Rigidité et résistance de la matrice
Vous pouvez créer une conception de matrice pouvant être fabriquée avec un mandrin, un support, une plaque de matrice et une autre configuration précis, mais vérifiez également si votre matrice peut résister à la pression pendant l'extrusion ou non. Divers facteurs tels que le matériau de la matrice, l'espace entre les trous et l'épaisseur du matériau affectent la résistance de la matrice. De plus, l'acier à outils, l'acier rapide, l'acier lisse (H13) et le carbure de tungstène sont les options de matériaux courantes pour les matrices d'extrusion.
Finition de surface
La qualité de finition de la cavité de la matrice, du mandrin et des autres composants en contact direct avec le flux de matière détermine les finitions de surface des pièces extrudées. Par conséquent, tenez compte de la douceur souhaitée et finissez la matrice en conséquence.
Tenir compte des défauts potentiels
Il existe de nombreux défauts potentiels associés à la conception de la matrice, tels que l'enroulement du matériau, les stries, les fissures, etc. Ainsi, considérez la cause de ces défauts et optimisez votre conception pour les éviter.
| Défaut | Causes | Prévention |
| Déformation du matériau | Refroidissement inégal et conceptions asymétriques | Utiliser des conceptions symétriques avec une épaisseur de paroi uniforme |
| Streaking | Mauvais écoulement du métal et problèmes d'outillage | Ajouter des surfaces côtelées/à motifs |
| Cracking | Vitesse élevée, frottements, zones minces | Évitez les sections fines dans la conception |
| boursouflures | Air emprisonné et contaminants | Utiliser des matériaux propres, entretenir les outils |
(Lire la suite: Applications d'extrusion d'aluminium)
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Exemples de composants extrudés en aluminium
Nous avons discuté de nombreuses directives et considérations de conception d'extrusion d'aluminium pour garantir la fabricabilité. De plus, l'adoption de ces directives permet également d'atteindre les performances souhaitées et de réduire les coûts de production. Si vous avez encore du mal à optimiser la conception, consultez nos experts chez ProleanTech.
Service d'extrusion d'aluminium
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Conclusion
Le diamètre circonscrit de l'extrusion, l'épaisseur constante de la paroi ou la faible variation de la transition d'épaisseur, les angles vifs minimaux, les caractéristiques de support et d'autres considérations diverses sont essentiels pour une conception parfaite de l'extrusion d'aluminium. Cela garantit non seulement la fabricabilité du produit conçu, mais réduit également le coût de production et le temps de cycle sans compromettre ses performances.
✔ Variation et transition de l'épaisseur de la paroi
✔ Espacement entre les éléments géométriques
✔Rapport entre la base et la hauteur du canal
✔ Dimensionnement et tolérances de toutes les fonctionnalités
✔ Montage, joints et assemblage
✔ Poisson de surface (valeur Ra et code esthétique)
✔ Type et nuance d'alliage d'aluminium
✔ Notations et normes industrielles
Questions fréquentes
Quelle est l'épaisseur de paroi minimale pour la conception d'une extrusion d'aluminium ?
Pour l'extrusion d'aluminium, il faut respecter une épaisseur de 0.5 mm, alors qu'elle peut atteindre 2 mm. Cependant, les valeurs exactes varient selon le type d'alliage et la forme du profil.
La conception de la matrice est-elle similaire à la conception de la pièce extrudée ?
Non ! Ils sont liés mais pas identiques. La conception de l'outil implique la création d'un outil d'emboutissage d'un profil particulier pour un flux de matière optimal, tandis que la conception des pièces se concentre sur la fabricabilité, la fonctionnalité et les aspects esthétiques.
Quels types de formes d’extrusion en aluminium sont faciles à fabriquer ?
Les formes uniformes et symétriques telles que les barres plates, les tubes, les angles et les canaux sont faciles à extruder grâce à un meilleur flux de matériaux.
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