“Per la maggior parte degli ingegneri, lo stampaggio e lo stampaggio a iniezione sono i processi più comuni e si sa poco sull’alluminio o sull’estrusione dell’alluminio. Tuttavia osserviamo una tendenza secondo cui l’alluminio o l’estrusione di alluminio vengono sempre più utilizzati in vari settori e l’uso dell’estrusione di alluminio può svolgere un ruolo inaspettato nella riduzione dei costi e del peso”.
Nel nostro ultimo blog (Spiegazione dell'estrusione di alluminio, pro e contro) abbiamo trattato brevemente i fondamenti dell'estrusione dell'alluminio, i metodi di estrusione, la selezione dei materiali e i vantaggi e gli svantaggi dell'estrusione dell'alluminio. Solo quando comprendiamo appieno il processo, attrezzature, caratteristiche e applicazione dello stampaggio per estrusione di alluminio e altre conoscenze correlate, possiamo essere in grado di progettare estrusioni di alluminio per garantire alta qualità e basso costo delle estrusioni di alluminio, che è il punto più critico per un buon DFM.
Per offrirti una comprensione più completa dello stampaggio per estrusione di alluminio. Questo capitolo approfondirà il processo di estrusione dell'alluminio sotto tre aspetti: strumento touch per estrusione di alluminio, caratteristiche del processo e scenari applicativi.
Matrici per estrusione di alluminio
Sebbene gli ingegneri progettisti del prodotto non progettano matrici di estrusione di alluminio, comprendere la struttura di base della matrice di estrusione e il meccanismo con cui forma diversi profili di estrusione può aiutare a ridurre i costi delle matrici e migliorare la produttività dell'estrusione attraverso una progettazione ottimizzata durante la progettazione delle estrusioni.
Cosa sono le matrici per estrusione di alluminio
Le matrici di estrusione sono essenzialmente dischi di acciaio spessi e circolari contenenti una o più aperture per formare il profilo desiderato. Sono generalmente realizzati in acciaio per stampi H-13 e sono trattati termicamente per resistere alla pressione e al calore dell'alluminio caldo mentre passa attraverso lo stampo.
Matrici per estrusione di alluminio
Sebbene l'alluminio sembri un metallo molto morbido, è necessaria molta pressione per spingere un lingotto di alluminio solido (billetta) attraverso una matrice di estrusione di alluminio sottile e porosa per formare la forma desiderata.
Tipi di matrici per estrusione
In base alla forma della sezione trasversale degli estrusi di alluminio, le matrici corrispondenti si dividono in tre categorie: matrici piene, matrici semi-cave e matrici cave. Tra questi, lo stampo cavo ha la struttura più complicata, facile da usurare e rompere, e ha il costo più elevato.
Matrice per estrusione di alluminio solido
Matrice cava per estrusione di alluminio
Matrice per estrusione di alluminio semi-cava
Vita della matrice di estrusione
L'accumulo di calore e le pressioni irregolari (ad esempio, pareti sottili, spessori irregolari delle pareti e caratteristiche sporgenti) derivanti dalla progettazione dell'estrusione dell'alluminio sono i principali fattori di rischio per la durata della matrice di estrusione.
Il calore e le pressioni irregolari possono essere controllati mediante un'adeguata progettazione della matrice e le velocità di estrusione possono essere ridotte per prolungare la durata della matrice, ma alla fine le matrici devono essere sostituite.
Prima di progettare un'estrusione di alluminio, l'ingegnere progettista strutturale del prodotto dovrebbe comprendere quali caratteristiche di progettazione influenzeranno in modo più significativo i costi delle attrezzature. Modificare il design della sezione trasversale dell'estrusione di alluminio, impostare le tolleranze adeguate e selezionare il giusto materiale in lega di alluminio può far risparmiare sui costi di lavorazione della matrice di estrusione di alluminio in base ai requisiti.
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Vantaggi del processo di estrusione dell'alluminio
Durata di lunga durata
La resistenza dell’alluminio alla corrosione, alla corrosione e agli agenti atmosferici è uno dei suoi vantaggi più significativi. L'alluminio arrugginisce naturalmente e resiste alla corrosione senza trattamenti aggiuntivi. Ciò è dovuto alla presenza sulla sua superficie di una sottile pellicola protettiva naturale di ossido di alluminio. Con l'anodizzazione, la sua resistenza alla corrosione può diventare ancora più forte.
Parti di estrusione di alluminio
Ad esempio, in ambienti esterni, l'anodizzazione può essere eseguita a 25 micron, il che migliora sia la resistenza alla corrosione che la finitura superficiale. Inoltre, l’alluminio non richiede manutenzione e nella maggior parte dei casi può essere utilizzato senza timore di corrosione.
Leggero e resistente
L'alluminio è più leggero del 33% rispetto all'acciaio, pur conservando gran parte della sua resistenza. L'intervallo di resistenza alla trazione della maggior parte delle leghe di alluminio è di circa 70-700 MPa, mentre la densità è due terzi inferiore a quella dell'acciaio.
Estrusione di alluminio nella carrozzeria dell'Audi A8 in blu
Gli ingegneri progettisti del prodotto non devono preoccuparsi della resistenza delle parti estruse in alluminio e possono essere utilizzate come parti strutturali nel settore edile e nell'industria automobilistica. rendendoli la migliore alternativa ad altri materiali metallici. Le leghe di alluminio vengono utilizzate in modo significativo nell'industria automobilistica per la riduzione della leggerezza e del consumo energetico.
Buona conducibilità termica
L'alluminio ha una conduttività termica estremamente simile al rame, ma è molto più leggero. L'alluminio è un eccellente conduttore termico e il design sagomato dell'estrusione di alluminio massimizza la superficie per la conduttività termica e la formazione di canali termici. Un tipico esempio è il dispositivo di raffreddamento della CPU di un computer, in cui l'alluminio viene utilizzato per allontanare il calore dalla CPU.
Conduttore termico in alluminio
Aspetto elegante
L'alluminio estruso può essere verniciato, placcato, lucidato e anodizzato, offrendo agli ingegneri una gamma più ampia di opzioni estetiche rispetto ad altri materiali.
Parti colorate di estrusione di alluminio
Ampia gamma di applicazioni
Qualsiasi forma di sezione può essere formata mediante estrusione di alluminio, quindi l'applicazione dell'estrusione di alluminio è molto ampia e gli ingegneri possono progettare sezioni diverse per soddisfare i requisiti di diversi ambienti applicativi.
Ampia gamma di applicazioni dell'estrusione di alluminio
Elaborazione secondaria semplice
Gli estrusi di alluminio possono essere facilmente formati, tagliati, forati, lavorati, stampati, piegati e saldati per adattarsi a scopi specifici.
Tempi di ciclo brevi e costi contenuti per la lavorazione degli stampi
L'estrusione dell'alluminio ha una matrice semplice, un ciclo di lavorazione breve e un costo contenuto.
Assorbimento degli urti e delle deformazioni
Nella costruzione, gli estrusi di alluminio possono resistere alla deformazione causata dagli agenti atmosferici e dai movimenti dell'edificio. Negli strumenti di trasporto, l'energia d'impatto può essere assorbita. Le estrusioni di alluminio mantengono resistenza e flessibilità sotto carico e ritornano elastiche in caso di impatto.
L'estrusione di alluminio viene utilizzata nelle automobili per assorbire l'energia d'impatto
Protezione Ambientale
L’alluminio è un materiale ecologico e può essere facilmente riciclato.
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Applicazione del processo di estrusione dell'alluminio
L’alluminio è il metallo del futuro; non solo è ecologico, leggero, naturalmente resistente alla corrosione e forte, ma conduce anche bene il calore e l'elettricità. L’uso di estrusi di alluminio negli Stati Uniti è cresciuto per il sesto anno consecutivo e ora rappresenta quasi un quarto (22%) del mercato totale dell’alluminio nordamericano.
Mentre il settore edile continua a dominare l’uso degli estrusi di alluminio, l’utilizzo nel settore si è ampliato poiché sempre più ingegneri e progettisti stanno imparando a conoscere le possibilità di progettazione quasi illimitate offerte dall’utilizzo degli estrusi di alluminio. Ecco i sette settori in cui l’alluminio è al centro della scena:
1. Industria aeronautica e aerospaziale
Applicazione nel settore aeronautico
L’alluminio è stato una parte importante del mercato aerospaziale fin dall’inizio: i modelli originali dei fratelli Wright utilizzavano parti in alluminio nei loro motori per ridurre il peso. Oggi, l’alluminio costituisce il 75-80% degli aerei moderni ed è spesso scelto per strutture e motori per la sua natura leggera ma durevole. L'alluminio è anche uno dei componenti principali di molti veicoli spaziali.
2. Industria dei trasporti
Nel settore dei trasporti, dove la resistenza specifica è fondamentale, gli estrusi di alluminio sono ideali per blocchi motore, scatole di trasmissione, pannelli, travi longitudinali e telai del tetto, carrozzerie e componenti di automobili, navi, camion, ferrovie e veicoli della metropolitana.
Applicazione nei trasporti
L’industria dei trasporti è il secondo maggiore utilizzatore di estrusi di alluminio ed è in crescita. Dalla Ford all'Audi alla Mercedes-Benz, ingegneri e progettisti automobilistici hanno cercato modi per sostituire i componenti in acciaio con l'alluminio per migliorare l'efficienza del carburante e le prestazioni. Anche i veicoli elettrici fanno ampio uso di alluminio.
3. Industria delle costruzioni
Applicazione nel settore delle costruzioni
A differenza dell’acciaio, l’alluminio può essere estruso in progetti complessi e prodotto per soddisfare rigorose specifiche dei prodotti da costruzione, contribuendo a favorirne l’uso in molti prodotti per l’edilizia residenziale e commerciale. Da finestre, porte, atri e lucernari, a rampe, balconi e vari progetti di tetti, gli architetti si rivolgono all'alluminio per costruire edifici ecologici e sostenibili che resisteranno alla prova del tempo.
4. Industria dei consumi
Applicazione nel settore dei beni di consumo
Da quando gli estrusi di alluminio sono stati introdotti per la prima volta nelle lavatrici e nelle asciugatrici, hanno rivoluzionato il mercato degli elettrodomestici, rendendo i sistemi di condizionamento e i frigoriferi più efficienti dal punto di vista energetico che mai. Oggi, molti dei nostri oggetti di uso quotidiano, tra cui attrezzature e mobili per il fitness e l'esercizio fisico, sono realizzati con estrusioni di alluminio.
5. Industria elettronica
Applicazione nell'industria elettronica
Gli estrusi di alluminio sono utilizzati in molti dispositivi elettrici ed elettronici. Data la loro conduttività elettrica e termica unica, gli estrusi di alluminio personalizzati vengono spesso utilizzati per alloggiamenti di motori, dissipatori di calore ad alta dissipazione e telai interni. In alcuni casi, gli alloggiamenti dei prodotti completi sono progettati in alluminio, che può essere trovato su molti laptop, iPhone e iPad Apple e televisori ad alta definizione.
6. Industria dell'illuminazione
Applicazione nel settore dell'illuminazione
Grazie alla conduttività termica dell'alluminio, gli ingegneri possono progettare apparecchi di illuminazione completi con diodi emettitori di luce estrusi in grado di trasferire e dissipare il calore per un'efficienza termica ottimale. Inoltre, le matrici di estrusione sono relativamente economiche e gli estrusi di alluminio sono facili da tagliare, modellare, piegare, lavorare e anodizzare o verniciare, rendendoli ideali per un'illuminazione efficiente. Secondo l’analisi AEC dell’Aluminium Extrusion Council, “il potenziale di crescita degli estrusi di alluminio per lampade/alloggiamenti a diodi emettitori di luce in tutti i segmenti di mercato è praticamente illimitato…”
7. Industria dell'energia solare
Estrusione di alluminio nel pannello solare
Quando si tratta di energia solare, la corretta installazione e montaggio dei pannelli solari è fondamentale per la qualità e le prestazioni. Come alternativa economica all'acciaio, le estrusioni di alluminio forniscono la forza necessaria per resistere agli elementi naturali (come neve e vento) senza aggiungere peso, rendendoli ideali per pannelli montati sul tetto e sistemi fotovoltaici integrati negli edifici (BIPV).
Riassumendo
Prolean offre un'ampia gamma di materiali per l'estrusione dell'alluminio, inclusi metalli e plastica. Si prega di consultare il elenco campione di materiali noi usiamo. Se hai bisogno di materiale che non è elencato qui, per favore CONTATTACI poiché probabilmente saremo in grado di procurartelo.
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