Aluminiumextrusie uitgelegd: gereedschap en proces

“Voor de meeste ingenieurs zijn spuitgieten en stampen de meest voorkomende processen, en er is weinig bekend over aluminium of aluminiumextrusie. We zien echter een trend dat aluminium of aluminium-extrusie steeds vaker in verschillende industrieën wordt gebruikt, en het gebruik van aluminium-extrusie kan een onverwachte rol spelen bij kostenreductie en gewichtsreductie.”

In onze vorige blog aluminium extrusieWe hebben kort de basisprincipes van aluminiumextrusie, extrusiemethoden, materiaalkeuze en de voor- en nadelen van aluminiumextrusie behandeld. Pas wanneer we de processen volledig begrijpen... proces, gereedschap, kenmerken en toepassing van aluminium extrusiegieten en andere gerelateerde kennis kunnen we aluminium extrusies ontwerpen om een ​​hoge kwaliteit en lage kosten van aluminium extrusies te garanderen, wat het meest kritische punt is voor goede DFM.

Om u een uitgebreider inzicht te geven in het extrusiegieten van aluminium. In dit hoofdstuk wordt het aluminium-extrusieproces vanuit drie aspecten uitgewerkt: extrusie aluminium aanraakgereedschap, proceskenmerken en toepassingsscenario's.

Aluminium extrusiematrijzen

Hoewel productontwerpingenieurs geen aluminium extrusiematrijzen ontwerpen, kan het begrijpen van de basisstructuur van de extrusiematrijs en het mechanisme van hoe deze verschillende extrusieprofielen vormt, helpen de matrijskosten te verlagen en de extrusieproductiviteit te verbeteren door middel van geoptimaliseerd ontwerp bij het ontwerpen van extrusies.

Wat zijn aluminium extrusiematrijzen

Extrusiematrijzen zijn in wezen dikke, ronde stalen schijven die een of meer openingen bevatten om het gewenste profiel te vormen. Ze zijn doorgaans gemaakt van H-13-matrijsstaal en zijn met warmte behandeld om de druk en hitte van heet aluminium te weerstaan ​​​​wanneer dit door de matrijs gaat.

Aluminium extrusiematrijzen

Hoewel aluminium een ​​zeer zacht metaal lijkt te zijn, is er veel druk nodig om een ​​massieve aluminium staaf (staaf) door een dunne, poreuze aluminium extrusiematrijs te duwen om de gewenste vorm te verkrijgen.

Soorten extrusiematrijzen

Volgens de dwarsdoorsnedevorm van aluminium extrusies zijn de overeenkomstige matrijzen verdeeld in drie categorieën: massieve matrijzen, halfholle matrijzen en holle matrijzen. Onder hen heeft de holle matrijs de meest gecompliceerde structuur, is gemakkelijk te dragen en te breken en heeft de hoogste kosten.

Stevige aluminium extrusiematrijs

Holle aluminium extrusiematrijs

Halfholle aluminium extrusiematrijs

Levensduur extrusiematrijs  

Warmteopbouw en ongelijkmatige druk (bijvoorbeeld dunne wanden, ongelijkmatige wanddiktes en uitstekende kenmerken) als gevolg van aluminium extrusieontwerp zijn de grootste doodsoorzaken van de levensduur van extrusiematrijzen.

Hitte en ongelijkmatige druk kunnen worden beheerst door een goed matrijsontwerp en de extrusiesnelheden kunnen worden verlaagd om de levensduur van de matrijs te verlengen, maar uiteindelijk moeten de matrijzen worden vervangen.

Voordat een aluminium extrusie wordt ontworpen, moet de structurele productontwerper begrijpen welke ontwerpkenmerken de gereedschapskosten het meest zullen beïnvloeden. Het veranderen van het ontwerp van de aluminium extrusiedoorsnede, het instellen van de juiste toleranties en het selecteren van het juiste aluminiumlegeringsmateriaal kan de bewerkingskosten van de aluminium extrusiematrijs besparen op basis van de vereisten.

Voordelen van het aluminium extrusieproces

Langdurige duurzaamheid

De weerstand van aluminium tegen corrosie, corrosie en verwering is een van de belangrijkste voordelen. Aluminium roest op natuurlijke wijze en is bestand tegen corrosie zonder aanvullende behandeling. Dit komt door de aanwezigheid van een dunne, natuurlijk voorkomende beschermende film van aluminiumoxide op het oppervlak. Door te anodiseren kan de corrosieweerstand nog sterker worden.

Aluminium extrusieonderdelen

In buitenomgevingen kan anodiseren bijvoorbeeld worden uitgevoerd op 25 micron, wat zowel de corrosieweerstand als de oppervlakteafwerking verbetert. Bovendien heeft aluminium geen onderhoud nodig en kan het in de meeste gevallen zonder angst voor corrosie worden gebruikt.

Lichtgewicht en sterk

Aluminium is ruim 33% lichter dan staal, terwijl het de meeste sterkte behoudt. Het treksterktebereik van de meeste aluminiumlegeringen bedraagt ​​ongeveer 70-700 MPa, terwijl de dichtheid tweederde kleiner is dan die van staal.

Aluminium extrusie in de carrosserie van de Audi A8 in blauw

Productontwerpingenieurs hoeven zich geen zorgen te maken over de sterkte van geëxtrudeerde aluminium onderdelen en kunnen worden gebruikt als structurele onderdelen in de bouwsector en in de auto-industrie. waardoor ze het beste alternatief zijn voor andere metalen materialen. Aluminiumlegeringen worden in de auto-industrie aanzienlijk gebruikt voor lichtgewicht en energiereductie.

Goede thermische geleidbaarheid

Aluminium heeft een extreem vergelijkbare thermische geleidbaarheid als koper, maar is veel lichter in gewicht. Aluminium is een uitstekende thermische geleider, en het voorgevormde ontwerp van aluminiumextrusie maximaliseert het oppervlak voor thermische geleidbaarheid en de vorming van thermische kanalen. Een typisch voorbeeld is een CPU-koeler van een computer, waarbij aluminium wordt gebruikt om warmte van de CPU af te voeren.

Aluminium thermische geleider

Stijlvolle verschijning 

Geëxtrudeerd aluminium kan worden geverfd, geplateerd, gepolijst en geanodiseerd, waardoor ingenieurs een breder scala aan uiterlijkopties krijgen dan andere materialen.

Kleurrijke aluminium extrusiedelen

Breed scala aan toepassingen

Elke sectievorm kan worden gevormd door aluminiumextrusie, dus de toepassing van aluminiumextrusie is zeer breed. Ingenieurs kunnen verschillende secties ontwerpen om aan de eisen van verschillende toepassingsomgevingen te voldoen.

Breed scala aan toepassingen van aluminium extrusie

Eenvoudige secundaire verwerking 

Aluminium extrusies kunnen gemakkelijk worden gevormd, gesneden, geboord, machinaal bewerkt, gestanst, gebogen en gelast voor specifieke doeleinden.

Korte cyclustijd en lage kosten voor matrijsverwerking

Aluminiumextrusie heeft een eenvoudige matrijs, een korte verwerkingscyclus en lage kosten.

 Absorptie van impact en vervorming

In de bouw zijn aluminium extrusies bestand tegen vervorming veroorzaakt door weersinvloeden en beweging van het gebouw. In transportmiddelen kan impactenergie worden geabsorbeerd. Aluminium extrusies behouden hun sterkte en flexibiliteit onder belasting en veren terug na impact.

Aluminiumextrusie wordt in auto's gebruikt om impactenergie te absorberen

Milieubescherming

Aluminium is een milieuvriendelijk materiaal en kan gemakkelijk worden gerecycled.

Toepassing van aluminium extrusieproces

Aluminium is het metaal van de toekomst; het is niet alleen milieuvriendelijk, lichtgewicht, van nature corrosiebestendig en sterk, maar geleidt ook warmte en elektriciteit goed. Het gebruik van aluminium extrusies in de Verenigde Staten is voor het zesde achtereenvolgende jaar gegroeid en vertegenwoordigt nu bijna een kwart (22%) van de totale Noord-Amerikaanse aluminiummarkt.

Terwijl de bouwsector het gebruik van aluminium extrusies blijft domineren, is het gebruik in de industrie uitgebreid naarmate meer ingenieurs en ontwerpers leren over de vrijwel onbeperkte ontwerpmogelijkheden bij het gebruik van aluminium extrusies. Dit zijn de zeven industrieën waarin aluminium centraal staat:

1. Lucht- en ruimtevaartindustrie 

Toepassing in de luchtvaartindustrie

Aluminium is vanaf het begin een belangrijk onderdeel van de lucht- en ruimtevaartmarkt geweest. De originele modellen van de gebroeders Wright gebruikten aluminium onderdelen in hun motoren om het gewicht te verminderen. Tegenwoordig maakt aluminium 75-80% uit van moderne vliegtuigen en wordt het vaak gekozen voor constructies en motoren vanwege het lichte maar duurzame karakter ervan. Aluminium is ook een van de belangrijkste componenten van veel ruimtevaartuigen.

2. Transportindustrie

In de transportsector, waar specifieke sterkte van cruciaal belang is, zijn aluminium extrusies ideaal voor motorblokken, transmissiekasten, panelen, langsbalken en chassis van daken, en voertuigcarrosserieën en componenten voor auto's, schepen, vrachtwagens, spoorwegen en metrovoertuigen.

Toepassing in transport

De transportsector is de op een na grootste gebruiker van aluminium extrusies en groeit nog steeds. Van Ford tot Audi tot Mercedes-Benz, auto-ingenieurs en ontwerpers hebben gezocht naar manieren om stalen componenten te vervangen door aluminium om de brandstofefficiëntie en prestaties te verbeteren. Elektrische voertuigen maken ook veelvuldig gebruik van aluminium.

3. Bouwnijverheid

Toepassing in de bouw

In tegenstelling tot staal kan aluminium worden geëxtrudeerd tot complexe ontwerpen en worden vervaardigd om te voldoen aan strenge bouwproductspecificaties, waardoor het gebruik ervan in veel residentiële en commerciële bouwproducten wordt gestimuleerd. Van ramen, deuren, atria en dakramen tot hellingen, balkons en verschillende dakontwerpen: architecten wenden zich tot aluminium om groene, duurzame gebouwen te bouwen die de tand des tijds zullen doorstaan.

4. Consumentenindustrie

Toepassing in de consumentenindustrie

Sinds aluminium extrusies voor het eerst werden geïntroduceerd in wasmachines en drogers, heeft het een revolutie teweeggebracht in de markt voor huishoudelijke apparaten, waardoor airconditioningsystemen en koelkasten energiezuiniger zijn geworden dan ooit tevoren. Tegenwoordig zijn veel van onze dagelijkse artikelen, waaronder fitness- en fitnessapparatuur en meubels, gemaakt van aluminium extrusies.

5. Elektronica-industrie

Toepassing in de elektronische industrie

Aluminium extrusies worden in veel elektrische en elektronische apparaten gebruikt. Gezien hun unieke elektrische en thermische geleidbaarheid worden op maat gemaakte aluminium extrusies vaak gebruikt voor motorbehuizingen, koellichamen met hoge warmteafvoer en interne frames. In sommige gevallen zijn complete productbehuizingen ontworpen in aluminium, wat te vinden is op veel laptops, Apple iPhones en iPads, en high-definition televisies.

6. Verlichtingsindustrie  

Toepassing in de verlichtingsindustrie

Dankzij de thermische geleidbaarheid van aluminium kunnen ingenieurs complete geëxtrudeerde lichtgevende diodearmaturen ontwerpen die warmte kunnen overdragen en afvoeren voor een optimaal thermisch rendement. Bovendien zijn extrusiematrijzen relatief goedkoop en kunnen aluminium extrusies gemakkelijk worden gesneden, gevormd, gebogen, verwerkt en geanodiseerd of geverfd, waardoor ze ideaal zijn voor efficiënte verlichting. Volgens de analyse van de Aluminium Extrusieraad (AEC) is “het groeipotentieel voor aluminium extrusies voor lichtgevende diodelampen/behuizingen in alle marktsegmenten vrijwel onbeperkt ….”

7. Zonne-energie-industrie

Aluminium extrusie in zonnepanelen 

Als het om zonne-energie gaat, is de juiste installatie en montage van zonnepanelen van cruciaal belang voor de kwaliteit en prestaties. Als kosteneffectief alternatief voor staal bieden aluminium extrusies de sterkte die nodig is om natuurlijke elementen (zoals sneeuw en wind) te weerstaan ​​zonder extra gewicht toe te voegen, waardoor ze ideaal zijn voor op het dak gemonteerde panelen en in gebouwen geïntegreerde fotovoltaïsche (BIPV) systemen.

Opsommen

Prolean levert uitgebreide aluminium extrusie service met een ruime keuze aan materialen voor aluminiumextrusie, waaronder metalen en kunststoffen. Zie de voorbeeldlijst met materialen we gebruiken. Heeft u materiaal nodig dat hier niet vermeld staat, neem dan contact met ons op contact omdat we het waarschijnlijk voor u kunnen vinden.