鋁擠型解釋：工具與工藝

「對於大多數工程師來說，注塑和沖壓是最常見的工藝，對鋁或鋁擠壓工藝知之甚少。但我們看到一個趨勢，鋁或鋁型材越來越多地應用於各個行業，而鋁型材的使用可以在降低成本和減輕重量方面發揮意想不到的作用。”

在我們的上一篇部落格中 鋁擠壓我們簡要介紹了鋁擠型的基本原理、擠壓方法、材料選擇以及鋁擠型的優缺點。只有當我們充分理解了… 鋁擠型成型製程、模具、特性及應用 和其他相關知識，我們能夠設計鋁型材，確保鋁型材的高品質和低成本，這是良好的DFM最關鍵的一點。

帶您更全面地了解鋁擠型。本章將從三個面向詳細闡述鋁擠製工藝： 擠壓鋁觸摸工具、工藝特點及應用場景.

鋁擠型模具

雖然產品設計工程師不設計鋁擠壓模具，但了解擠壓模具的基本結構及其形成不同擠壓型材的機理，有助於在設計擠壓件時透過優化設計降低模具成本並提高擠壓生產率。

什麼是鋁擠型模具

擠壓模具本質上是厚的圓形鋼盤，包含一個或多個開口以形成所需的輪廓。它們通常由 H-13 模具鋼製成，並經過熱處理以承受熱鋁通過模具時的壓力和熱量。

鋁擠型模具

儘管鋁看起來是一種非常柔軟的金屬，但需要很大的壓力才能將固體鋁錠（坯料）推過薄的多孔鋁擠壓模具以形成所需的形狀。

擠壓模具的類型

根據鋁型材的斷面形狀，其對應的模具分為三類： 實心模具、半空心模具和空心模具。 其中中空模具結構最複雜，易磨損、斷裂，成本最高。

實心鋁擠壓模具

中空鋁擠型模具

半空心鋁擠型模具

擠壓模具壽命  

鋁擠壓設計產生的熱量積聚和壓力不均勻（例如，壁薄、壁厚不均勻和突出特徵）是擠壓模具壽命的最大殺手。

熱量和不均勻的壓力可以透過適當的模具設計來控制，並且可以降低擠出速度以延長模具壽命，但最終必須更換模具。

在設計鋁型材之前，產品結構設計工程師應了解哪些設計特性對模具成本影響最大。改變鋁擠型截面的設計，設定適當的公差，選擇合適的鋁合金材料，可以根據要求節省鋁擠型模具的加工成本。

鋁擠製製程的優點

持久耐用

鋁的耐腐蝕、耐腐蝕和耐候性是其最顯著的優點之一。鋁自然生鏽且耐腐蝕，無需額外處理。這是由於其表面存在一層薄薄的、天然存在的氧化鋁保護膜。透過陽極氧化處理，其耐腐蝕性能變得更強。

鋁擠型件

例如，在室外環境中，可以在25微米下進行陽極氧化，這既增強了耐腐蝕性又提高了表面光潔度。此外，鋁不需要維護，在大多數情況下可以不用擔心腐蝕。

輕巧而結實

鋁比鋼輕 33% 以上，同時保留了大部分強度。大多數鋁合金的抗拉強度範圍約為70-700 MPa，而密度比鋼小三分之二。

藍色奧迪 A8 車身的鋁擠型件

產品設計工程師不必擔心鋁擠壓件的強度，它們可以用作建築業以及汽車業的結構件， 使它們成為其他金屬材料的最佳替代品。 鋁合金在汽車工業中被大量使用，以實現輕量化和節能。

良好的導熱性

鋁的導熱性與銅極為相似，但重量卻輕得多。鋁是一種優良的導熱體，鋁擠型的輪廓設計最大限度地提高了導熱表面積和熱通道的形成。一個典型的例子是電腦 CPU 冷卻器，其中鋁用於將熱量從 CPU 帶走。

鋁導熱體

時尚的外觀 

擠壓鋁可以進行噴漆、電鍍、拋光和陽極氧化處理，這為工程師提供了比其他材料更廣泛的外觀選擇。

彩色鋁擠型件

應用範圍廣泛

任何截面形狀都可以透過鋁擠壓成型，因此鋁擠型的應用非常廣泛，工程師可以設計不同的截面來滿足不同應用環境的要求。

鋁擠型材應用範圍廣泛

易於二次加工 

鋁型材可以輕鬆成型、切割、鑽孔、機械加工、沖壓、彎曲和焊接，以滿足特定用途。

模具加工週期短、成本低

鋁擠型模具簡單，加工週期短，成本低。

 吸收衝擊和變形

在建築中，鋁型材可以抵抗天氣和建築物移動引起的變形。在運輸工具中，衝擊能量可以被吸收。鋁型材在負載下保持強度和靈活性，並在衝擊後回彈。

鋁型材用於汽車吸收衝擊能量

環境保護

鋁是一種環保材料，易於回收。

鋁擠製製程的應用

鋁是未來的金屬；它不僅環保、質地輕盈、天然耐腐蝕、堅固，而且導熱、導電性能良好。美國鋁型材的使用量已連續第六年成長，目前佔北美鋁市場總量的近四分之一 (22%)。

雖然建築業繼續主導鋁型材的使用，但隨著越來越多的工程師和設計師正在了解使用鋁型材時幾乎無限的設計可能性，行業用途也不斷擴大。以下是鋁佔據中心地位的七個產業：

1.航空航天工業 

在航空工業的應用

鋁從一開始就是航空航太市場的重要組成部分——萊特兄弟的原始模型在引擎中使用鋁零件來減輕重量。如今，鋁佔現代飛機的 75-80%，由於其輕質但耐用的特性，鋁經常被選用於結構和發動機。鋁也是許多太空船的主要部件之一。

2、交通運輸業

在比強度至關重要的交通運輸產業，鋁型材非常適合用於製造引擎缸體、變速箱、面板、車頂橫桿和底盤，以及汽車、船舶、卡車、鐵路和地鐵車輛的車身和零件。

交通運輸應用

交通運輸業是鋁型材的第二大用戶，而且還在持續成長中。從福特到奧迪再到梅賽德斯-奔馳，汽車工程師和設計師一直在尋找用鋁取代鋼部件的方法，以提高燃油效率和性能。電動車也大量使用鋁。

3. 建築業

在建築業的應用

與鋼不同，鋁可以擠壓成複雜的設計並製造以滿足嚴格的建築產品規格，有助於推動其在許多住宅和商業建築產品中的使用。從窗戶、門、中庭和天窗，到坡道、陽台和各種屋頂設計，建築師正在轉向鋁材來建造經得起時間考驗的綠色、永續建築。

4.消費產業

在消費產業的應用

自從鋁型材首次應用於洗衣機和烘乾機以來，它徹底改變了家電市場，使空調系統和冰箱比以往任何時候都更節能。如今，我們的許多日常用品，包括健身和運動設備以及家具，都是由鋁型材製成的。

5、電子業

電子產業應用

鋁型材用於許多電氣和電子設備。鑑於其獨特的導電性和導熱性，客製化鋁型材通常用於馬達外殼、高散熱散熱器和內部框架。在某些情況下，完整的產品外殼採用鋁製設計，許多筆記型電腦、Apple iPhone 和 iPad 以及高清電視上都採用鋁製外殼。

6.燈飾業  

在照明產業的應用

由於鋁的導熱性，工程師可以設計完整的擠壓發光二極管燈具，可以傳遞和散熱以獲得最佳的熱效率。此外，擠壓模具相對便宜，鋁擠壓件易於切割、成型、彎曲、加工以及陽極氧化或塗漆，使其成為高效照明的理想選擇。根據鋁型材協會AEC分析，“用於發光二極管燈/外殼的鋁型材在所有細分市場中的成長潛力幾乎是無限的…”

7.太陽能產業

太陽能板中的鋁擠壓 

當涉及太陽能時，正確安裝和安裝太陽能電池板對於品質和性能至關重要。作為鋼材的一種經濟高效的替代品，鋁型材可提供抵抗自然因素（如雪和風）所需的強度，而不會增加重量，使其成為屋頂安裝面板和建築一體化光伏(BIPV) 系統的理想選擇。

加起來

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