1. Az alumínium és alumíniumötvözet speciális precíziós extrudálási anyagainak jellemzői
Az ilyen típusú termék különleges formával, vékony falvastagsággal, könnyű egységsúllyal és nagyon szigorú tűréshatárokkal rendelkezik. Az ilyen termékeket általában alumíniumötvözet precíziós (vagy ultraprecíziós) profiloknak (csöveknek) nevezik, az ilyen termékek előállításának technológiáját pedig precíziós (vagy ultraprecíziós) extrudálásnak.
Az alumíniumötvözetből készült speciális precíziós (vagy ultraprecíziós) extrudált termékek főbb jellemzői a következők:
(1) Számos változata létezik, kis tételekben készülnek, és ezek többsége speciális célú extrudált anyag, amelyet szinte minden életterületen és az emberek életének minden területén használnak, beleértve az összes extrudált terméket, például csöveket, rudakat, profilokat és huzalokat, különféle ötvözetekből és állapotokból. Kis keresztmetszete, vékony falvastagsága, könnyű súlya és kis tételei miatt általában nem könnyű megszervezni a termelést.
(2) Bonyolult formák és speciális kontúrok, többnyire formázott, lapos, széles, szárnyas, fogazott, porózus profilok vagy csövek. Az egységnyi térfogatra jutó felület nagy, és a gyártástechnológia bonyolult.
(3) Széles körű alkalmazás, speciális teljesítmény- és funkcionális követelmények. A termék felhasználási követelményeinek kielégítése érdekében számos ötvözetállapotot választottak ki, amelyek szinte az összes ötvözetet lefedik az 1×××-tól a 8×××-ig terjedő sorozatig, valamint több tucat kezelési állapotot, magas műszaki tartalommal.
(4) Kiváló megjelenésű és vékony falvastagságú, általában kevesebb, mint 0,5 mm, némelyik eléri a 0,1 mm-t is, a méterenkénti súlya csak néhány grammtól több tíz grammig terjed, de a hossza elérheti a több métert, vagy akár több száz métert is.
5) A szelvény méretpontossági és geometriai tűréshatárai nagyon szigorúak. Általánosságban elmondható, hogy a kis alumíniumötvözetből készült precíziós profilok tűrései több mint kétszer olyan szigorúak, mint a JIS, GB és ASTM szabványokban szereplő speciális minőségű tűrések. Az általános precíziós alumíniumötvözet profilok falvastagság-tűrése ±0,04 mm és 0,07 mm között van, míg az ultraprecíziós alumíniumötvözet profilok szelvényméret-tűrése akár ±0,01 mm is lehet. Például a potenciométerhez használt precíziós alumínium profil súlya 30 g/m, a szelvényméret tűréshatára pedig ±0,07 mm. A szövőszékekhez használt precíziós alumínium profilok keresztmetszeti mérettűrése ±0,04 mm, a szögeltérés kisebb, mint 0,5°, a hajlítási fok pedig 0,83×L. Egy másik példa a gépjárművek számára készült nagy pontosságú, ultravékony, lapos cső, amelynek szélessége 20 mm, magassága 1,7 mm, falvastagsága 0,17 ± 0,01 mm és 24 lyuka van, és amelyek tipikus ultravékony alumíniumötvözet profilok.
(6) Magas műszaki tartalommal rendelkezik, nagyon nehéz előállítani, és különleges követelményeket támaszt az extrudáló berendezésekkel, szerszámokkal, bugákkal és gyártási folyamatokkal szemben. Az 1. ábra néhány kisméretű precíziós alumíniumötvözet profil keresztmetszetét mutatja be.
2. Az alumíniumötvözet speciális precíziós extrudálási anyagainak osztályozása
A precíziós vagy ultraprecíziós alumíniumötvözet extrudált termékeket széles körben használják elektronikus műszerekben, kommunikációs berendezésekben és élvonalbeli tudományokban, nemzetvédelmi és katonai iparban, precíziós mechanikus műszerekben, gyengeáramú berendezésekben, repülőgépiparban, nukleáris iparban, energia- és villamosenergia-iparban, tengeralattjárókban és hajókban, autókban és szállítóeszközökben, orvosi berendezésekben, hardvereszközökben, világítástechnikában, fényképezésben és elektronikus készülékekben. Általánosságban elmondható, hogy a precíziós vagy ultraprecíziós alumíniumötvözet extrudált termékeket megjelenési jellemzőik szerint két kategóriába lehet sorolni: az első kategória a kis méretű profil. Ezt a profiltípust ultrakis profilnak vagy mini-profilnak is nevezik. Teljes mérete általában csak néhány milliméter, a minimális falvastagsága kisebb, mint 0,5 mm, az egységnyi tömeg pedig méterenként több grammtól több tíz grammig terjed. Kis méretük miatt általában szűk tűréshatárokra van szükség. Például a keresztmetszeti méretek tűrése kisebb, mint ±0,05 mm. Ezenkívül az extrudált termékek egyenességére és torziójára vonatkozó követelmények is nagyon szigorúak.
A másik típus a nem túl kicsi keresztmetszeti méretű, de nagyon szigorú mérettűréseket igénylő profilok, vagy a komplex keresztmetszeti alakú és vékony falvastagságú profilok, bár a keresztmetszeti méretük nagy. A 2. ábra egy speciális alakú csövet (ipari tiszta alumínium) mutat, amelyet egy japán cég extrudált egy 16,3 MN-es vízszintes hidraulikus présen egy speciális osztott szerszámmal, egy autóipari légkondicionáló kondenzátorhoz. Az ilyen típusú profil extrudálásának nehézsége nem kisebb, mint az előbbi típusú ultra-kicsi profilé. A nagy keresztmetszetű és nagyon szigorú tűréshatárokkal rendelkező extrudált profilok nemcsak fejlett szerszámtervezési technológiát igényelnek, hanem szigorú irányítási technológiát is a teljes gyártási folyamat során, a nyersdarabtól a késztermékig.
Az 1980-as évek eleje óta a Conform folyamatos extrudálási technológia gyakorlati alkalmazásának és az ipari technológia fejlődésének köszönhetően a kis és ultrakis profilok extrudálása gyorsan fejlődött. Azonban különféle okok miatt, mint például a berendezések korlátai, a termékminőségi követelmények és az extrudálási technológia fejlődése, a kis profilok hagyományos extrudáló berendezéseken történő gyártása továbbra is nagy arányt képvisel. A 2. ábra a hagyományos osztott szerszámok extrudálásának precíziós profiljait mutatja. A forma élettartama (különösen a sönthíd és a formamag szilárdsága és kopásállósága) és az extrudálás során fellépő anyagáramlás válik a gyártását befolyásoló fő tényezőkké. Ez azért van, mert a profil extrudálásakor a formamag mérete kicsi, alakja összetett, és a szilárdság és a kopásállóság fontos tényezők, amelyek befolyásolják a forma élettartamát, a forma élettartama közvetlenül befolyásolja a gyártási költségeket. Másrészt sok precíziós profil vékony falú és összetett alakú, és az extrudálási folyamat során fellépő anyagáramlás közvetlenül befolyásolja a profilok alakját és méretpontosságát.
Annak érdekében, hogy a tuskó felületén lévő oxidfilm és olaj ne kerüljön a termékbe, és hogy a termék minősége egyenletes és megbízható legyen, a beállított hőmérsékletre melegített tuskót extrudálás előtt le lehet hámozni (forró hámozásnak nevezik), majd gyorsan be lehet helyezni az extrudáló hengerbe extrudálás céljából. Ugyanakkor az extrudált tömítést tisztán kell tartani, hogy az olaj és a szennyeződés ne tapadjon a tömítésre az egyik extrudálás utáni túlzott nyomás eltávolítása és a tömítés következő extrudáláskor történő beszerelése során.
A metszeti méretpontosság, valamint az alak- és pozíciótűrés szerint a speciális precíziós alumíniumötvözet extrudált profilok speciális precíziós alumíniumötvözet profilokra és kis (miniatűr) ultra-nagy pontosságú alumíniumötvözet profilokra oszthatók. Általánosságban elmondható, hogy pontosságuk meghaladja a nemzeti szabványokat (például GB, JIS, ASTM stb.). Az ultra-nagy pontosságú profilokat speciális precíziós alumíniumötvözet profiloknak nevezik, például a mérettűrés ±0,1 mm felett van, a törött felület falvastagság-tűrése pedig ±0,05 mm ~ ±0,03 mm között van.
Ha a pontossága több mint kétszerese a nemzeti szabvány szerinti ultra-nagy pontosságnak, akkor kis (miniatűr) ultra-nagy pontosságú alumíniumötvözet profilnak nevezik, például ±0,09 mm-es alaktűrés, ±0,03 mm-es falvastagság-tűrés ~ ±0,01 mm egy kis (miniatűr) profil vagy cső esetében.
3. Az alumínium és alumíniumötvözetből készült speciális precíziós extrudálási anyagok fejlesztési kilátásai
2017-ben az alumíniumfeldolgozó anyagok gyártása és értékesítése világszerte meghaladta a 6000 kt/a-t, amelyből az alumínium és alumíniumötvözet extrudált anyagok gyártása és értékesítése meghaladta a 25000 kt/a-t, ami az alumínium teljes termelésének és értékesítésének több mint 40%-át tette ki. Az extrudált közepes alumínium rudak 90%-ot tettek ki, amelyből az általános profilok és rudak, valamint a kis és közepes méretű építőipari profilok a rudak több mint 80%-át, a nagy és közepes méretű profilok, valamint a speciális speciális profilok és rudak pedig csak mintegy 15%-ot tettek ki. A csövek az alumíniumötvözet extrudált anyagának körülbelül 8%-át teszik ki, míg az alakos csövek és a speciális speciális csövek a csöveknek csak mintegy 20%-át. A fentiekből látható, hogy az alumínium és alumíniumötvözet extrudált anyagok legnagyobb termelése és értékesítése, és a legszélesebb körben használt termékek a kis és közepes méretű építőipari profilok, az általános profilok, valamint a rudak és csövek. A speciális profilok, rudak és csövek pedig csak mintegy 15%-ot tesznek ki, az ilyen termékek főbb jellemzői a következők: speciális funkciókkal vagy teljesítménygel rendelkeznek; adott célra szánva; Nagy vagy kis specifikációs mérettel; Rendkívül magas méretpontossággal vagy felületi követelményekkel. Ezért a választék nagyobb, a tételszám kisebb, speciális eljárások bővítésére vagy speciális berendezések és szerszámok hozzáadására van szükség, a gyártás bonyolultabbá és a műszaki tartalom magas, a termelési költség megnő, és a hozzáadott érték is megnő.
A tudomány és a technológia fejlődésével, valamint az emberek életszínvonalának folyamatos javulásával egyre magasabb követelményeket támasztanak az alumínium és alumíniumötvözet extrudált termékek termelésével, minőségével és változatosságával szemben, különösen az elmúlt években a termék személyre szabásának megjelenése elősegítette a személyre szabott tulajdonságokkal és speciális felhasználási módokkal rendelkező speciális profilok és csövek fejlesztését.
Az ultraprecíziós profilokat széles körben használják elektronikus eszközökben, kommunikációs, postai és telekommunikációs berendezésekben, precíziós gépekben, gyengeáramú berendezésekben, repülőgépiparban, atomtengeralattjárókban és hajókban, az autóiparban és más, kis, vékony falú, nagyon precíz alkatrészek keresztmetszetének tűrése esetén. A tűréshatárok általában nagyon szigorúak, például a keresztmetszeti méret tűrése kisebb, mint ±0,10 mm, a falvastagság tűrése kisebb, mint ±0,05 mm. Ezenkívül az extrudált termékek síkfelületi, csavarodási és egyéb alak- és pozíciótűrései is nagyon szigorúak. Ezenkívül a speciális kis, ultraprecíziós alumíniumötvözet profilok extrudálási folyamatában a berendezésekre, a formára és a folyamatra nagyon szigorú követelmények vonatkoznak. A modern ipar gyors fejlődésének, a legmodernebb nemzetvédelmi és tudományos kutatásnak és egyéb vállalkozásoknak, valamint a személyre szabhatóság mértékének javulásának köszönhetően a kisméretű, ultraprecíziós profilok száma, választéka és minősége egyre magasabb. Bár az elmúlt években számos kiváló minőségű, kisméretű, ultraprecíziós alumíniumötvözet profilt fejlesztettek ki és gyártottak, ezek még mindig nem tudják kielégíteni a piac igényeit. Különösen nagy a különbség a kisméretű, ultraprecíziós alumíniumötvözet profilok gyártására szolgáló hazai technológia és berendezések és a nemzetközi haladó szint között, amelyek nem tudják kielégíteni a hazai és külföldi piaci igényeket, és fel kell zárkózniuk.
4. Következtetés
Az alumínium és alumíniumötvözetek speciális precíziós extrudálása (profilok és csövek) összetett alakú, vékony falvastagságú, mérettűrésű, alak- és pozíciópontossági követelményekkel rendelkezik, magas műszaki tartalommal rendelkezik, nehéz előállítani kiváló minőségű, finom anyagokat. A nemzetgazdaság és a nemzetvédelem nélkülözhetetlen kulcsanyagai, széleskörű felhasználási körrel és ígéretes fejlesztési kilátásokkal rendelkeznek. Ennek a terméknek a gyártása különleges követelményeket támaszt a bugákkal, a szerszámokkal és az extrudáló berendezésekkel, valamint az extrudálási eljárással szemben, és számos kulcsfontosságú műszaki problémát kell megoldani a kiváló minőségű termékek gyártása érdekében.
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2024. április 7.
