1. Eigenschaften von speziellen Präzisionsextrusionsmaterialien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen
Diese Art von Produkt hat eine besondere Form, eine dünne Wandstärke, ein geringes Stückgewicht und sehr strenge Toleranzanforderungen. Solche Produkte werden üblicherweise als Präzisionsprofile (oder Ultrapräzisionsprofile) (Rohre) aus Aluminiumlegierung bezeichnet, und die Technologie zur Herstellung solcher Produkte wird als Präzision bezeichnet. (oder Ultrapräzisions-)Extrusion.
Die Hauptmerkmale von Spezialpräzisions- (oder Ultrapräzisions-)Strangpressprofilen aus Aluminiumlegierungen sind:
(1) Es gibt viele Sorten, kleine Chargen, und die meisten davon sind spezielle Extrusionsmaterialien, die in fast allen Lebensbereichen und allen Aspekten des Lebens der Menschen verwendet werden, einschließlich aller Extrusionsprodukte wie Rohre, Stangen, Profile und Drähte aus verschiedenen Legierungen und Zuständen. Aufgrund des kleinen Querschnitts, der dünnen Wandstärke, des geringen Gewichts und der kleinen Chargen ist die Produktion im Allgemeinen nicht einfach zu organisieren.
(2) Komplizierte Formen und Sonderkonturen, meist geformte, flache, breite, geflügelte, gezahnte, poröse Profile oder Rohre. Die Oberfläche pro Volumeneinheit ist groß und die Produktionstechnologie ist schwierig.
(3) Breite Anwendung, besondere Leistungs- und Funktionsanforderungen. Um die Verwendungsanforderungen des Produkts zu erfüllen, werden viele Legierungszustände ausgewählt, die fast alle Legierungen der Serien 1××× bis 8××× und Dutzende von Behandlungszuständen mit hohem technischen Inhalt abdecken.
(4) Exquisites Aussehen und dünne Wandstärke, im Allgemeinen weniger als 0,5 mm, einige erreichen sogar etwa 0,1 mm, das Gewicht pro Meter beträgt nur wenige Gramm bis zehn Gramm, aber die Länge kann mehrere Meter oder sogar Hunderte von Metern erreichen .
5) Die Anforderungen an Maßhaltigkeit und geometrische Toleranz des Abschnitts sind sehr streng. Im Allgemeinen sind die Toleranzen kleiner Präzisionsprofile aus Aluminiumlegierung mehr als doppelt so streng wie die Sonderqualitätstoleranzen in den JIS-, GB- und ASTM-Standards. Die Wanddickentoleranz allgemeiner Präzisionsprofile aus Aluminiumlegierung muss zwischen ±0,04 mm und 0,07 mm liegen, während die Abschnittsgrößentoleranz ultrapräziser Profile aus Aluminiumlegierung bis zu ±0,01 mm betragen kann. Beispielsweise beträgt das Gewicht des für das Potentiometer verwendeten Präzisionsaluminiumprofils 30 g/m und der Toleranzbereich der Abschnittsgröße beträgt ±0,07 mm. Die Querschnittsgrößentoleranz von Präzisionsaluminiumprofilen für Webstühle beträgt ±0,04 mm, die Winkelabweichung beträgt weniger als 0,5° und der Biegegrad beträgt 0,83×L. Ein weiteres Beispiel ist das hochpräzise, ultradünne Flachrohr für Automobile mit einer Breite von 20 mm, einer Höhe von 1,7 mm, einer Wandstärke von 0,17 ± 0,01 mm und 24 Löchern, bei denen es sich um typische Profile aus ultrapräzisen Aluminiumlegierungen handelt.
(6) Es hat einen hohen technischen Inhalt und ist sehr schwierig herzustellen und stellt besondere Anforderungen an Extrusionsausrüstung, Werkzeuge, Knüppel und Produktionsprozesse. Abbildung 1 ist ein Beispiel für den Querschnitt einiger kleiner Präzisionsprofile aus Aluminiumlegierung.
2. Klassifizierung von speziellen Präzisionsextrusionsmaterialien aus Aluminiumlegierungen
Präzisions- oder Ultrapräzisionsstrangpressteile aus Aluminiumlegierungen werden häufig in elektronischen Instrumenten, Kommunikationsgeräten und modernster Wissenschaft, in der nationalen Verteidigungs- und Militärindustrie, in mechanischen Präzisionsinstrumenten, in Schwachstromgeräten, in der Luft- und Raumfahrt, in der Nuklearindustrie, in der Energie- und Energiebranche sowie in U-Booten und Schiffen eingesetzt. Automobile und Transportwerkzeuge, medizinische Geräte, Hardware-Werkzeuge, Beleuchtung, Fotografie und elektronische Geräte. Im Allgemeinen können Präzisions- oder Ultrapräzisions-Strangpressteile aus Aluminiumlegierungen nach ihren optischen Eigenschaften in zwei Kategorien eingeteilt werden: Die erste Kategorie sind Profile mit kleinen Abmessungen. Diese Art von Profil wird auch Ultra-Small-Profil oder Mini-Shape genannt. Seine Gesamtgröße beträgt normalerweise nur wenige Millimeter, die minimale Wandstärke beträgt weniger als 0,5 mm und das Stückgewicht beträgt mehrere Gramm bis mehrere zehn Gramm pro Meter. Aufgrund ihrer geringen Größe sind bei ihnen meist enge Toleranzen erforderlich. Beispielsweise beträgt die Toleranz der Querschnittsabmessungen weniger als ±0,05 mm. Darüber hinaus sind die Anforderungen an Geradheit und Torsion extrudierter Produkte sehr streng.
Bei der anderen Art handelt es sich um Profile, deren Querschnittsgröße nicht sehr klein ist, die aber sehr strenge Maßtoleranzen erfordern, oder um Profile, die eine komplexe Querschnittsform und eine dünne Wandstärke aufweisen, obwohl die Querschnittsgröße groß ist. Abbildung 2 zeigt das speziell geformte Rohr (industrielles Reinaluminium), das von einem japanischen Unternehmen auf einer horizontalen 16,3-MN-Hydraulikpresse mit einer speziellen geteilten Matrize für einen Kfz-Klimakondensator extrudiert wurde. Die Schwierigkeit der Extrusionsformung dieses Profiltyps ist nicht geringer als die des früheren Typs ultrakleiner Profile. Extrudierte Profile mit großer Querschnittsgröße und sehr strengen Toleranzanforderungen erfordern nicht nur eine fortschrittliche Formdesigntechnologie, sondern auch eine strenge Managementtechnologie für den gesamten Produktionsprozess vom Rohling bis zum fertigen Produkt.
Seit den frühen 1980er Jahren hat sich die Extrusion kleiner und kleinster Profile aufgrund der praktischen Anwendung der kontinuierlichen Extrusionstechnologie von Conform und der Entwicklung der Industrietechnologie rasant weiterentwickelt. Aus verschiedenen Gründen wie Geräteeinschränkungen, Anforderungen an die Produktqualität und Fortschritte in der Extrusionstechnologie macht die Herstellung kleiner Profile auf herkömmlichen Extrusionsanlagen jedoch immer noch einen großen Anteil aus. Abbildung 2 zeigt die Präzisionsprofile der Extrusion herkömmlicher Spaltdüsen. Die Lebensdauer der Form (insbesondere die Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Nebenschlussbrücke und des Formkerns) und der Materialfluss während der Extrusion werden zu den Hauptfaktoren, die ihre Produktion beeinflussen. Dies liegt daran, dass beim Extrudieren des Profils die Größe des Formkerns klein und die Form komplex ist und Festigkeit und Verschleißfestigkeit wichtige Faktoren sind, die sich auf die Lebensdauer der Form auswirken. Die Lebensdauer der Form wirkt sich direkt auf die Produktionskosten aus. Andererseits haben viele Präzisionsprofile dünne Wände und komplexe Formen, und der Materialfluss während des Extrusionsprozesses wirkt sich direkt auf die Form und Maßhaltigkeit der Profile aus.
Um zu verhindern, dass der Oxidfilm und das Öl auf der Oberfläche des Knüppels in das Produkt fließen, und um eine gleichmäßige und zuverlässige Qualität des Produkts sicherzustellen, kann der auf die eingestellte Temperatur erhitzte Knüppel vor der Extrusion geschält werden (sogenanntes Heißschälen). Dann schnell zum Extrudieren in den Extrusionszylinder geben. Gleichzeitig sollte die extrudierte Dichtung sauber gehalten werden, um zu verhindern, dass Öl und Schmutz an der Dichtung haften bleiben, während der Überdruck nach einer Extrusion entfernt und die Dichtung in die nächste Extrusion eingebaut wird.
Entsprechend der Maßhaltigkeit des Abschnitts sowie der Form- und Positionstoleranz kann das Strangpressen von Aluminiumlegierungen mit besonderer Präzision in Profile aus Aluminiumlegierungen mit besonderer Präzision und kleine (Miniatur-)Profile aus Aluminiumlegierungen mit ultrahoher Präzision unterteilt werden. Im Allgemeinen übertrifft seine Genauigkeit die nationalen Standards (wie GB, JIS, ASTM usw.). Ultrahohe Präzision wird als spezielles Präzisionsprofil aus Aluminiumlegierung bezeichnet. Beispielsweise liegt die Maßtoleranz über ± 0,1 mm und die Wanddickentoleranz von Die gebrochene Oberfläche liegt bei Profilen und Rohren im Bereich von ±0,05 mm bis ±0,03 mm.
Wenn seine Genauigkeit mehr als das Doppelte des nationalen Standards für ultrahohe Präzision beträgt, spricht man von einem kleinen (Miniatur-)Ultrahochpräzisionsprofil aus Aluminiumlegierung, z. B. mit einer Formtoleranz von ± 0,09 mm und einer Wanddickentoleranz von ± 0,03 mm ~ ± 0,01 mm für ein kleines (Miniatur-)Profil oder Rohr.
3. Entwicklungsaussichten für spezielle Präzisionsextrusionsmaterialien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen
Im Jahr 2017 überstiegen die Produktion und der Verkauf von Aluminiumverarbeitungsmaterialien weltweit 6.000 kt/a, wovon die Produktion und der Verkauf von Strangpressmaterialien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen 25.000 kt/a überstiegen, was mehr als 40 % der gesamten Produktion und des gesamten Umsatzes ausmachte Aluminium. Auf extrudierte mittlere Aluminiumstäbe entfielen 90 %, davon entfielen mehr als 80 % auf allgemeine Profile und Stäbe sowie kleine und mittlere Profile für den Zivilbau, auf große und mittelgroße Profile und spezielle Sonderprofile und Stäbe nur etwa 10 % 15 %. Das Rohr macht etwa 8 % des extrudierten Aluminiumlegierungsmaterials aus, während das geformte Rohr und das spezielle Spezialrohr nur etwa 20 % des Rohrs ausmachen. Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass die größte Produktion und der größte Vertrieb von Extrusionsmaterialien aus Aluminium und Aluminiumlegierungen erfolgt und die am weitesten verbreiteten kleinen und mittelgroßen Profile für den Zivilbau, allgemeine Profile sowie Stäbe und Rohre sind. Und Spezialprofile, Stäbe und Rohre machen nur etwa 15 % aus, die Hauptmerkmale solcher Produkte sind: mit besonderen Funktionen oder Leistungen; Einem bestimmten Zweck gewidmet; Mit einer großen oder kleinen Spezifikationsgröße; Bei extrem hohen Maßgenauigkeiten bzw. Oberflächenanforderungen. Daher ist die Vielfalt größer und die Charge kleiner, die Notwendigkeit, spezielle Prozesse zu erhöhen oder spezielle Geräte und Werkzeuge hinzuzufügen, die Produktion ist schwierig und der technische Inhalt ist hoch, die Produktionskosten steigen und die Wertschöpfung steigt.
Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen wurden immer höhere Anforderungen an die Leistung, Qualität und Vielfalt von Strangpressprodukten aus Aluminium und Aluminiumlegierungen gestellt, insbesondere in den letzten Jahren hat die Produktpersonalisierung zugenommen förderte die Entwicklung spezieller Profile und Rohre mit personalisierten Eigenschaften und spezifischen Verwendungszwecken.
Ultrapräzisionsprofile werden häufig in elektronischen Instrumenten, Kommunikations-, Post- und Telekommunikationsgeräten, Präzisionsmaschinen, Präzisionsinstrumenten, Schwachstromgeräten, Luft- und Raumfahrt, Atom-U-Booten und -Schiffen, der Automobilindustrie und anderen Bereichen mit kleinen, dünnen Wänden und sehr großen Querschnitten verwendet Präzise Teile. Normalerweise sind die Toleranzanforderungen sehr streng, zum Beispiel beträgt die Toleranz der Abschnittsumrissgröße weniger als ±0,10 mm und die Toleranz der Wandstärke weniger als ±0,05 mm. Darüber hinaus sind auch die Ebenheits-, Verdrehungs- und andere Form- und Lagetoleranzen extrudierter Produkte sehr streng. Darüber hinaus gelten beim Extrusionsprozess von speziellen kleinen, hochpräzisen Aluminiumlegierungsprofilen sehr strenge Anforderungen an die Ausrüstung, die Form und den Prozess. Aufgrund der rasanten Entwicklung der modernen Industrie, modernster nationaler Verteidigungs- und wissenschaftlicher Forschung und anderer Unternehmungen sowie der Verbesserung des Personalisierungsgrades nehmen Anzahl, Vielfalt und Qualität kleiner Ultrapräzisionsprofile immer mehr zu, obwohl in den letzten Jahren hat viele hochwertige kleine Ultrapräzisionsprofile aus Aluminiumlegierung entwickelt und produziert, kann aber immer noch nicht den Anforderungen des Marktes gerecht werden. Insbesondere besteht immer noch eine große Lücke zwischen der heimischen Technologie und der Ausrüstung für die Produktion kleiner Ultrapräzisionen -Präzisionsprofile aus Aluminiumlegierung und dem internationalen fortgeschrittenen Niveau, die die inländische und ausländische Marktnachfrage nicht decken können und nachgeholt werden müssen.
4. Fazit
Die spezielle Präzisionsextrusion von Aluminium und Aluminiumlegierungen (Profile und Rohre) ist eine Art komplexe Form, dünne Wandstärke, Maßtoleranz sowie Form- und Positionsgenauigkeitsanforderungen sind sehr anspruchsvoll, hoher technischer Inhalt, schwierige Produktion von hochwertigen, feinen Materialien, ist die nationale Norm Wirtschaft und Landesverteidigung unverzichtbare Schlüsselmaterialien, sehr breites Einsatzspektrum, vielversprechende Entwicklungsperspektiven des Materials. Die Herstellung dieses Produkts stellt besondere Anforderungen an die Knüppel-, Werkzeug- und Extrusionsausrüstung sowie den Extrusionsprozess und es müssen eine Reihe wichtiger technischer Probleme gelöst werden, um hervorragende Produkte in Chargen zu erhalten.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminium
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.04.2024
