فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم
تولید پروفیل آلومینیوم در سال های اخیر بسیار افزایش داشته است. امروزه استفاده از آلومینیوم و پروفیل آلومینیوم بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مهم ترین و اصلی ترین خصوصیاتی که آلومینیوم و آلیاژ های آن را به یکی از رایج ترین و پر استفاده ترین فلز ها تبدیل نموده است، ساخت پذیری، سبکی، خواص مکانیکی و فیزیکی و مقاومت در مقابل خوردگی می باشد. پروفیل های آلومینیومی به طور معمول جهت اهداف سازه ای تولید می شوند.
ماده اولیه تولید پروفیل آلومینیوم
جهت تولید پروفیل آلومینیوم، مواد اولیه که به آن ها بیلت آلومینیوم می گویند (اندازه های مختلف بیلت آلومینیوم و آلیاژ ها، نیازمند ساخت قالب آلومینیوم گوناگونی هستند)، تحت درجه حرارت مناسب و با فشار بسیار بالا قرار می دهند و پس از آن را از بین قالب های مخصوص حرکت می دهند و به این شکل ماده اولیه شکل می گیرد و به شکل های مورد نظر تبدیل می شود و به سبب اعمال فشار بالا و فرآیند حرارتی روی فلز آلومینیوم، ماده اولیه به صورت کامل تغییر شکل پیدا می کند و در پایان فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم، محصول نهایی ایجاد و ساخته می شود.
کیفیت بیلت می تواند بر کیفیت محصول و بهره وری تأثیر بگذارد و همچنین نیز روی قیمت پروفیل آلومینیوم تأثیرگذار است.
اکسترود در تولید پروفیل آلومینیوم چیست؟
فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم با استفاده از اکسترود انجام می گیرد. اکسترود به فرایندی اطلاق می شود که طی آن فلز آلومینیوم تغییر شکل داده و بدین ترتیب که بیلت (بلوک فلزی) نیمه خمیری آلومینیوم در اثر فشاری که به آن وارد می آید از بین قالبی که سطح مقطعی کوچک تر و متفاوت دارد عبور می کند و شکل جدیدی به خود می گیرد. تولید اکستروژن توسط فشرده شدن غیر مستقیم بدست می آید. زمان تماس بیلت با محفظه قالب انرژی تقریبا بالایی استفاده می شود تا این فشرده سازی انجام گیرد. در این روند تماس محفظه قالب با بیلت با چنین فشاری، درصد این که سطح بیلت (بلوک فلزی) جدا شود بسیار کم می شود.
اکستروژن آلومینیوم یکی از گزینه های با اهمیت و مهم در فرایند شکسته شده ساختار ظاهری بیلت (بلوک فلزی) آلومینیم است. و علت آن تحت فشار قرار گرفتن بیلت می باشد. تولید پروفیل آلومینیوم اکستروژن با توجه به فرایند انجام عملیات و نوع آلیاژ آن به 2 روش گرم و سرد انجام می گیرد. در اکستروژن گرم جهت تسهیل روند شکل گیری بیلت پلاستیک از پیش گرم می شود.
مراحل تولید پروفیل آلومینیوم
پروفیل آلومینیوم یک وسیله و ابزار تخصصی است و در موارد بسیاری نیاز است که به صورت اختصاصی تولید و طراحی شود. تولید پروفیل آلومینیوم فرایندی چندین مرحله ای است. متخصصین این حوزه می توانند بهترین مشاوران در حوزه طراحی و تولید پروفیل آلومینیوم باشند.
باید بررسی های مورد نیاز انجام داده شود تا به بهترین شکل ممکن برای تولید پروفیل آلومینیوم اکسترود پذیر در نظر گرفته شود. بایستی توجه داشت که مواد اولیه تولید پروفیل آلومینیوم بسیار در کیفیت پروفیل اکسترود تاثیر گذار است. اگر که مواد اولیه به کار گرفته شده کیفیت لازم را نداشته باشند، تمامی زحمات جهت تولید پروفیل آلومینیوم مورد نظر از بین می رود. در زمینه کیفیت مواد اولیه هم نیازمند نظر های هوشمندانه و تخصصی هستیم. در ادامه این بخش مراحل تولید پروفیل آلومینیوم از اولین مراحل تا مراحل تکمیلی می پردازیم.
تولید و طراحی قالب پروفیل آلومینیوم
قبل از تولید پروفیل آلومینیوم بایستی قالبی برای اکسترود آلومینیوم داشته باشیم. ساخت قالب از نظر طراحی مناسب و دقت در ابعاد، همچنین به لحاظ طول عمر و استحکام، نقش تعیین کننده و مهمی در کیفیت پروفیل آلومینیوم و نیز کاهش قیمت تمام شده پروفیل خواهد داشت.
پیش گرم کردن بیلت آلومینیوم
جهت تولید پروفیل آلومینیوم از بیلت آلومینیومی که پیش تر در کوره پیش گرم، به دمای لازم و مناسب تولید رسیده، داخل دستگاه قرار داده می شود. بیلت آلومینیومی در حدود ۵۰۰ – ۴۵۰ درجه سانتی گراد پیش گرم می شود. علت این پیش گرمایش، این مورد است که در این دما خاص جریان تنش در آلیاژ آلومینیوم بسیار پایین است.
چرب کردن بیلت آلومینیومی
پس از رساندن بیلت به دمای لازم آن را به وسیله لودر به درون رام رانده و بیلت را توسط چربی مخصوص یا دوده چرب می کنند. این عمل از چسبیدن بیلت به قالب جلوگیری می نماید و همچنین نقش روان کننده را هم ایفا می نماید.
اکسترود و تولید پروفیل آلومینیومی
در گام بعد بیلت به کرایدل دستگاه اکستروژن وصل می شود. رام، بیلت را به جلو می راند تا بیلت وارد کانتینر شود. بر اثر این فشار وارد شده دما بالا می رود. مواد خمیری مانند و نیمه مذاب از داخل قالب عبور می کنند و شکل پروفیل را می سازند. وجود نیرو های اصطکاکی به مقدار زیادی سبب افزایش فشار دستگاه پرس می شود.
دیده شده که در فاز نخست تولید، هنگامی که بیلت در پشت قالب قرار گرفته، فشار دستگاه به سرعت به بالا ترین حد خود افزایش پیدا می کند. این سبب می شود وضعیت تولید پروفیل ناپایدار شود.
جهت تعیین و اصلاح مشکلات قالب از سر شاخه‌ی بیرون آمده از قالب استفاده می نمایند. این سر شاخه بیان کننده مشکلات در تولید پروفیل آلومینیوم است.
دستگاه پولر
پروفیل آلومینیوم اکسترود شده که از قالب خارج شده را بایستی به صورت اتوماتیک و یا دستی بیرون کشید. این کار فشار را بسیار کاهش داده و به تولید پروفیل کمک شایانی می کند. اگر این عمل بخواهد به حالت اتوماتیک صورت گیرد، به وسیله دستگاه پولر انجام می شود.
دستگاه پولر، پروفیل را با قدرت یکسان و به طور یک دست بیرون می کشد و روی ریل های مقابل دستگاه قرار می دهد. این کار تا اندازه بسیاری به جلوگیری از تاب گیری و اصلاح پیچیدگی پروفیل کمک می نماید.
در فاز دوم تولید، فشار روی دستگاه کاهش پیدا می کند و بیلت آلومینیوم به حالت پایدار رسیده. در نتیجه پروفیل آلومینیوم هم کیفیت خوبی خواهد داشت.
در فاز سوم بیلت آرام آرام به انتها رسیده، فشار بر روی دستگاه به کم ترین میزان خود می رسد.
تاب گیری و خنک کردن نمودن پروفیل آلومینیوم تولید شده
محصول پس از اکسترود به میز خنک کننده منتقل می شود. پس از خنک شدن پروفیل ها آن ها را به روی میز مخصوصی به نام استریج هدایت می کنند.
در این مرحله از مراحل تولید پروفیل آلومینیوم، تاب گیری صورت می گیرد. این عملیات سبب می شود که پروفیل ها به صورت یکنواخت و صاف مطابق با استاندارد های مورد نظر در آیند.
رنگ کوره ای و آنادایز و دکورال پروفیل آلومینیوم
انادایزینگ پروفیل یکی از روش های رنگ نمودن آلومینیوم است. آندایز کردن علاوه بر جذابیت و زیبایی سبب استحکام پروفیل آلومینیوم هم می شود. مكانيزم كلي فرایند آنادایز به اين شکل است كه جريان مستقيم برق از مايع الكتروليت خاصی مي گذرد كه در آن فلز مناسب ديگري كاتد و آلومينيوم آند بوده مي باشد. در اين حالت بر روی آلومينيوم لايه نسبتا نازكي از اكسيد ايجاد مي شود، كه ضخامت آن به عوامل مختلفی بستگي دارد.
آلومينيوم در شرايط معمولي هم اكسيده مي شود. به گونه ای كه در مجاورت هوا و به شکل عادی لايه اي از اكسيد به ضخامت حدودی 0.01 ميكرون و به شکل غير متخلخل روي سطح قطعات آلومينيومي تشكيل مي شود، كه وظيفه محافظت از سطح فلز را در محيط بر عهده دارد. اما مزيت و برتري اكسيد تولید شده در روش آندايزينگ نسبت به شرايط عادی مقاومت بيشتر آن در برابر خوردگي است.
مزیت آنادایز در تولید آلومینیوم
* افزايش مقاومت در برابر خوردگي
* این عمل سبب افزايش قدرت چسبندگي رنگ ها می شود
* ايجاد نماي مناسب برای تزئينات و دكوراسيون
* انادایز سبب عايق كاری مناسب می شود
* كاربرد در صنايع ليتوگراف و فتوگراف
* انودایز سبب افزايش قابليت انتشار و تابش حرارت می شود
* سبب افزايش مقاومت سايشی می شود
* كنترل و رديابي درز هاي سطحی با انادایز
تولید پروفیل آلومینیوم به روش اکستروژن مستقیم
تولید پروفیل آلومینیوم، از روش اکستروژن مستقیم در قیاس با اکستروژن غیر مستقیم بیشتر استفاده می شود. در اکستروژن مستقیم بیلت داخل محفظه قالب قرار می گیرد و با مقدار کمی فشار به درون قالب هدایت می شود. اکستروژن مستقیم در تولید مواردی همچون مفتول آلومینیومی، لوله آلومینیومی، میلگرد آلومینیومی و مقاطع آلومینیوم تو خالی و تو پُر مورد استفاده قرار می گیرد. طی این فرایند به سبب این که بیلت روی دیواره محفظه قالب می لغزد، نیروی اصطکاکی حاصل از این لغزش، مقدار فشار مورد نیاز رام را به شدت بالا می برد.
به سبب این که در طول این روند مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی بالا می رود، در نتیجه پس از اتمام اکستروژن، انجام دادن عملیات سطحی بسیار مهم و با اهمیت می باشد. طی ساخت پروفیل اکستروژن دما اهمیت بسیار ویژه ای دارد. افزایش پیدا کردن دما، تنش مواد را کمتر می کند و عملیات اکستروژن ساده تر انجام می گیرد. رسیدن دمای آلیاژ به نقطه ذوب خود سبب از بین رفتن خواص و خود آلیاژ آن می شود. همچنین افزایش دما و در نتیجه افزایش فشار، سرعت رام را افرایش می دهد و زمانی سرعت رام کمتر باشد، زمان بیشتری جهت انتقال گرمای تولید شده نیاز خواهد بود. کنترل سرعت، دما و فشار در روند تولید سبب کم شدن ضایعات تولید می شود.
بالا رفتن تلورانس اکستروژن آلومینیوم در گرو حفظ ارتباط دقیق این سه مورد است. اکسترود آلومینیوم به سبب تحت فشار قرار گرفتن بیلت، بهترین راه جهت شکستن ساختار ریختگی بیلت می باشد.
انواع روش های اسکترود
روش های اسکترود که در تولید پروفیل آلومینیوم کاربرد دارد، انواع مختلفی دارد که در اینجا به آن ها اشاره می کنیم:
اکستروژن مستقیم
این نوع، اکستروژن رو به جلو هم نامیده می شود. در این روش یک شمش فلزی در ظرف بارگذاری می شود و یک رام مواد را فشرده می نماید و آن را وادار می کند از یک یا چندین روزنه در قالبی در انتهای ظرف جریان پیدا کند. با نزدیک شدن رام به قالب، قسمت کمی از شمش باقی می ماند، که نمی شود با فشار از دهانه قالب عبور کند. این قسمت اضافی و باقی مانده که لب به لب نامیده می شود، با بریدن آن از خروجی قالب از محصول جدا می شود.
معایب اکستروژن مستقیم
از معایب اکستروژن مستقیم در فرایند تولید پروفیل آلومینیوم می توان به اصطکاک بالا همچنین ایجاد حرارت بر اثر تماس شمش با محفظه اشاره کرد. این اصطکاک در بعضی موارد منجر به ایجاد عیب هایی داخلی بر روی قطعه می شود. در اکستروژن مستقیم در قیاس با روش اکستروژن غیر مستقیم بایستی نیروی بالاتری اعمال نمود.
مزایای اکستروژن مستقیم
اکستروژن مستقیم قابلیت خوبی در کنترل قطعه و خنک سازی پس از خروج قطعه از قالب را فراهم می نماید. از طرف دیگر اجرای آن نیز ساده است.
اکستروژن غیر مستقیم
این مدل را اکستروژن معکوس و عقب هم می نامند. در این روش، قالب بر روی رام نصب می شود تا در انتهای مخالف ظرف همان گونه که رام حرکت می کند، فلز وادار می شود از راه فضای خالی در جهت مخالف حرکت رام جریان یابد. از آنجایی که شمش وادار به حرکت نسبت به ظرف نیست، اصطکاک در دیواره ها وجود ندارد، پس نیروی رام کمتر از اکستروژن مستقیم است. محدودیت های این روش به سبب استحکام کمتر رام و مشکل در حمایت از فلز اکسترود شده، در زمان خروج از قالب سبب ایجاد ظرف هایی توخالی می شود. اکستروژن غیر مستقیم می تواند مقاطع توخالی (مثل لوله ها) ایجاد نماید.
مزایای اکستروژن غیر مستقیم
معایب فرایند اکستروژن غیر مستقیم
پس از خروج قطعه مورد نظر از قالب، امکانات کم تری نسبت به روش مستقیم برای خنک کردن آن وجود دارد. همچنین ممکن است سطح خارجی محصول از مرغوبیت کمتری برخوردار باشد.
مزایای اکستروژن غیر مستقیم
- تولید و طراحی قالب پروفیل آلومینیوم
- پیش گرم کردن بیلت آلومینیوم
- چرب کردن بیلت آلومینیومی
- اکسترود و تولید پروفیل آلومینیومی
- دستگاه پولر
- تاب گیری و خنک کردن نمودن پروفیل آلومینیوم تولید شده
- رنگ کوره ای و آنادایز و دکورال پروفیل آلومینیوم
- اکستروژن مستقیم
- اکستروژن غیر مستقیم
