Алюминиевый профиль способ изготовления

Прессование профиля

На сегодняшний день прессование профиля широко используется в строительстве сооружений, а особенно, в таких конструкциях, как: двери, окна, перегородки, вентилируемые и светопрозрачные фасады.

1. Экструзия алюминия

Процесс прессования или экструзии может применяться как к алюминиевому профилю, так и к бронзе, латуни, нержавеющей стали или титану. Хотя именно экструзия алюминия получила широкое распространение благодаря низкой температуре плавления (около 500ºС).

1.1. Алюминий и сталь

Процесс экструзии делает возможным производство алюминиевого профиля шириной от 10 до 800 мм благодаря неограниченному диапазону всевозможных форм поперечного сечения. Стоимость инструментов для изготовления нового прессованного профиля из алюминия гораздо дешевле, чем для изготовления катаного стального профиля. Более того, время простоя экструзионного пресса при замене матрицы значительно меньше, чем время, которое уходит на замену валков прокатного стана при производстве стального профиля.

Поэтому наш завод изготавливает прессованные алюминиевые профили по чертежам заказчика в целях выполнения определенных задач в конструкции или изделии. Одной из главных особенностей процесса экструзии наших профилей является то, что они могут иметь очень тонкие элементы – полки и стенки, по сравнению с общими габаритными размерами.

1.2. Метод прямого прессования

С помощью специальных полунепрерывных литейных машин мы изготавливаем алюминиевые профили методом прямой экструзии (прессования). Из алюминиевого расплава отливаются длинные цилиндрические слитки («столбы»), которые режутся на короткие цилиндрические заготовки перед ее непосредственной загрузкой в пресс (рис. 1).

Нагретая заготовка, отправленная в подогретый контейнер пресса, выжимается гидравлическим поршнем в задний торец и выдавливает металл через отверстия матрицы, который в виде профиля двигается дальше по приемному и выходному столам пресса. Внутренняя конструкция матрицы и форма ее отверстия определяют форму профиля.

2. Термическая обработка алюминиевых профилей

Наши алюминиевые профили изготавливаются из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, которые нагреваются до температуры под закалку с быстрым охлаждением и упрочнением старением.

2.1. Закалка на прессе

Закалка профиля на прессе, непосредственно на приемном и выходном столе, происходит с помощью охлаждения его вентиляторами, ускоренными потоками воздуха, водовоздушной смесью или водой, в зависимости от толщины профиля.

2.2. Закалка с помощью отдельного нагрева

Закалка для толстых профилей из высоколегированных алюминиевых сплавов требует очень большой скорости охлаждения и строго контролируемой температуры закалки. Данные профили после порезки на мерные длины снова подвергаются нагреву до температуры полного растворения упрочняющих частиц. Такая закалка производится в специальных закалочных баках, наполненных водой.

2.3 Упрочнение старением

Заключительной стадией термической обработки алюминиевых профилей является их выдержка несколько часов при температуре 170-200ºС. Эта операция искусственного старения производится сразу после операции правки растяжением.

Также после закалки профили могут подвергаться естественному старению, при условии их выдержки при комнатной температуре в течении определенного периода времени, вплоть до нескольких месяцев. При естественном старении пластические характеристики профиля значительно увеличиваются.

Благодаря механизму старения значительно возрастает прочность алюминиевого сплава, что положительно влияет на конечную продукцию.

3. Правка профилей

Алюминиевый профиль имеет тенденцию к короблению, которое может произойти уже на выходе из пресса, а охлаждение во время закалки еще больше усугубляет проблему. Существует два основных вида коробления профиля:

• общий прогиб и скручивание по всей длине профиля;
• искажение поперечного сечения.

Общий прогиб и скручивание убираются с помощью растяжения на растяжной машине в линии пресса при остаточной деформации от 1 до 3%. А искажение поперечного сечения, характерное для тонкостенных профилей, убирается прессованием и снижением скорости охлаждения при закалке.

4. Экструзия алюминиевых профилей

Один экструзионный пресс может иметь огромное количество экструзионных матриц, которые изготавливаются из теплостойкой инструментальной стали. Изготовление матрицы для прессования алюминия – это сложный и трудоемкий процесс.

4.1. Сплошные профили

С помощью типичной сплошной экструзионной матрицы (рис. 2) прессуются сплошные профили – профили, не имеющие полостей. Размеры отверстий (прорези) такой матрицы задают толщину профиля.

4.1.1. Рабочие пояски матриц

«Толстые» участки профиля пытаются выйти из матрицы быстрее, чем «тонкие» участки. В связи с этим конструктор матрицы замедляет течение алюминия в «толстых» участках с помощью увеличения длины рабочего пояска. Однако, практически никогда профили не выходят из матрицы полностью прямолинейными, все равно нужно проводить их правку растяжением.

4.1.2. Скругление углов

Для улучшения условий работы и увеличения срока службы матрицы, необходимо скруглять все углы профиля радиусом не менее 0,3 мм. В матрицах не применяются острые углы, так как они повышают риск излома и делают ограниченной скорость прессования профилей.

4.1.3. «Язык» в сплошной матрице

Есть алюминиевые профили, которые включают элементы, называемые «языками» (рис. 3), и при высоком давлении, действующем на площадку матрицы X, есть большая вероятность того, что она сломается по линии Y. Для таких элементов применяется специальный коэффициент а, который вычисляется по формуле:

• а = d/c — для простой прорези (рис. 3а)
• а = А/с2 — для более сложной формы «языка» (рисунок 3б),

А – площадь участка Х.

При благоприятных условиях максимальная величина коэффициента а должна быть не более 3,0.

Если коэффициент а превышает критическую величину для конкретного сплава, то профиль прессуют как полузамкнутый на матрице «портхол» или на мостиковой матрице.

4.2. Полые профили

С помощью комбинированной экструзионной матрицы (рис. 4) прессуются полые профили – профили, имеющие одну или несколько полостей. Данные матрицы состоят из двух частей: самой матрицы и рассекателя с оправкой. Обычно применяются матрицы «портхол» и мостиковые матрицы, которые отличаются конструкцией рассекателя.

Внутренняя поверхность алюминиевого профиля формируется оправкой, а наружная поверхность – отверстием матрицы. Полая матрица может стоить дороже сплошной, но скорость прессования через полые матрицы несколько ниже, чем через сплошные.

4.3. Полузамкнутые профили

Матрицы «портхол» или мостиковые матрицы применяются для прессования полузамкнутых профилей, которые не удастся получить на сплошных матрицах. В данном случае оправка комбинированной матрицы будет формировать заштрихованную область (рис. 5).

4.4. Сварные продольные швы

При прессовании полузамкнутого или полого профиля пластичный алюминий течет несколькими потоками через рассекатель, которые потом снова соединяются перед выходом из матрицы. Из-за этого получаемый полый профиль содержит сварные швы (рис. 6).

Их практически не видно, но конструктор знает о них, так как они представляют угрозу для прочности профиля по всей его длине.

4.5. Шовные и бесшовные трубы

Для производства полых профилей без сварных швов применяется прессование с внутренней оправкой (рис. 7). Для такой технологии требуется специальный прошивной пресс, поэтому обычно она применяется только для бесшовных труб. Так как для бесшовных труб присутствие сварных швов является неприемлемым.

Трубы, которые прессуют на комбинированных матрицах, имеют продольные сварные швы, но их практически невозможно обнаружить.

Высокоточное изготовление пресс-форм

Доставка пресс-форм в любой регион России и СНГ

Источник

Особенности производства экструдированного алюминиевого профиля

Содержание

Производство алюминиевых профилей

«Алюминий» , в последнее время, изделия из этого металла появляются в нашей повседневной жизни все чаще и чаще. На сегодняшний день трудно представить, как современное общество может обходиться без этого одновременно прочного и эластичного материала. Огромным плюсом использования алюминия и сплавов на его основе является — относительная простота обработки и антикоррозионные свойства получаемых экструдированных или литых деталей. Широчайшее распространение алюминиевые сплавы получили в самолетостроении, автомобильной, космической и военной промышленности. Но стоит также отметить, что и в повседневной жизни человек стал использовать алюминиевых сплавов гораздо больше чем ранее. Практически невозможно представить кухню, где нет алюминиевой посуды (сковородка, кастрюля и т.д.), провода, мебельные комплектующие, декоры дома, инструменты, для различной деятельности, и многие другие необходимые нам элементы обихода произведены на основе алюминиевых сплавов. Также тяжело представить себе современную строительную отрасль без использования этого многопрофильного материала. Алюминий широко применяется в конструктиве зданий, при создании уникальных объектов строительства, конструировании фасадов, светопрозрачных и произведенных с использованием композитных материалов. На сегодняшний день есть успешный опыт строительства мостов полностью созданных на основе алюминиевых сплавов.

Виды алюминиевого профиля

Алюминиевые профили бывают двух основных видов:

1. Стандартные изделия по сортаменту (тавр, двутавр, круглые и квадратные профильные трубы и т.д.)

2. Профиля по чертежам заказчика.

При этом изготовление по чертежу заказчика подразумевает получение профиля практически любого сечения, которое не будет противоречить возможностям производственного оборудования. Для производства сложных типов сечений необходимо использовать высокоточную оснастку (матричный инструмент).

Технология и способы производства

Самым распространённым способом производства алюминиевого профиля является экструзия. Принцип этого способа заключается в продавливании разогретой массы металла через фильеру с заданным сечением. При производстве профиля данным способом используется специальное прессовое оборудование. На данном оборудовании из заранее подготовленной заготовки (столба) соответствующего диаметра методом прямого или обратного вида прессования получают готовый алюминиевый профиль.

Прямой вид прессования

При прямом прессовании выход алюминия из матричного инструмента происходит в одном направлении с движением заготовки по лотку пресса, т.е., заготовка движется по лотку (гильзе) в направлении матрицы (фильеры). при производстве экструдированного алюминиевого профиля данным способом необходимо прилагать большое усилие. Отход составляет 18-20 % от массы используемого столба, в некоторых случаях пресс -остаток может быть 30%. Такой процесс позволяет получить качественную поверхность конечного продукта, схема прессования в данном случае менее сложная.

Обратный вид прессования

В процессе обратного прессования заготовка остается неподвижна, а выход профиля через матрицу, происходит в обратном направлении, движению полого пуансона.

Этапы производства экструдированного алюминиевого профиля:

1. Разогрев оборудования и болванок (столбов) в печи

2. Прессование профиля

При нарушении технологии получения сплава, могут возникать дефекты в виде пузырей, наличие шлака в слитке может привести к появлению дефектов на поверхности профиля. В связи с этим необходимо вести технический надзор за производственным процессом на всех стадиях, для исключения появления брака на конечных этапах.

Необходимое оборудование

• печь, нагревания заготовок;

• пилу для распила заготовок горячим методом;

• линию подачи заготовок в пресс;

• пресс;

• линию после прессовой обработки профиля;

• печь старения изделий.

Для обеспечения потокового производства, цех должен быть оборудован измерительными приборами, а также высокоточными контрольными инструментам. Закалка и старение Для фиксирования связей сплава алюминиевого профиля, необходимо производить охлаждение алюминиевого профиля на выходе из матрицы со скоростью не ниже критической скорости. Критическая скорость напрямую зависит от химического состава сплава. Чаще всего воздушного охлаждения лопастными вентиляторами достаточно для успешного охлаждения профиля, однако есть случаи, когда необходимо применять водное охлаждение, для получения необходимых технических характеристик сплава. После закалки алюминиевый профиль подвергается растяжению на 2% — 3% для выправки и снятия остаточных напряжений. Заключительной стадией термообработки алюминиевого профиля является старение, естественное, искусственное. Естественное происходит без дополнительных воздействий на изделие, при взаимодействии металла с окружающей средой, в течение некоторого времени. Разного для различных алюминиевых сплавов, от нескольких недель до нескольких месяцев. Искусственное старение – процесс протекающий в специализированных печах старения. Нормативный режимы термообработки для некоторых алюминиевых сплавов приведены в таблицe.

Источник

Изготовление алюминиевого профиля в России

Профилированный алюминий широко востребован в различных отраслях хозяйственной деятельности. Наибольшими потребителями являются авто- и авиастроение, производство ракетной и космической техники. Вместе с тем алюминиевые профили используются и в быту: от ограждающих дверных и оконных конструкций до стремянок. Ниже рассматриваются основные способы промышленного получения профилированного алюминия.

Виды алюминиевых профилей, применение, обзор технологий производства

Востребованными разновидностями являются:

1. Уголок (равнобокий и неравнобокий).
2. Z-профиль.
3. Т-профиль.
4. Профиль с П-образными пазами под уплотнитель.

Основные области применения – производство фасадов зданий, каркасных павильонов, окон из алюминиевого профиля. Всё большее распространение получают алюминиевые профили с резиновыми вставками производства, производство витрин, корпусов для светильников, элементов мебели и др. Развивающееся производство стеклянных офисных перегородок немыслимо без алюминиевых дверей или встроенных шкафов-купе, а во многих случаях требуется изготовление нестандартных профилей из алюминия по чертежам заказчика. Здесь, наряду с металлическими могут использоваться и детали из ПВХ.

Постоянно возрастающие потребности привели к созданию высокопроизводительных поточных линий по производству алюминиевых профилей. Это сокращает сроки выполнения изделий и доставки готовой продукции потребителям. С этой же целью возводят новые заводы по выпуску профилей из алюминия.

Высокие пластичные свойства алюминия позволяют использовать в качестве исходного сырья литые чушки и слитки. Структура литого металла – грубозернистая, поэтому механическая прочность исходных заготовок снижена. Поэтому в дальнейшем алюминий и его сплавы подвергают деформирующей обработке.

Из способов производства объёмных алюминиевых изделий преимущество получили экструзия и профилирование. Экструзия (или выдавливание) используется, когда исходными заготовками служат объёмные заготовки, при профилировании деформации подвергают исходный листовой металл, преимущественно в виде полосы. Способы различаются также и по своей производительности: экструзия считается непрерывным процессом, в то время как при профилировании деформация носит цикличный характер.

Поэтому экструзия алюминиевых профилей применяется в металлургическом производстве как технология второго передела (после литья) а профилирование – в машиностроительном производстве (третий передел, после литья и прокатки).

Технология производства алюминиевых профилей методом экструзии

Экструзия алюминия производится преимущественно в горячем состоянии, что позволяет снизить усилие, необходимое для формообразования профиля. Холодная экструзия применяется значительно реже, в основном при получении профилей малого сечения, но повышенной размерной точности.

Контроль температуры от начала до конца технологического цикла имеет решающее значение для обеспечения необходимых эксплуатационных свойств алюминия – предела временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения, ударной вязкости и пр. Кроме того, при горячей деформации снижается скорость образования поверхностной плёнки окиси алюминия

Экструзия представляет собой процесс объёмного деформирования при котором исходный металл поступает в матрицу и истекает оттуда вследствие поступательно перемещающегося пуансона. Течение происходит через отверстие, которое расположено в противоположной части матрицы. При этом течение металла происходит в том же направлении, что и движение пуансона. В результате минимизируются силы трения между инструментом и заготовкой. Экструзия – стационарный процесс обработки давлением, он может иметь непрерывный характер, если встык с предыдущей заготовкой в контейнер загружается следующая. При этом из-за высоких степеней деформации металла место стыка бывает трудно рассмотреть даже под микроскопом.

Последовательность и оборудование

Процесс экструзии алюминия начинается с нагрева исходной заготовки до 400…480 °C. При этом алюминий не изменяет своё агрегатное состояние, но становится гораздо более пластичным.

Нагретую алюминиевую заготовку переносят в контейнер. Давление прикладывается к заготовке от гидравлического цилиндра пресса. При экструзии чётко выделяются три стадии:

1. Начальная, которая характеризуется постепенным заполнением металлом пустот и зазоров в контейнере. Давление внутри емкости увеличивается, металл уплотняется, происходит заварка литейных дефектов внутри заготовки.
2. Основная, когда начинается истечение металла в отверстие матрицы. Форма и размеры этого отверстия определяет форму и размеры конечного профиля. На этой стадии усилие стабилизируется, и даже несколько снижается, поскольку, по мере уменьшения объёма исходной заготовки в контейнере снижаются и силы трения.
3. Финишная, когда объём металла под пуансоном снижается до критических значений. При этом резко ухудшаются условия истечения алюминия из полости: частицы металла двигаются хаотически, резко увеличивая усилие деформирования*.

Скорость экструзии формы зависит от таких факторов, как вес изделия, сложность профиля, прочность металла заготовки, характер и интенсивность применяемой смазки.

Производительность экструзии определяется количеством рабочих отверстий в контейнере и скоростью деформирования.

Вследствие трения температура алюминиевой заготовки, которая выходит из матрицы, увеличивается до 510…550 °C. Охлаждение металла производится при помощи вентиляторов и /или водяного душирования полученного профиля. Алюминий должен охлаждаться с определенной скоростью, чтобы соответствовать требуемым свойствам. С целью обеспечения должного качества готового изделия его температура измеряется непрерывно, в течение всего цикла обработки. В процессе принудительного охлаждения алюминиевый профиль подвергают небольшому растяжению, в результате остаточные напряжения уменьшаются.

Алюминиевый профиль после предварительной обработки нуждается в анодном окислении поверхности. Это приводит к образованию слоя плотной пленки AL₂O₃, которая имеет повышенную адсорбционную способность. Такой алюминий называют анодированным.

Завершающими операциями получения алюминиевого профиля являются его резка на заготовки мерной длины и отделка поверхности: она может быть, в зависимости от требований заказчика, блестящей или матовой. Технические требования к экструдированным профилям из алюминия регламентируются ГОСТ 22223-2003.

Конечной стадией производства алюминиевых профилей экструзией является термообработка. Для достижения требуемых показателей твёрдости металл подвергают старению – выдержке при определённой температуре в течение нескольких часов.

Формообразование алюминиевых профилей ведут на гидропрессах горизонтального действия. Пресс включает в себя:

1. Электродвигатель.
2. Насос высокого давления.
3. Главный цилиндр.
4. Переднюю и заднюю плиту, скрепленные четырьмя стяжками.
5. Систему управления.
6. Приёмно-подающие устройства.

Все основные узлы монтируются на раме, для изготовления которой применяются сварные заготовки их толстолистовой конструкционной стали.

Рабочее давление, создаваемое в цилиндре, должно быть не менее 600…700 МПа, а при прессовании особо сложных профилей достигает 1000 МПа.

Инструмент для прессования алюминиевых профилей изготавливается из высококачественной инструментальной легированной стали, поэтому отличается долговечностью и может выдерживать давления до 3000 МПа.

Производство алюминиевых профилей в России сосредоточено в основном на следующих предприятиях:

Источник