اکستروژن آلومینیوم روشی حجمی‌فیزیکی است که از آن برای تغییر در شکل آلومینیوم استفاده می شود.

تاریخچه اکستروژن آلومینیوم

روش اکستروژن داغ در اوایل قرن 19 میلادی برای اولین بار از سوی شخصی به نام الکساندر دیک ابداع شد . این صنعت طی گذشت سایان متمادی همواره در حال پیشرفت و همسویی با تکنولوژی روز بوده است .

 از آنجا که قطعات آلومینیومی را به هر دو روش اکستروژن آلومینیوم سرد و گرم می توان تولید کرد، صنایع مختلف اقبال بسیاری به روش اکستروژن نشان دادند. پیدایش صنعت اکستروژن باعث پیشرفت چشمگیری در تولید قطعات صنایع مختلف گردید . با آغاز جنگ‌های جهانی، کارخانجات تولید صنایع نظامی و هواپیماها تقاضا را در بازار این صنعت بطرز چشمگیری افزایش دادند.

اکستروژن آلومینیوم قدم بزرگی برای تولید قطعات بسیار تخصصی در آلیاژهای مختلف آلومینیوم بود که امروزه نیز بصورت پیوسته در حال بروزرسانی روند تولید خود است .

اکستروژن آلومینیوم

آلومینیوم و آلیاژهای گوناگون و متنوع آن به دلیل خواص بیشماری که دارند طی 50 سال اخیر پیشرفت خیره‌کننده‌ای در صنعت داشته‌اند و متخصصان این عرصه با طراحی فرایندهای مختلف تولید آلومینیوم توانسته اند خدمات بیشمار و ماندگاری را به بهبود شکل زندگی انسان دهند. آلومینیوم، همانطور که به دلیل خواص بیشمار خود در زمینه های گوناگون استفاده می‌شود، تولید آن نیز با تنوع و راههای گوناگونی میسر شده است. در مطلب امروز می‌خواهیم به یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین روش‌های تولید قطعات آلومینیومی بپردازیم.

امروزه حدود 35 درصد از صنایع فلزی سنگین، با استفاده از آلیاژهای اکسترود شده آلومینیوم قطعات خود را در زمینه های بسیاری همچون ساختمان،حمل و نقل،تجهیزات پزشکی،هوافضا،نفت و گاز و پتروشیمی،خطوط انتقال نیرو،صنایع برق و مخابرات تولید و به بازار عرضه می کنند .

اکسترود آلومینیوم

اکستروژن روشی حجمی - ‌فیزیکی است که از آن برای تغییر در شکل آلومینیوم استفاده می شود . به کمک دو آیتم بسیار مهم و حیاتی در این فرایند یعنی دما و فشار فلز منعطف آلومینیوم را به شکل و شمایل دیگری تبدیل می‌نمایند. جهت انجام فرایند اکستروژن، شمش حرارت دیده آلومینیومی که از این پس با نام تخصصی "بیلت" از آن یاد می کنیم ، به درون قالب ها که سطح مقطع موردنظر روی آن ایجاد شده ‌است، فشرده می‌شود . در نتیجه، قطعه اکسترود شده با سطح مقطع قالب، تولید می‌شود.

فشار مورد نیاز این فرایند توسط پرسهای غول پیکری که بصورت تخصصی برای این فرایند ساخته شده (که خود دارای تخصص و علم ویژه ای در طراحی و ساخت هستند) ایجاد می گردد که به آنها پرسهای هیدرولیک اکستروژن گفته می شود.

مزایای تولید قطعات با استفاده از روش اکسترود

 تولید قطعات آلومینیوم به روش اکستروژن مزایای فراوانی دارد که قطعا نمی‌توان در مطلب کوتاه اینچنینی به تمام زوایای آن پرداخت ولی می توان به چند مورد مهم آن اشاره ای داشت.

1- توان بالای شکل دهی

  یک از مزایای این فرایند، نسبت به دیگر روش‌های شکل‌ دهی، قابلیت بالا در تولید قطعاتی با سطح مقطع پیچیده و همچنین شکل‌دهی قطعه در زوایای ترد و شکننده ای است که طبق طراحی با روش های دیگر قطعا نمی توان به این زوایا و پیچش ها در قطعات دست یافت.

2- یکدستی قطعات تولید شده

 این روش همچنین قطعاتی با سطح مقطع بسیار باکیفیت و صاف ایجاد می‌کند و باعث استحکام بیشتر مواد می‌شود. در روش اکستروژن آلومینیوم، مواد اولیه قابلیت های فیزیکی خود را نه تنها از دست نداده بلکه این روش به همرفتی و شکل دهی بیشتر ساختار آلیاژی آلومینیوم کمک فراوانی می کند.

3-قیمت مناسب

تولید به روش اکستروژن از نظر مالی و هزینه های همراه در فرایند تولید منفعت بیشتری برای متقاضیان و تولید کنندگان دارد. روش های دیگر تولید قطعات آلومینیوم طبق بررسی های به عمل آمده از نظر بار مالی فشار بیشتری را بر روی تولید کنندگان وارد آورده .

4-توان و راندمان بسیار بالای تولید

پرس های اکستروژن ‌آلیاژهای آلومینیوم، این توانمندی در طراحی آنها دیده شده که شیفتهای متمادی را بصورت دائم و بدون وقفه تولید کنند و همین امر یکی از برتری های محسوس این روش در تولید قطعات آلومینیومی می باشد.

5-کیفیت محصول

با توجه به اینکه دما و فشار در تولید قطعات با نقشه و طراحی یکسان بصورت ثابت بوده و این دو متغیر در بازه زمانی مشخص در تکامل یکدیگر قطعات را تولید می‌کنند. از این رو تمامی قطعات از یکپارچگی کیفی بسیار بالایی برخوردار هستند که همین امر منتج به خروجی محصولی با بهترین سطح کیفی از نظر ظاهر و مختصات فنی می شود.

6-اکستروژن، در خدمت محیط زیست

در اکستروژن آلومینیوم از فاضلاب صنعتی و دود خبری نیست و تولید در فضایی پاک صورت می گیرد، اکسترود آلومینیوم پسماند و پساب ندارد و به همین دلیل با این روش  آلودگی ‌های محیط زیست کاهش می ‌یابد.

مراحل کار در صنعت اکستروژن آلیاژهای آلومینیوم

شکل دادن آلیاژهای آلومینیوم در صنعت اکستروژن آلومینیوم ، فرآیند مشخصی است که بوسیله نیروی هیدرولیکی با فشار وارد قالب می‌گردد و به عنوان محصولات اکسترودی در شکلهای متفاوت از قالب خارج می‌گردد. پرسه ای اکستروژن در اندازه ها و توانهای  معینی ساخته می شوند که این تفاوت ارتباط مستقیم با اندازه بیلتی داردکه باید اکسترود شود.

دستگاه هایی که در شرکت آلومینات در حال حاضر وجود دارد :

پرس اکستروژن هیدرولیک 4000

پرس 4000 با برند LOEWY که ساخت کشور آمریکا می باشد قدرتمند ترین پرس مجتمع تولیدی صنعتی آلومینات است. این پرس توان تولید تمامی گروه های آلیاژی را داراست . ظرفیت اسمی تولید روزانه بین 20 تا 40 تن انواع پروفیل می باشد. البته این آمار در بعضی گروه های آلیاژی متغیر است.پرس 4000 قابلیت تولید لوله تا قطر 410 میلیمتر و تولید تسمه تا عرض 400 میلیمتر را نیز دارا می باشد.

از قابلیت های منحصر به فرد این پرس تولید انواع لوله های بدون درز در صنعت اکستروژن آلومینیوم می باشد. این پرس قابلیت اکسترود بیلت از 8 اینچ تا 18 اینچ را دارا می باشد. در کنار این پرس عظیم یک دستگاه استرج 500 تن وجود دارد که کار کشش مقاطع تولید شده توسط پرس 4000 را بر عهده دارد.

پرس 2000

• این پرس اکستروژن ساخت کشور فرانسه و کمپانی   Sesim می باشد.
• این پرس بیلت های 7 و 8 اینچ را در تمامی گروه های آلیاژی می تواند تولید نماید.
• این پرس قابلیت کار بصورت نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک را دارد.
• کوره پیشگرم بیلت این پرس از برند یونکر آلمان می باشد که منبع انرژی و تغذیه آن برق است.
• این پرس بسته به نوع گروه آلیاژی که تولید می کند می تواند بین 7 تا 20 تن در روز تولید داشته باشد.

پرس 1800

• این پرس کاملا ساخت ایران می باشد.
• پرس 1800 می تواند از بیلت 4 تا بیلت 7 اینچ را در تمامی گروه های آلیاژی تولید نماید.
• متوسط و بسته به نوع گروه آلیاژی این پرس از 4 تا 10 تن در روز می تواند تولید نماید.

پرس 1600

• این پرس کاملا ساخت ایران است.
• این پرس می تواند کلیه لوله های بدون درز را در گروه های مختلف آلیاژی تولید نماید.
• پرس 1600 می تواند از بیلت 5 تا بیلت 7 اینچ را در تمامی گروه های آلیاژی تولید کند.
• متوسط و بسته به نوع گروه آلیاژی این پرس از 3 تا 7 تن در روز می تواند تولید نماید.

پرس600

پرس 600 تن بیشتر برای لوله های با ظرافت بالا و دیگر پروفیل هایی که ظرافت خاصی دارند به کار گرفته می شود.همچنین این پرس قابلیت تولید لوله های بدون درز را دارا می باشد.

مراحل اصلی تولید در اکستروژن آلومینیوم

پیش گرم بیلت:

بیلت های آلومینیوم اصلی ترین مواد اولیه تولید در صنعت اکستروژن آلیاژهای الومینیوم به حساب می‌آیند،بیلت ها در اقطار مختلف و آلیاژهای گوناگون توسط کوره های ذوب و ریخت تولید شده و بسته به نیاز و برنامه تولید که از سوی بخش برنامه ریزی تولید ابلاغ می گردد برش شده و تحویل اپراتورهای پیشگرم بیلت دستگاه پرس اکستروژن می گردند. بیلت ابتدا در کوره های پیشگرم که یا برقی هستند و یا گازی  بسته به نوع آلیاژ تحت اکسترود به دمای 380 درجه سانتیگراد  به بالا می رسند که پس از تائیدیه دمای بیلت توسط ناظر کیفی تولید بوسیله لودر به داخل رام رانده می شوند.

اندود کاری بیلت:

انواع نیروهای اصطکاکی حین فرایند اکستروژن آلومینیوم باعث افزایش فشار بر روی دستگاه پرس هیدرولیک می شود . به دلیل وجود اصطحکاک تنشی بین قالب و بیلت باید روانسازی بین این دو صورت بگیرد که دارای اهمیت بسیار زیاد است . روانسازی بین بیلت و قالب به طرق مختلف صورت می گیرد و تاثیر به سزایی در زمینه کاهش فشار دستگاه و فشار بر روی قالب دارد .

پس از آنکه دمای بیلت به حد مطلوب و استاندارد تولید رسید توسط بیلت زن و با استفاده گرافیت، بیلت اندود کاری گردیده تا از چسبیدن آن به قالب جلوگیری گردد. همچنین گرافیت نقش روان کننده را نیز ایفا می کند. انواع گرافیت ها نقش پررنگی در مجموعه الزامات حیاتی در تولید مطلوب بوسیله اکستروژن دارند.

شروع عملیات پرس:

در این مرحله بیلت به کانتینر انتقال داده می شود. کانتینر دستگاه از چندین لایه ضخیم ساخته شده است و معمولا‍ً قادر به تحمل تنش های شعاعی بسیار بالا می باشد.  پس از آن رام با فشار بیلت رابه جلو می راندتا اینکه بیلت وارد کانتینر شود،سپس دامی پشت بیلت قرار گرفته و سنبه پرس به وسیله نیروی سیلندرهای قدرتمند هیدرولیکی بر روی بیلت فشار وارد می کند . در اثر فشار وارد شده دما بالا می رود و مواد خمیری مانند از داخل قالب عبور کرده و شکل پروفیل را می سازند. هنگام عبور آلومینیوم از قالب، از اطراف قالب نیتروژن مایع عبور داده می شود که باعث افزایش طول عمر و دوام قالب می شود.

هنگامی که مواد اکسترودی از پرس خارج می‌شود درجه حرارت مطلوب توسط سنسورهای نصب شده در پرس کنترل و تنظیم می گردد. هدف اصلی از دانستن درجه حرارت انجام عملیات اکسترود با حداکثر سرعت می باشد. مقدار حرارت خروجی اکستروژن آلومینیوم  بستگی به آلیاژ آلومینیوم دارد. پس از عملیات اکسترود، محصول به میز گرم انتقال داده می شود و توسط اره های قدرتمند این بخش برش شده و سریعا به میز سرد پرس منتقل می گردند.بعد از مرحله برش گرم قطعات طبق طول های مشخص شده در مختصات تولید توسط اره سرد بر برش شده و بسته به ادامه برنامه کاری تحویل بخش های عملیات حرارتی، آندایزینگ و یا بسته بندی و حمل می گردند.

نقش عامل مهمی بنام دما در تولید اکستروژن آلومینیوم

دما یکی از اصلی ترین ارکان تولید به روش اکستروژن آلیاژهای آلومینیوم می باشد. زمانیکه دما بالا می رود تنش مواد کمتر شده و بالطبع آن عملیات اکستروژن راحت تر صورت می گیرد، از سوی دیگر افزایش دما و عدم کنترل و نظارت وقیق بر روی آندر حین تولید ممکن است بیلت ها را به دمای ذوب رسانده و باعث هدر رفت مواد اولیه و آسیبهای جدی به قالب و پرس هیدرولیک شود.

از سوی دیگر وقتی سرعت حرکت رام را افزایش دهیم موجب افزایش فشار و دمای آن می شود در سرعت های کمتر رام ، گرمای تولید شده برای انتقال ، زمان بیشتری در اختیار دارد . برای کاهش ضایعات تولید ، باید در تمامی این مراحل تولید بر روی دما ، فشار و سرعت کنترل داشت . پیچیدگی روابط بین این سه متغیر باعث شده تا تلورانس اکستروژن آلومینیوم بسیار بالا باشد و کنترل آنها به تولید پروفیل مطلوب کمک بسیاری می کند .

نقش قالب در صنعت اکستروژن آلومینیوم

یکی از اساسی ترین فاکتورهای تاثیرگذار در روند اکستروژن پروفیل آلومینیومی نقش قالب و طبعا نقش فولاد گرمکار در ساخت قالب است که در ذیل به اختصار به خواص کلی و الزامی برای یک فولاد گرمکار در ساخت قالب اکستروژن خواهیم پرداخت :

• مقاومت در برابر بازگشت بسیار زیاد
• استحکام کششی گرم بسیار زیاد
• مقاومت در برابر ضربه گرم بسیار زیاد
• مقاومت در برابر سایش بسیار زیاد
• مقاومت در برابر شوکهای حرارتی بسیار زیاد

جمع بندی

سوای تمامی مواردذکر شده در سطور فوق، بهره مندی کافی و رضایت بخش از قالب اکستروژن آلومینیوم و تولید محصول مناسب مطابق تلرانس های استاندارد، بستگی به کیفیت فولاد استفاده شده، روش ساخت قالب اکستروژن، عملیات سختکاری قالب اکستروژن ،انتخاب صحیح ومتناسب فولاد مطابق کاربرد آن ،طراحی هندسی درخور شرایط تولید، انتخاب میزان سختی کافی باشرایط تولید و توان پرس اکستروژن و مهمترین و آخرین بخش استفاده و نگهداری اصولی قالب اکستروژن آلومینیوم دارد.

 به دلیل تنوع عناصر شیمیائی درفولادهای گرمکار، با انتخاب مناسب قالب،میتوان تمام خواص مورد نیاز را از قالب ساخته شده انتظار داشت. درنهایت باید اذعان داشت که انتخاب نوع فولاد و طراحی و ساخت آن به اندازه طراحی کل فرایندتولید اکستروژن اهمیت دارد چرا که یک قالب فنی و خوب با طراحی، جنس و ساخت دقیق می تواند تا حدود بسیاری هزینه های تولید را کاهش دهد، همچنین به سرعت در فرایند تولید اکستروژن آلیاژهای آلومینیوم کمک شایانی خواهد نمود و اگر عکس این اتفاق رخ دهد از انواع آسیبهای فنی به پرس هیدرولیک گرفته تا آسیبهای جانی به پرسنل تولید را می توان متصور بود.

مرتبط