Proces extrúzie hliníkovej zliatiny v skutočnosti začína dizajnom produktu, pretože dizajn produktu je založený na daných požiadavkách na použitie, ktoré určujú konečné parametre produktov, ako je mechanické spracovanie produktu, výkonnosť povrchovej úpravy a použitie environmentálnych požiadaviek, ktoré majú určil výber typu extrudovanej hliníkovej zliatiny. Pri rovnakej hliníkovej zliatine závisí výkon extrudovaného hliníkového profilu od konštrukčného tvaru výrobku, ktorý určuje tvar vytláčacej matrice. Akonáhle je konštrukčný problém vyriešený, skutočný proces extrúzie začína extrúziou hliníkovej liatej tyče. Hliníková liata tyč sa musí pred extrúziou zahriať, aby zmäkla a vložiť ohriatu tyč do ingotového valca extrudéra, potom vysokovýkonný hydraulický valec tlačí extrúznu tyč, ktorá má vpredu extrúznu podložku, takže zahriata a zmäkčená hliníková zliatina bude byť vytlačené z presného lisovacieho otvoru matrice pod silným tlakom vytláčacej podložky. Toto je úloha formy: vyrobiť tvar požadovaného produktu.
(Tento obrázok je schematický diagram typického horizontálneho hydraulického extrudéra a smer extrúzie je zľava doprava)
Toto je jednoduchý opis priameho vytláčania, ktoré je najpoužívanejšie. Nepriama extrúzia je podobný proces, ale s určitými rozdielmi. V procese priameho vytláčania sa matrica nepohybuje a tlak vytláčacej tyče tlačí hliníkovú zliatinu cez otvor matrice. Zatiaľ čo v procese nepriameho vytláčania je matrica namontovaná na dutú vytláčaciu tyč, takže matrica je vytláčaná na nehybný polotovar hliníkovej tyče, čím sa hliníková zliatina tlačí cez matricu k dutej vytláčacej tyči.
V skutočnosti je proces vytláčania podobný vytláčaniu zubnej pasty. Keď tlak pôsobí na uzavretý koniec zubnej pasty, valcovitá zubná pasta sa vytlačí z okrúhleho otvoru. Ak je otvor plochý, zubná pasta sa zo stuhy vytlačí. Samozrejme, zložité tvary sa dajú vytlačiť aj z otvorov rovnakého tvaru. Napríklad výrobcovia koláčov vyrábajú všetky druhy dekoratívnych okrajov pomocou špeciálne tvarovaných rúrok na stláčanie zmrzliny. To, čo robia, je tvarovanie vytláčaním. Aj keď nemôžete vyrábať výrobky zo zubnej pasty alebo zmrzliny alebo vytláčať hliníkovú zliatinu do hliníkových rúrok prstami, ale spoliehať sa na vysokovýkonný hydraulický lis, ktorý vytlačí hliníkovú zliatinu z určitého tvaru otvoru v matrici a vytvorí široký rôzne užitočné produkty takmer akéhokoľvek tvaru.
(Pod (vľavo) bol prvý profil práve vytlačený na začiatku vytláčania a (vpravo) hliníkový profil je vo výrobnom procese.)
Hliníková tyč
Hliníková tyč je pri procese extrúzie polotovar, bez ohľadu na to, či je pevná alebo dutá, zvyčajne je to valec, ktorého dĺžka je určená valcom ingotu na extrúziu. Vo všeobecnosti sa hliníkové tyče formujú odlievaním, ale aj kovaním alebo práškovým kovaním, úpravou zloženia zliatiny rezu tyčovej píly z hliníkovej zliatiny. Okrem toho sa hliníkové zliatiny skladajú z viac ako jedného kovového prvku (zvyčajne nie viac ako 5 percent) prvkov (ako je meď, horčík, kremík, mangán alebo zinok), ktoré zlepšujú vlastnosti čistého hliníka a ovplyvňujú proces vytláčania.
Dĺžka hliníkovej tyče od každého výrobcu nie je konzistentná, čo je určené konečnou dĺžkou hliníkového profilu, pomerom vytláčania, dĺžkou výtlaku a prídavkom na vytláčanie. Štandardné dĺžky sa vo všeobecnosti pohybujú od 26 palcov (660 mm) do 72 palcov (1 830 mm) a vonkajšie priemery sa pohybujú od 3 palcov (76 mm) do 33 palcov (838 mm) a 6 palcov (155 mm) až 9 palcov (228 mm).
Výrobný proces priameho vytláčania
Sochorová-- ohrievacia pec-- extrúzny lis s lisovacou -- pílou-- vyrovnávacou-- pecou na starnutie
(Tento diagram znázorňuje základné kroky vytláčania hliníkového profilu)
Keď sa potvrdí tvar konečného produktu, vyberie sa vhodná hliníková zliatina a dokončí sa výroba vytláčacej hubice, spustí sa vlastný proces vytláčania a príprava je dokončená. Hliníková tyč a vytláčací nástroj sa potom predhrejú. Počas procesu extrúzie je hliníková tyč pôvodne pevná, ale vo vyhrievacej peci zmäkla. Teplota topenia hliníkovej zliatiny je asi 660 stupňov. Typická teplota ohrevu pre proces extrúzie je všeobecne vyššia ako 375 stupňov a môže byť až 500 stupňov v závislosti od podmienok extrúzie kovu.
Skutočný proces extrúzie začína, keď extrúzna tyč začne vyvíjať tlak na hliníkovú tyč vo vnútri ingotu. Rôzne hydraulické lisy sú navrhnuté tak, aby stlačili takmer akýkoľvek tlak od 100 ton do 15,000 ton. Táto extrúzna sila určuje veľkosť extrudovaného produktu vyrobeného extrúznym strojom. Špecifikácie extrudovaného produktu sú vyjadrené maximálnou veľkosťou prierezu produktu, niekedy s odkazom na priemer vonkajšieho kruhu produktu.
Keď sa extrúzia práve začala, hliníkové tyče ovplyvnené reakciou výmeny formy sú krátke a hrubé, kým expanzia hliníkových tyčí nie je obmedzená stenou rúrky ingotu nádoby, a potom, keď sa tlak naďalej zvyšuje, sú mäkké (stále ) pevný kov nemá kam tiecť, začnite od formovacieho otvoru vytlačeného na druhý koniec formy, čím sa vytvorí profil.
Približne 10 percent hliníkovej tyče (vrátane plášťa tyče) zostane v bubne na ingoty, vytláčaný produkt sa vyreže z formy a kov zostávajúci v bubne na ingoty sa vyčistí a recykluje. Potom, čo produkt opustí matricu, sa horúci extrudovaný produkt ochladí, mechanicky spracuje a zreje.
Keď sa zahriaty hliník vytláča z formy cez ingotový valec, kov prúdi rýchlejšie v strede tyče ako na okrajoch. Ako ukazuje čierny pás na vložke, kov na okrajoch zostáva ako zvyšok, ktorý sa má recyklovať.
Rýchlosť vytláčania závisí od vytláčanej zliatiny a tvaru otvoru v matrici. Vytláčanie zložitých tvarovaných materiálov pomocou tvrdých zliatin môže byť pomalé až 1-2 stôp za minútu, zatiaľ čo vytláčanie jednoduchých materiálov pomocou mäkkých zliatin môže dosiahnuť 180 stôp za minútu alebo dokonca rýchlejšie.
Dĺžka extrúzneho produktu závisí od výstupného otvoru tyče a matrice a jediné kontinuálne pretláčanie môže vytlačiť až 200 stôp produktu. Pri najnovšom lisovacom vytláčaní, keď vytlačený produkt opúšťa vytláčací stroj, je umiestnený na vysúvaní (ekvivalent dopravného pásu). Podľa rôznych zliatin je spôsob chladenia extrudovaného produktu rozdelený na prirodzené chladenie, chladenie vzduchom alebo vodou. Toto je kritický krok na zabezpečenie kovových vlastností produktu po starnutí. Extrudovaný produkt sa potom prenesie do studeného lôžka.
Narovnať
Po ochladení (vychladnutí) vytlačeného výrobku sa výrobok otočí, aby sa narovnal a upravil pomocou naťahovača alebo rovnačky (preťahovanie sa po vytláčaní tiež klasifikuje ako práca za studena). Nakoniec dopravné zariadenie odošle produkt do rezacieho stroja.
Pílenie
Typické hotové rezanie je rezanie produktu na špecifickú obchodnú dĺžku. V súčasnosti je kotúčová píla najpoužívanejšia, pretože píla so špirálovým ramenom bude vertikálne vytláčaná z píly na dlhý materiál. Existujú aj píly, ktoré režú z hornej časti profilu (napríklad elektrické pokosové píly). Tiež je tu pílový stôl, čo je kotúčová píla, ktorá stúpa zospodu na rezanie produktu, a potom pílový kotúč späť na spodok stola pre ďalší cyklus.
Typická hotová kotúčová píla má priemer 16 až 20 palcov a má viac ako 100 karbidových zubov. Pre extrudéry s veľkým priemerom sa používajú veľké pílové kotúče.
Samomazacie píly sú vybavené systémom, ktorý dodáva mazivo do píl, aby sa zabezpečila optimálna účinnosť pílenia a povrch píly.
Automatické lisovacie zariadenie drží profil na mieste pre rezanie a rezaný odpad sa zbiera na recykláciu.
Starnutie
Niektoré extrudované výrobky je potrebné nechať vyzrieť, aby sa dosiahla optimálna pevnosť, čo sa nazýva starnutie. Prirodzené starnutie sa vykonáva pri izbovej teplote, zatiaľ čo manuálne starnutie sa vykonáva v peci na starnutie. Akademicky sa to nazýva precipitácia – zosilnená fáza tepelného spracovania.
Keď sa profil vytlačí z extrudéra, profil sa stane polotuhý. Po ochladení alebo ochladení (či už vzduchom alebo vodou) sa však rýchlo stáva pevnou látkou. Tepelne neošetrené spevnené hliníkové zliatiny (napríklad s horčíkom alebo mangánom) sú spevnené prirodzeným starnutím a spracovaním za studena. Tepelne spracovateľné spevnené hliníkové zliatiny (ako sú hliníkové zliatiny s meďou, zinkom, horčíkom a kremíkom) môžu získať lepšiu pevnosť a tvrdosť tepelným spracovaním, ktoré ovplyvňuje štruktúru hliníkovej zliatiny.
Okrem toho starnutie je rovnomerné vyzrážanie častíc vystuženej fázy, aby sa dosiahla maximálna medza klzu, tvrdosť a elasticita špeciálnej zliatiny.
Balenie
Po úplnom starnutí, buď v peci alebo pri izbovej teplote, sa profily prenesú do dielne na povrchovú úpravu alebo hĺbkové spracovanie, kde sa zabalia a pripravia na prepravu k zákazníkom.
Hliníkové profily je možné baliť rôznymi spôsobmi
Väčšina extrúznych dielní je balená podľa požiadaviek na balenie. Profily by mali byť stohované, aby sa zabránilo poškodeniu povrchu, deformácii a inému poškodeniu. Niekedy majú zákazníci svoje vlastné požiadavky na balenie. Samozrejme, špecifické extrudované produkty majú špecifické spôsoby balenia na skladovanie a prepravu.
Časti extrúznej jednotky
Predné a zadné dosky, spojovacie tyče a matice by mali zostať rovnobežné.
Nasledujúci obrázok ukazuje extrudér so štyrmi napínacími stĺpikmi. Extrudér môže mať tiež len dva alebo tri napínacie stĺpiky.
Driek piesta je tlačený dopredu piestom/valcom piesta a zatlačený do nádoby pred vytlačením do lisovnice (upevnenej na nosiči nástroja).
Nasledujúce štítky označujú všetky časti procesu
(prierezy matrice, podložky a kolísky.)
