1. Kenmerken van speciale precisie-extrusiematerialen van aluminium en aluminiumlegering
Dit type product heeft een speciale vorm, dunne wanddikte, een laag gewicht per eenheid en zeer strenge tolerantie-eisen. Dergelijke producten worden meestal precisie- (of ultraprecisie-) profielen (buizen) van aluminiumlegering genoemd, en de technologie voor de productie ervan wordt precisie- (of ultraprecisie-)extrusie genoemd.
De belangrijkste kenmerken van speciale precisie- (of ultraprecieze) extrusieprofielen van aluminiumlegeringen zijn:
(1) Er zijn veel verschillende soorten en kleine partijen, en de meeste daarvan zijn speciale extrusiematerialen. Deze worden gebruikt in vrijwel alle lagen van de bevolking en alle aspecten van het leven, inclusief alle extrusieproducten, zoals buizen, staven, profielen en draden, met verschillende legeringen en toestanden. Vanwege de kleine doorsnede, dunne wanddikte, het lichte gewicht en de kleine partijen is het over het algemeen niet eenvoudig om de productie te organiseren.
(2) Gecompliceerde vormen en speciale contouren, meestal gevormde, platte, brede, gevleugelde, getande, poreuze profielen of buizen. Het oppervlak per volume-eenheid is groot en de productietechnologie is complex.
(3) Brede toepassing, speciale prestatie- en functionele eisen. Om te voldoen aan de gebruikseisen van het product, worden veel legeringstoestanden geselecteerd, die vrijwel alle legeringen van de 1××× tot 8×××-serie omvatten, en tientallen behandelingstoestanden, met een hoog technisch gehalte.
(4) Prachtig uiterlijk en dunne wanddikte, over het algemeen minder dan 0,5 mm, sommige bereiken zelfs ongeveer 0,1 mm, het gewicht per meter is slechts een paar gram tot tientallen grammen, maar de lengte kan enkele meters of zelfs honderden meters bereiken.
5) De eisen voor maatnauwkeurigheid en geometrische tolerantie van de sectie zijn zeer streng. Over het algemeen zijn de toleranties van kleine precisieprofielen van aluminiumlegeringen meer dan twee keer zo streng als de toleranties voor speciale kwaliteiten in JIS-, GB- en ASTM-normen. De wanddiktetolerantie van algemene precisieprofielen van aluminiumlegeringen moet tussen ±0,04 mm en 0,07 mm liggen, terwijl de sectiemaattolerantie van ultraprecieze aluminiumlegeringen wel ±0,01 mm kan bedragen. Het gewicht van het precisie-aluminiumprofiel dat voor de potentiometer wordt gebruikt, is bijvoorbeeld 30 g/m en het tolerantiebereik van de sectiemaat is ±0,07 mm. De tolerantie van de dwarsdoorsnedemaat van precisie-aluminiumprofielen voor weefgetouwen is ±0,04 mm, de hoekafwijking is minder dan 0,5° en de buigingsgraad is 0,83×L. Een ander voorbeeld is de uiterst precieze, ultradunne, platte buis voor auto's, met een breedte van 20 mm, een hoogte van 1,7 mm, een wanddikte van 0,17 ± 0,01 mm en 24 gaten. Dit zijn typische uiterst precieze aluminiumlegeringsprofielen.
(6) Het heeft een hoog technisch gehalte en is zeer moeilijk te produceren, en stelt speciale eisen aan extrusieapparatuur, gereedschappen, blokken en productieprocessen. Figuur 1 toont een voorbeeld van de doorsnede van enkele kleine precisieprofielen van aluminiumlegeringen.
2. Classificatie van speciale precisie-extrusiematerialen van aluminiumlegering
Precisie- of ultraprecisie-extrusieprofielen van aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in elektronische instrumenten, communicatieapparatuur en geavanceerde wetenschap, nationale defensie en militaire industrie, fijnmechanische instrumenten, zwakstroomapparatuur, lucht- en ruimtevaart, nucleaire industrie, energie en elektriciteit, onderzeeërs en schepen, auto's en transportgereedschappen, medische apparatuur, hardware-instrumenten, verlichting, fotografie en elektronische apparaten. Over het algemeen kunnen precisie- of ultraprecisie-extrusieprofielen van aluminiumlegeringen worden onderverdeeld in twee categorieën op basis van hun uiterlijke kenmerken: de eerste categorie zijn profielen met kleine afmetingen. Dit type profiel wordt ook wel ultraklein profiel of mini-vorm genoemd. De totale grootte is meestal slechts enkele millimeters, de minimale wanddikte is minder dan 0,5 mm en het eenheidsgewicht is enkele grammen tot tientallen grammen per meter. Vanwege hun kleine formaat zijn er meestal nauwe toleranties vereist. De tolerantie van dwarsdoorsnede-afmetingen is bijvoorbeeld minder dan ±0,05 mm. Bovendien zijn de eisen voor rechtheid en torsie van geëxtrudeerde producten ook zeer streng.
Het andere type zijn profielen met een niet al te kleine doorsnede, maar met zeer strikte maattoleranties, of profielen met een complexe doorsnedevorm en een dunne wanddikte, hoewel de doorsnede groot is. Afbeelding 2 toont de speciaal gevormde buis (industrieel zuiver aluminium) die door een Japans bedrijf is geëxtrudeerd op een horizontale hydraulische pers van 16,3 MN met een speciale splitmatrijs voor een condensor van een auto-airco. De moeilijkheidsgraad van het extruderen van dit type profiel is niet minder dan die van het eerder genoemde ultrakleine profiel. Geëxtrudeerde profielen met een grote doorsnede en zeer strikte tolerantie-eisen vereisen niet alleen geavanceerde matrijsontwerptechnologie, maar ook een strikt beheer van het gehele productieproces, van plaat tot eindproduct.
Sinds het begin van de jaren 80 heeft de extrusie van kleine en ultrakleine profielen zich snel ontwikkeld dankzij de praktische toepassing van de Conform continue extrusietechnologie en de ontwikkeling van industriële technologie. Om diverse redenen, zoals apparatuurbeperkingen, productkwaliteitseisen en ontwikkelingen in de extrusietechnologie, vertegenwoordigt de productie van kleine profielen op conventionele extrusieapparatuur echter nog steeds een groot deel. Figuur 2 toont de precisieprofielen van de extrusie met conventionele splitmatrijzen. De levensduur van de matrijs (met name de sterkte en slijtvastheid van de shuntbrug en de matrijskern) en de materiaalstroom tijdens de extrusie zijn de belangrijkste factoren die de productie beïnvloeden. Dit komt doordat bij het extruderen van het profiel de afmetingen van de matrijskern klein zijn en de vorm complex, terwijl sterkte en slijtvastheid belangrijke factoren zijn die de levensduur van de matrijs beïnvloeden. De levensduur van de matrijs is direct van invloed op de productiekosten. Aan de andere kant hebben veel precisieprofielen dunne wanden en complexe vormen, en de materiaalstroom tijdens het extrusieproces heeft direct invloed op de vorm en maatnauwkeurigheid van de profielen.
Om te voorkomen dat de oxidehuid en olie op het oppervlak van de knuppel in het product vloeien en om de uniforme en betrouwbare kwaliteit van het product te garanderen, kan de knuppel, die tot de ingestelde temperatuur is verhit, vóór de extrusie worden gepeld (zogenaamde hot peeling) en vervolgens snel in de extrusiecilinder worden geplaatst. Tegelijkertijd moet de geëxtrudeerde pakking schoon worden gehouden om te voorkomen dat olie en vuil zich aan de pakking hechten tijdens het verwijderen van overdruk na een extrusie en het installeren van de pakking bij de volgende extrusie.
Afhankelijk van de maatnauwkeurigheid en vorm- en positietolerantie, kan extrusie van speciale precisie aluminiumlegeringen worden onderverdeeld in speciale precisie aluminiumlegeringsprofielen en kleine (miniatuur) ultrahoge precisie aluminiumlegeringsprofielen. Over het algemeen overtreft de nauwkeurigheid de nationale normen (zoals GB, JIS, ASTM, enz.). Ultrahoge precisie wordt ook wel speciale precisie aluminiumlegeringsprofielen genoemd. De maattolerantie ligt bijvoorbeeld boven ±0,1 mm en de wanddiktetolerantie van het gebroken oppervlak ligt binnen ±0,05 mm ~ ±0,03 mm voor profielen en buizen.
Wanneer de nauwkeurigheid meer dan het dubbele bedraagt van de nationale norm voor ultrahoge precisie, wordt het een klein (miniatuur) ultrahoge precisie aluminiumlegeringsprofiel genoemd, bijvoorbeeld een vormtolerantie van ±0,09 mm, wanddiktetolerantie van ±0,03 mm ~ ±0,01 mm voor een klein (miniatuur)profiel of buis.
3. Ontwikkelingsperspectieven van speciale precisie-extrusiematerialen van aluminium en aluminiumlegeringen
In 2017 overschreed de productie en verkoop van aluminiumverwerkingsmaterialen wereldwijd de 6000 kt/a, waarvan de productie en verkoop van aluminium en aluminiumlegering extrusiematerialen de 25000 kt/a overschreed, goed voor meer dan 40% van de totale productie en verkoop van aluminium. Geëxtrudeerde middelgrote aluminium staven waren goed voor 90%, waarvan algemene profielen en staven en kleine en middelgrote profielen voor de civiele bouw meer dan 80% van de staven uitmaakten, grote en middelgrote profielen en speciale speciale profielen en staven slechts ongeveer 15%. De buis is goed voor ongeveer 8% van het geëxtrudeerde materiaal van aluminiumlegering, terwijl de gevormde buis en speciale speciale buizen slechts ongeveer 20% van de buizen uitmaken. Uit het bovenstaande blijkt dat de grootste productie en verkoop van aluminium en aluminiumlegering extrusiematerialen en de meest gebruikte kleine en middelgrote profielen voor de civiele bouw, algemene profielen en staven en buizen zijn. Speciale profielen, staven en buizen vertegenwoordigen slechts ongeveer 15%. De belangrijkste kenmerken van dergelijke producten zijn: met speciale functies of prestaties; bestemd voor een specifiek doel; met een grote of kleine specificatiegrootte; met extreem hoge maatnauwkeurigheid of oppervlakte-eisen. Daardoor is de variëteit groter en de serie kleiner, zijn er speciale processen nodig of moeten er speciale apparatuur en gereedschappen worden toegevoegd, is de productie complex en is de technische inhoud hoog, stijgen de productiekosten en neemt de toegevoegde waarde toe.
Met de vooruitgang van wetenschap en technologie en de voortdurende verbetering van de levensstandaard van mensen worden er steeds hogere eisen gesteld aan de output, kwaliteit en variëteit van geëxtrudeerde aluminium- en aluminiumlegeringsproducten. Vooral de afgelopen jaren heeft de opkomst van productpersonalisatie de ontwikkeling van speciale profielen en buizen met gepersonaliseerde kenmerken en specifieke toepassingen bevorderd.
Ultraprecisieprofielen worden veel gebruikt in elektronische instrumenten, communicatie, post- en telecommunicatieapparatuur, precisiemachines, precisie-instrumenten, zwakstroomapparatuur, de lucht- en ruimtevaart, nucleaire onderzeeërs en schepen, de auto-industrie en andere sectoren waar kleine, dunwandige sectieafmetingen van zeer nauwkeurige onderdelen worden toegepast. De tolerantie-eisen zijn doorgaans zeer streng, bijvoorbeeld de tolerantie van de sectieomtrek is minder dan ±0,10 mm en de wanddikte is minder dan ±0,05 mm. Daarnaast zijn de vlakheid, torsie en andere vorm- en positietoleranties van geëxtrudeerde producten eveneens zeer streng. Bovendien worden bij het extrusieproces van speciale, kleine, ultraprecieze aluminiumlegeringsprofielen zeer strenge eisen gesteld aan de apparatuur, de matrijs en het proces. Vanwege de snelle ontwikkeling van de moderne industrie, geavanceerde nationale defensie en wetenschappelijk onderzoek en andere ondernemingen en de verbetering van de mate van personalisatie, zijn het aantal, de variëteit en de kwaliteit van kleine ultraprecieze profielen steeds hoger, hoewel er in de afgelopen jaren veel hoogwaardige kleine ultraprecieze aluminiumlegeringsprofielen zijn ontwikkeld en geproduceerd, maar nog steeds niet aan de behoeften van de markt kan voldoen. In het bijzonder is er nog steeds een grote kloof tussen de binnenlandse technologie en apparatuur voor de productie van kleine ultraprecieze aluminiumlegeringsprofielen en het internationale geavanceerde niveau, die niet aan de binnenlandse en buitenlandse marktvraag kan voldoen en moet worden ingehaald.
4. Conclusie
Precisie-extrusie van aluminium en aluminiumlegeringen (profielen en buizen) is een complexe vorm, met een dunne wanddikte, maattolerantie en hoge eisen aan vorm- en positienauwkeurigheid. Het materiaal heeft een hoog technisch gehalte en is moeilijk te produceren. Het is onmisbaar voor de nationale economie en defensie. Het materiaal kent een breed scala aan toepassingen en biedt veelbelovende ontwikkelingsperspectieven. De productie van dit product stelt speciale eisen aan de billet, de gereedschappen, de extrusieapparatuur en het extrusieproces. Een reeks belangrijke technische problemen moet worden opgelost om hoogwaardige producten in batches te verkrijgen.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 07-04-2024
