Алюминиевый профиль с тонкой стенкой

Минимальная толщина стенки профиля

Минимальная толщина стенки алюминиевого профиля, которую еще можно и выгодно прессовать. Этот вопрос всегда волнует прессовщиков, на каком бы экструзионном прессе они не работали.

Браться ли за заказ на профили с чрезмерно малой толщиной стенки?
Какую цену назначить?
Как обеспечить приемлемый уровень брака?
Не вредно ли это для пресса?

Сеть LinkedIn о прессовании алюминия

С недавних пор мы, как и многие в наше время, стали частенько бывать в социальных сетях. Точнее – в одной из них, чуть-чуть социальной, а в подавляющей доле – профессиональной, сети LinkedIn. Сеть LinkedIn предоставляет возможность зарегистрированным пользователям создавать и поддерживать список деловых контактов по самым различным областям человеческой деятельности. В ней работают множество групп по интересам, в которых происходит обсуждение различных профессиональных вопросов.

Одна таких групп – группа Aluminium Extrusion Professionals. Всего в этой группе – более 3700 участников со всего мира. Время от времени в ней возникают интересные дискуссии по актуальным техническим вопросам по всему циклу производства прессованной алюминиевой продукции. Эти дискуссии интересны уже тем, что отражают самое современное состояние того или иного вопроса. При чем с поправкой по регионам мира – США, Европе, Азии (в основном Индии и Китая) и даже Африки, по крайней мере, Южной. И немного России. Общение идет на английском языке, иногда весьма ломаном, но профессионалы понимают друг друга с полуслова.

Где-то с год назад разгорелась там, и еще теплится до сих пор, дискуссия о минимальной толщине стенки прессованных профилей для промышленного производства, которую можно обеспечить для промышленной партии продукци. Поводом к этой дискуссии был клич о помощи одного их участников группы с индийского завода по прессованию алюминиевых профилей.

«Пытаемся на прессе с усилием 900 тонн и диаметром 5 дюймов (127 мм) отпрессовать из сплава 6063-Т6 в четыре нити профиль 23х23 мм с толщиной стенки 0,4 мм. Отпрессовали годного профиля всего 100 кг. Ждем мнений, советов и рекомендаций».

Обсуждение получилось, я вам скажу, очень живое. Поэтому свободный стиль дискуссии частично сохраняю.

Мнения разделились где-то пополам. Половина участников дискуссии считали, что за такой заказ не нужно браться как по техническим причинам, так и по причине его явной нерентабельности. Участники второй группы были более оптимистичны и высказали несколько советов и рекомендаций по оборудованию и технологии для прессования такого профиля. Несколько человек вообще заявили, что выполняли и выполняют подобные заказы.

Прессовать алюминиевый профиль толщиной 0,4 мм?

Доводы «пессимистов» были, в основном, такого рода:

Благоразумнее отказаться от заказа. Даже если в принципе и получиться прессовать, все равно не удастся избежать колебаний по толщине стенки и будет много брака.
Такая толщина стенки возможна только при волочении.
Прессование профиля толщиной 0,4 мм «вредно» для пресса и может привести к его поломкам и снижению срока службы матрицы.
В принципе, отпрессовать трубу со стенкой 0,4 мм может быть и можно. Однако производить такой профиль на заказ и получить прибыль вряд ли возможно.

Прессовать алюминиевый профиль толщиной 0,4 мм!

«Оптимисты» со своей стороны высказали много полезных советов и рекомендаций. Для выполнения такого заказа на прессе усилием 900 тонн в четыре очка они считают необходимыми следующие условия:

Применять специальную конструкцию матрицы для уменьшения давления на матрицу. Назывался тип матрицы “micro bridge”.
Изготовитель матрицы – только опытный и проверенный.
Длина пояска должна быть нулевой.
Тщательно азотировать матрицу. Азотированный слой работает подобно смазке.
Применять матричный инструмент, который оптимизирован под эту матрицу, чтобы обеспечить ей наилучшую поддержку. Особенно контролировать плоскостность больстера.
Измерять и контролировать температуру заготовки, матрицы, контейнера и профиля на выходе из матрицы.
Применять заготовку с температурой переднего конца на 50-60 °С выше чем заднего – так называемый, градиентный нагрев.
Использовать только высококачественную первичную заготовку, которая прошла полную гомогенизацию.
При прессовании избегать долгих остановок.
Применять более длинный, чем обычно пресс-остаток.
Продавать такой профиль по очень высокой цене. И продавать метрами, а не килограммами.

Меньше усилие, меньше диаметр, только одно очко

Некоторые прессовщики предлагали более кардинальные меры: уменьшить диаметр контейнера, снизить количество очков или вообще перейти пресс с меньшим усилием. Например, такие:

Такой профиль со стенкой 0,4 мм лучше прессовать в одно очко и на прессе около 600 тонн. Четыре очка очень трудно для такой тонкой стенки. Мы пытались много раз – почти ни разу не получилось.
Поменять контейнер на 4 дюйма и прессовать в четыре очка.
Пресс должен соответствовать изделию. Поэтому экономически целесообразно производить профиль с таким малым погонным весом (около 100 г/м) следующим образом. Пресс 200 тонн – матрица с одним очком (такие есть только в Индии и Китае) – удельное давление 80 кг/мм² – отношение прессования 67 – производительность 60 кг/час,

Опыт прессования алюминиевых профилей со сверхтонкими стенками

Несколько человек поделились своим опытом прессования подобных профилей:
На заводе Alcoa в Бразилии в 2000 году производили алюминиевые трубы для автомобилей со стенкой 0,4 мм, правда из алюминиевого сплава 3003. Пресс 1650 тонн, 6 дюймов, 6 очков, 1000 тонн в месяц.

Прессовали подобный алюминиевый профиль со скоростью пресс-штемпеля 10 мм/мин, скоростью профиля 40 м/мин. Сплав 6063 без специальных требований.
Прессуем профиль 25х25 со стенкой 0,5 мм в 6 очков на прессе 7 дюймов с производительностью 1050 кг/час. При хорошем корректировщике – это все вполне возможно.
Размер пресса (900 тонн – 5 дюймов) слишком велик для этого типа профилей. Мы делали трубы для теплообменников с микрополостями, толщина стенок 0,3 мм, ширина профиля 25 мм и высота 5 мм. Смотка в бухты. Применяли 500-тонный пресс. Наибольшая проблема – разрывы металла по этой сверхтонкой стенке. Доля брака прямо зависит от качества металла в смысле содержания интерметаллических частиц и включений.
Производим такие профили в Испании. Обычный сплав 6063 без особых требований, скорость пуллера 30 м/мин. Изготовили уже 1000 тонн.
Обычно профили с толщиной стенки 0,4 мм (например, многополостные плоские трубы для кондиционеров) делают из сплавов серии 3ххх и из первичного металла. Пресс обычно – 2000 тонн. И, конечно, цена этих алюминиевых профилей высокая. Делать их из сплава 6063 – плохая идея.

Прогресс в прессовании профилей с тонкими стенками

Один из участников дискуссии справедливо отметил, что наблюдается явный прогресс в минимальной толщине стенки прессованных алюминиевых профилей:

До 1980 года считалось невозможным производить профили из алюминиевого сплава 6063 с толщиной стенки менее 2,2 мм.
К 2000-му году этот предел был уже 1,5 мм
В 2006 году – 1,1 мм
В 2010 – 0,9 мм. Заметим, что 0,9 мм все таки не 0,4 мм.

Такая вот дискуссия. Выводы каждый может сделать сам. А судьба того заказа остается неизвестной.

Кстати, минимальная толщина стенки прессованного алюминиевого профиля – это тема одной обстоятельной статьи Семинара ЕТ 2000.

Источники:

Дискуссия в сети LinkedIn – 2014
Design manual – Success with aluminium profiles – SAPA – 2007

Aluminium Guide