Aluminiumextrusion: eine kurze Einführung

 

Aluminiumextrusion (oder Aluminiumextrusion) ist ein industrielles Formverfahren zur Herstellung von langen Aluminiumprofilen mit konstantem Querschnitt. Aluminium bezieht sich auf beide Sorten von unlegiertem Aluminium, und Aluminiumlegierungen.

Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über das Aluminium-Extrusionsverfahren. Es ist als erster Einstieg in diese Technologie für Techniker in der Druckmaschinenfertigung gedacht., und kann auch als Information für Management- und Supportpersonal nützlich sein.

Mehr zum Thema Extrusion von Aluminium und Aluminiumlegierungen:

Aluminium-Extrusionstechnologie / P. Saha
Extrusion von Aluminiumlegierungen / T. Schäfer

Extrusionspresse

Aluminium-Zylinderstäbe - Knüppel - werden erhitzt und durch eine Matrize mit einem oder mehreren Löchern gepresst, um ein Profil mit einem bestimmten Querschnitt zu erhalten. Die gebräuchlichste Pressform ist die Direktpressung., wenn der Pressenstößel den Aluminiumknüppel durch die stationäre (stationäre) Matrize schiebt. Die meisten Pressen für diese Technologie sind horizontale hydraulische Pressen.. Die Leistung der Presse hängt von der Größe der verwendeten Werkzeuge ab, die einen Durchmesser von haben können 100 zu 1000 mm. Für die meisten stranggepressten Aluminiumprodukte werden Matrizen mit einem Durchmesser von 175 zu 250 mm. Für Werkzeuge dieses Durchmessers sind Strangpressen mit einer Kraft von 1500 zu 2000 Tonnen.

Details zu Strangpressen:
Wartungshandbuch für die Extrusionspresse / Al Kennedy

Direktpressung

Ein Diagramm einer typischen Strangpresse zum direkten Strangpressen von Aluminium ist in der Abbildung dargestellt. 1.


1 - Pressstempel; 2 - Pressscheibe; 3 – Container; 4 - Zubringer; 5 - Matrix; 6 - Beschichtung;
7 - Nackenrolle; 8 - Matrizenhalter; 9 - Matrix-Kit-Halter

Bild 1 - Schema des direkten Strangpressens von Aluminium [1]

Der Stößel (1) überträgt die Kraft vom Hauptzylinder der Strangpresse auf den Aluminiumblock, die in den Container geladen wird (3). Am Stößel (2) ist eine Stahl-Pressscheibe montiert.. Der Presswäscher tritt mit extrem kleinem Spalt in den Behälter ein, die verhindert, dass Aluminium (schwarz dargestellt) in das Innere des Behälters gequetscht wird. Matrix (5) ist Teil der Matrixmenge, aus hitzebeständigen Werkzeugstählen. Gefüttert (6), Tischplatte (Stützring) (7) und Matrizenhalter (8) und Matrizenhalter (9) unterstützen die Matrize unter dem Einfluss der Presskraft. Vor der Matrize kann ein Feeder (4) installiert werden, um den Aluminiumfluss aus dem Behälter auf einen größeren Bereich der Matrize auszudehnen.

Pressen ohne Schmierung

Da beim direkten Strangpressen von Aluminium kein Fett aufgetragen wird, dann wird die äußere Schicht des Werkstücks unter dem Einfluss der Reibung an der Behälterwand abgeschert. Dies wirkt sich positiv auf die Qualität von stranggepressten Aluminiumprodukten aus.. Die Sache ist, dass die Außenschicht von Gussknüppeln einen erhöhten Gehalt an eisenhaltigen intermetallischen Partikeln und Mg-Partikeln aufweist2Ja [1]. Diese Verunreinigungen können Quellen von Oberflächenfehlern am fertigen extrudierten Aluminiumprodukt sein.. Beim Direktpressen ohne Schmierung sammeln sie sich am Ende des Werkstücks an..

Pressrückstände und Kreuzschweißen

Dieser Teil des Werkstücks, was als Pressrückstand bezeichnet wird, vorher abschneiden, wie das neue Werkstück in die Presse geladen wird. Beim nächsten Arbeitshub der Presse wird Aluminium aus einem neuen Knüppel unter Einfluss von hohem Druck und erhöhter Temperatur mit Aluminium des vorherigen Knüppels verschweißt, die in der Matrix geblieben sind. Dadurch entsteht ein kontinuierliches Produkt aus extrudiertem Aluminium.. Die Stelle, an der zwei benachbarte Werkstücke geschweißt werden, wird als Querschweißung bezeichnet.. Da das Profil in der Nähe dieser Naht reduzierte mechanische Eigenschaften hat, sowie unbefriedigendes Aussehen, dann wird es normalerweise ausgeschnitten und zum Einschmelzen geschickt.

Erwärmen von Werkstück und Presswerkzeug

Vor dem Einlegen in die Presse wird der Aluminiumknüppel auf 400-500 ºС je nach Legierung. Dies erleichtert den Umformprozess und minimiert die Kaltverfestigung von Aluminium.. Das erwärmte Werkstück befindet sich in einem plastischen (aber nicht flüssigen) Zustand. Behälter und Matrize werden ebenfalls beheizt, um ein Auskühlen des Werkstücks zu verhindern. Die Abmessungen des Matrizenlochs machen es etwas größer, als die Querschnittsabmessungen des fertigen Strangpressprofils, da Aluminium beim Abkühlen stärker schrumpft, als Werkzeugstahl, woraus die Matrix besteht.

Matrixtypen

Die am häufigsten verwendeten Düsentypen für die Aluminiumextrusion sind flache (massive) Düsen und Bullaugendüsen.. Flachmatrizen bestehen aus nur einer Stahlflachscheibe und werden verwendet, zum Pressen von Vollprofilen (Abbildung 2 (ein)). Bullaugenmatrizen bestehen aus zwei Teilen, Matrixscheibe und Dorn. Dadurch können Hohlprofile verpresst werden (Bild 2 (b)) und Halbhohlprofile (Abbildung 2 (v)). Beide Matrizentypen können mehrere Presskanäle haben, damit mehrere identische Profile gleichzeitig verpresst werden können.

a - festes Profil; b - Hohlprofil; c - halbhohles Profil

Bild 2 - Drei Arten von extrudierten Profilen [1]

Flache Matrix

Flache (feste) Matrix ist in der Abbildung dargestellt 3. Die wichtigsten Eigenschaften einer flachen Matrix sind:

  • Gabelkamera (1), Tasche vor dem Arbeitsgürtel; gilt bei Bedarf;
  • Arbeitsband (2);
  • gebördelter Auslauf (3).


Bild 3 - Flache (feste) Matrix [1]

Die Arbeitszone ist der Teil der Matrix, wo Aluminium seine endgültige Form erhält. Die Arbeitsmanschette geht nicht durch die gesamte Dicke der Matrize, aber haben länge 15 mm oder weniger. Es ist notwendig, um die erforderliche Presskraft zu minimieren.

Die Funktion des expandierenden Abtriebsteils der Matrize besteht darin, dem Arbeitsband die notwendige Kraftunterstützung zu geben, jedoch ohne Kontakt mit dem aus der Matrix austretenden Aluminium. Dazu stehen die Wände des Auslassteils in einem Winkel von etwa 5° und, Außerdem, Es hat normalerweise eine Leiste direkt hinter dem Arbeitsband.

Spezielle Taschenfunktion – Vorkammern - zum Schutz des „zerbrechlichen“ Arbeitsbandes vor Beschädigungen beim Abtrennen der Pressreste, und erleichtern auch das Verschweißen des restlichen Werkstücks in der Matrize mit dem nächsten Werkstück. Außerdem, die Vorkammer dient zur Steuerung des Aluminiumflusses.

Bullaugen-Matrix

Auf dem Bild 4 die Matrix "Bullauge" wird angezeigt. Wie erwähnt, es besteht aus zwei Teilen, Matrizenscheibe (a) und Dornteil (b).

Bild 4 - Matrix "Bullaugen" [1]

Der Dornteil kann einen oder mehrere Dorne (1) mit Arbeitsbändern haben, die die Innenkontur des Aluminiumprofils bilden. Die Dorne sind über Brücken (2) mit dem Dornkörper verbunden. Aluminiumströme umströmen diese Brücken durch die Zuführungslöcher (Ports) (3) und vereinigen sich in den Schweißkammern (4). Die endgültige Profilbildung erfolgt gleichzeitig auf den Arbeitsbändern des Dorns und der Matrizenscheibe (5).

Matrixkorrektur


Bild 5 – Methoden zum Verlangsamen oder Beschleunigen des Metallflusses durch eine Extrusionsdüse [2]

Eine Quelle:

  1. CAD-Implementierung von Konstruktionsregeln für Aluminium-Strangpresswerkzeuge / Gijs van Ouwerkerk, Doktorarbeit, die Universität Twente, Enschede, Die Niederlande, 2009
  2. TALAT 1302