Profile Strangpressen von Aluminium 

Aluminium-Strangpressprofile

1 Was ist ein Aluminiumprofil?

Profil

Geformtes Produkt, das im Verhältnis zu seinen Querschnittsabmessungen lang ist und eine andere Form als die eines Blechs hat, Platte, Stange, Bar, Rohr, Draht oder Folie.
Für Profile manchmal der Begriff “Form” oder “Sektion” wird verwendet [1].

1.1 Prozesse zur Umformung von Aluminiumprofilen

  • Extrusion. Verfahren, bei dem ein Barren in einem Behälter unter Druck durch eine Öffnung einer Matrize gedrückt wird (Abb. 1-1).
  • Plane Stress versus Plane Strain. Ziehen von Metall durch eine Matrize, um den Querschnitt zu verkleinern oder zu verändern oder um das Metall kaltzuhärten (Abb. 1-2).
  • Kaltwalzenformen (Abb. 1-3).

1.2 Rohes Material

  • Extrusionsbarren. Thermomechanisches Verhalten eines DC-Gussblocks, zum Extrudieren vorgesehen und geeignet, typischerweise mit massivem, kreisförmigem Querschnitt, manchmal mit zentraler Vertiefung oder abgeflachtem Querschnitt.
  • Extrusionsprotokoll. Strangpressbarren nicht auf Länge geschnitten.
  • Strangpressbarren. Auf Länge geschnittener Extrusionsbarren.
  • Zeichenmaterial.
  • Aluminiumstreifen.

1.3 Aluminiumprofiltypen

  • Extrudiertes Profil. Durch Extrudieren auf Endmaß gebrachtes Profil.
  • Gezeichnetes Profil. Kaltbearbeitetes Profil, das durch Ziehen durch eine Matrize auf seine Endmaße gebracht wird.
  • Rollgeformtes Profil.

Abbildung 1-1 – Definition und Prinzip der Extrusion [2]


Abbildung 1-2 – Herstellung von kaltgezogenen Aluminiumrohren aus extrudierten Ziehsocken [3]:
Methoden des Rohrziehens:
(a) ohne interne Unterstützung durch Absinken;
(b) mit interner Unterstützung durch festen Stecker,
(c) mit interner Unterstützung durch Schwimmdübel,
(d) mit interner Unterstützung durch beweglichen Dorn


Abbildung 1-3 – Rollgeformte Aluminiumprofile. Profile bestehen aus Aluminiumband [4]

2 Stranggepresste Aluminiumprodukte

Stranggepresste Aluminiumprodukte enthalten (Abb. 2):

  • Profile
  • Stäbe/Stäbe (rund, Platz, Rechteck, sechseckig)
  • Rohre (rund, Platz, Rechteck)
  • Vorräte zum Zeichnen, Schmieden, Bearbeitung, Kalt- und Fließpressen

Abbildung 2 – Aluminium-Strangpressprodukte [5]

3 Aluminium-Strangpressprofile

3.1 Extrudierte Aluminiumprofile

  • Direktextrusion. Extrusionsprozess mit Relativbewegung zwischen Barren und Behälter (Abb. 3-1)
  • Indirekte Extrusion. Extrusionsprozess ohne Relativbewegung zwischen Barren und Behälter (Abb. 3-2)
  • Strangpresse. Maschine, die im Wesentlichen aus einem Behälter besteht, ein Stößel oder ein anderes druckausübendes Gerät, und ein Würfel, zur Extrusion verwendet (Abb. 3-3)
  • Container. Hohlzylinder in einer Strangpresse, aus dem der Barren stranggepresst wird
  • Extrusionswerkzeug. Der Begriff bezieht sich typischerweise auf die Matrizen, Dorne, usw., Wird bei der Herstellung von Strangpressprofilen oder Rohren verwendet (Abb. 3-4).
  • Extrusionsdüse. Stahlblock mit einem oder mehreren Löchern der erforderlichen Kontur, durch die ein Barren gepresst wird.
  • Bullauge sterben. Extrusionsdüse, die einen Dorn als integralen Bestandteil der Düsenbaugruppe enthält.
    – Brücke, Spinnen- und selbstabstreifende Matrizen sind Sonderformen der Bullaugenmatrizen.
    – Mit einer Bullaugendüse extrudierte Hohlprofile oder Rohre zeichnen sich durch eine oder mehrere Längsextrusionsnähte aus.


Abbildung 3-1 – Direktextrusion [5]


Abbildung 3-2 – Indirekter Extrusionsprozess [5]

Abbildung 3-3 – Schema einer Direktstrangpresse.
1, Gegenplatte; 2, Matrizenschlitten oder Rotationsstanzkopf;
3, scheren; 4, Billet-Container; 5, bewegliches Querhaupt;
6, Stengel; 7, Zylinderkreuzkopf; Und
8, Öltank mit Antrieb und Steuerung.
Quelle: Schloemann-Siemag [2]

Abbildung 3-4 – Extrusion ist ein Prozess, bei dem ein Barren in einem Behälter unter Druck durch eine Öffnung einer Matrize gedrückt wird [6]

3.2 Arten von Aluminium-Strangpressprofilen

Solides Profil

Profil, dessen Querschnitt keinen geschlossenen Hohlraum enthält.

Hohlprofil

Profil, bei dem der Querschnitt einen oder mehrere Hohlräume vollständig umschließt.

Halbhohlprofil

Halbhohlprofil ist ein Vollprofil, bei dem ein Teil des Querschnitts ein teilweise umschlossener Hohlraum ist, dessen Fläche wesentlich größer ist als das Quadrat der Breite des Spalts. Das Verhältnis der Hohlraumfläche zum Quadrat der Lücke hängt von der Klasse des Halbhohlprofils ab, der Legierung und der Spaltweite.

Ein Halbhohlprofil wird durch sein Zungenverhältnis definiert, da es einen Hohlraum teilweise umschließt [7]:

  • Ein Halbhohlprofil wird mathematisch definiert, indem die Fläche des teilweise umschlossenen Hohlraums mit der Größe des Spalts (dem mathematischen Quadrat der Spaltgröße) verglichen wird..
  • Wenn dieses Verhältnis größer als eine vordefinierte Zahl ist, die Form wird als halbhohl klassifiziert; wenn das Verhältnis kleiner ist, Die Form wird als Festkörper betrachtet .

Abbildung 3-5 – Drei allgemeine Kategorien, in die extrudierte Profile eingeteilt werden: Massiv, Halbhohl & Hohl [7]

Extrusionsdüsen für Feststoffe, Hohl- und Halbhohlprofile

Abbildung 3-6 die die Rekristallisation hemmen [8]
{a) Eine Halbhohldüse extrudiert eine Form
das ist fast hohl, teilweise einen Hohlraum umschließen.
Der Matrizensatz umfasst einen Dornabschnitt und einen Kappenabschnitt.

(b) Eine Hohlmatrize erzeugt Profile mit einem oder mehreren Hohlräumen.
Der Matrizensatz umfasst einen Dornabschnitt und einen Kappenabschnitt.

(c) Der massive Matrizenstapel zur Herstellung eines massiven Profils
inklusive Matrizenplatte und Matrizenträger. Die Form wird durch die Matrizenplatte gebildet.

Abbildung 3-7 – Extrusionsprozess durch Hohl- und Halbhohldüsen [11]

3.3 Nahtloses Profil

Bei einem nahtlosen Profil handelt es sich um ein Hohlprofil, das keine herstellungsbedingten Verbindungsstellen enthält (Abb. 3-7wer hätte Interesse daran, all diese metallischen Werkstoffe gleichzeitig zu pressen

Abbildung 3-7 – Extrudieren nahtloser Hohlrohre mit einer Düse und einem Dorn [5]

 

4 Extrudierte Aluminiumlegierungen

4.1 Chemische Zusammensetzung

 

Abbildung 4-1 – Chemische Zusammensetzung einiger AlMgSi-Legierungen [5]

Abbildung 4-2 – Die chemische Zusammensetzung einiger Aluminiumlegierungen wird als Strangpressprodukt hergestellt [5]

4.2 Mechanische Eigenschaften

Abbildung 4-3 – Mechanische Eigenschaften einiger Aluminiumlegierungen, die durch Strangpressen hergestellt werden [5]

4.3 Extrudierbarkeit von Aluminiumlegierungen

Abbildung 4-4 – Relative Extrudierbarkeit von Aluminiumlegierungen [5]

4.4 Mindestwandstärke

Abbildung 4-5 – Ein Leitfaden zur Mindestabschnittsdicke für 6063 Extrusion je nach Komplexität [5]


Abbildung 4-6 – Mindestwandstärke für Strangpressen 10-80 MN [7]

5 Maß- und Formtoleranzen

  • Präzisionsprofil. Profil, das besondere Anforderungen an Form- und Maßtoleranzen erfüllt. Extrudierte Aluminium-Präzisionsprofile von 6060 und 6063 Legierungen werden nach EN 12020 produziert.
  • Strukturelles (Standard-)Profil. Profil, das üblicherweise für strukturelle Zwecke wie Winkel verwendet wird, Kanäle, H-Träger, I-Träger, T-Stücke, und Zees. Stranggepresste Strukturprofile aus Aluminium von Alle extrudierten Aluminiumlegierungen werden nach EN 755 hergestellt.

5.1 Umschriebener Kreisdurchmesser

  • Umschreibender Kreis. Kreis, der nur den Querschnitt eines Profils enthält, typischerweise durch seinen Durchmesser (CCD) bezeichnet – umschriebener Kreisdurchmesser).

Bild 5-1 – Umkreisdurchmesser (CCD) des Profils für einen runden Knüppel [5]

5.2 Toleranzen der Querschnittsmaße

Abbildung 5-2 – Definition der Querschnittsmaße A, B, C, E, H in EN 755-9 [9]

Toleranzen der Abmessungen des Profilquerschnitts hängen von der Art der Abmessung ab. Es gibt folgende Arten von Bemaßungen:

  • A: Wandstärken von “fester Teil” des Profils;
  • B: Wandstärken von “hohler Teil” des Profils (umschließt die Hohlräume mit Ausnahme derjenigen zwischen zwei Hohlräumen;
  • C: Wandstärken von “hohler Teil” des Profils (zwischen zwei Hohlräumen);
  • E: die Länge des kürzeren Schenkels von Profilen mit offenen Enden;
  • H: alle Maße (außer Wandstärke) zwischen Punkten im Querschnitt des Profils oder den Mittelpunkten offener Schraubenlöcher.

6 Komplexitätskategorien von Aluminiumprofilen

6.1 Formfaktoren von Aluminiumprofilen

Bild 6-1 – Formfaktoren verschiedener Aluminiumprofile [5]

5.2 Komplexität von Aluminiumprofilen

Abbildung 6-2 – Klassifizierung von Aluminium-Strangpressprofilen nach Komplexität (K. Laue) [7]

5.3 Optimierung des extrudierten Profildesigns


Abbildung 6-3 – Optimierung des Strangpressprofildesigns [2]

7 Kosten für Aluminium-Strangpressprofile

Es werden die Kosten für ein Aluminium-Strangpressprofil ermittelt, unter anderem, durch folgende Faktoren:

  • Kosten für Extrusionsdüse (Abb. 6-1)
  • Art des Profils (massiv)., hohl oder
  • Extrudierbarkeit einer Aluminiumlegierung (Extrusionsgeschwindigkeit) (Abb. 6-2)
  • erforderliche Härte des Profilmaterials (Presshärten oder Ofenhärten)., natürliche oder künstliche Alterung)
  • Anforderungsniveau für Maß- und Formtoleranzen (EN 755 oder EN 12020)
  • Anforderungen an die Oberflächenqualität (ohne Beschichtung)., zur Pulverbeschichtung, zum Eloxieren).

Abbildung 7-1 – Abhängigkeit der Kosten eines Extrusionswerkzeugs
von der Art der Matrizen (voll oder hohl),
sowie die Größe und Komplexität des Profils (Preise von 1994) [5]


Abbildung 7-2 – Extrusionsgeschwindigkeit und minimale Wandstärke verschiedener Aluminiumlegierungen [5]

Quellen:

  1. Global Advisory Group GAG – Leitfaden “Begriffe und Definitionen” – 2011
  2. Aluminium-Extrusionstechnologie / P. Saha
  3. Mechanische Eigenschaften und Bearbeitung von Metallen und Legierungen / Amit Bhaduri – Springer-Reihe in Materialwissenschaften – Volumen 264 – 2018
  4. ALUTECH-GRUPPE
  5. SPRACH IM JAHR 1302
  6. Matrizenfehler und Matrizenkorrekturen bei der Metallextrusion / S.Z. Qamara, T. Pervez und J. CH. Chekotu – Metalle 2018, 8(6), 380
  7. https://www.bwcprofiles.co.uk/
  8. SPRACHE 2202
  9. EN 755-9
  10. IN 12020-2
  11. Einfluss der Al-Mikrostruktur auf die Harteloxalqualität / Tom Haug, Hydro-Aluminium, 2014.