پروفیل آلومینیوم یکی از مصالح و فرآورده های آلومینیومی محسوب می شود که از آن برای اهداف بسیار گوناگون و در گستره عظمی از صنایع استفاده می شود. اکستروژن آلومینیوم در واقع اصلی ترین و اساسی ترین فرآیند در تولید پروفیل آلومینیوم است.
در این مقاله از بخش دانشنامه آلومینیوم میهن آلومینیوم غدیر، قصد داریم ببینیم اکستروژن آلومینیوم چیست، و در طی فرآیند اکستروژن چه اتفاقاتی رخ می دهد تا منجر به تولید پروفیل آلومینیوم شود. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
آیا آلومینیوم اکسترود شده از استحکام بالاتری برخوردار است؟
به احتمال زیاد به گوشتان خورده است که آلومینوم اکسترود شده از استحکام بالاتری نسبت به آلومینیوم خالص یه حتی آلیاژهای آن برخورد دارد است.
بله کاملا درست است. فرآیند اکستروژن آلومینیوم موجب سخت تر شدن و بالا رفتن مقاومت پروفیل های تولید شده می شود. پروسه های آلیاژ سازی، پیش گرم کردنن بیلت، فشار مکانیکی وارد شده در طی فرآیند اکستروژن، پخته شدن پروفیل ها در کوره ایجینگ و بسیاری موارد دیگر، دست به دست هم می دهند تا استحکام آلومینیوم اکسترود شده را بالا ببرند.
باید به این نکته نیز اشاره کنیم که فرآیند اکستروژن به پروفیل ها سطحی صاف بخشیده و اغلب استحکام کششی مواد را بهبود می‌بخشد. آلومینیوم متداول ترین ماده اکسترود شده است و از طریق فرآیند اکستروژن آلومینیوم، تقریباً می توانیم آن را به هر شکلی که قابل تصور باشد، درآوریم.
فرآیند اکستروژن آلومینیوم شامل چه مراحلی است؟
برای درک بهتر فرآیند اکستروژن آلومینیوم بهتر است به طو مختصر با مرحله به مرحله روند این فرآیند آشنا شویم. فرآیند اکستروژن اکسیژن شامل مراحل زیر است:
- فرآیند پرس اکستروژن پس از طراحی و ساخت قالب اکستروژن آغاز می شود. به این صورت که یک بیلت آلومینیومی استوانه ای که از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است تا دمای 800 درجه فارنهایت تا 925 درجه فارنهایت گرم می شود( که به این مرحله پیش گرم می گویند).
- سپس بیلت آلومینیومی گرم شده به یک لودر منتقل می‌شود، و به سمت دستگاه اکسترودر یا پرس اکستروژن رانده می‌شود.
- پس ازقرارگیری بیلت پیش گرم شده در مقابل قالب اکستروژنی که در دستگاه قرار گرفته است، بخش انتهایی دستگاه، با فشاری هیدرولیکی قابل توجهی آن را به جلو هل می دهد تا از این طریق بیلت نرم شده از درون قالب طراحی شده عبور کند.
- برای جلوگیری از تشکیل اکسیدها، نیتروژن به شکل مایع یا گاز وارد می شود و اجازه می دهد تا از طریق بخش های قالب جریان یابد. این روند یک جو بی اثر ایجاد می کند و عمر قالب را افزایش می دهد.
- قسمت اکسترود شده، که اکنون دیگر به شکل قالب اکستروژن در آمده است، به عنوان یک قطعه بلند و طویل روی میز پشتی دستگاه می رود تا خنک شود. سپس در این مرحله پروفیل اکستروژن هنوز گرم، به سمت میز خنک کننده کشیده می شود، جایی که فن ها اکستروژن آلومینیومی تازه ایجاد شده را خنک می کنند.
- هنگامی که مرحله خنک سازی به پایان رسید، آلومینیوم اکسترود شده به تخت های دیگری منتقل می شود تا کشیده، صاف و سخت شوند.
- اکستروژن های آلومینیوم که حالا صاف و سخت شده‌اند به روی میز اره منتقل می شوند تا در این مرحله به اندازه موردنیاز متقاضیان برش داده شوند.
- آخرین مرحله از فرآیند اکستروژن آلومینیوم؛ انتقال پروفیل های آلومینیوم به کوره ایجینگ است. در این مرحله اکستروژن ها را در کوره ای تحت حرارت قرار می‌دهیم تا از این طریق با تسریع روند پیری آلومینیوم را سخت کنیم. پس از این مرحله پروفیل آلومینیوم خام آماده است و فرآیند اکستروژن به پایان رسیده است.
- در انتها ممکن است بنا به درخواست مشتری فرآیندهای دیگری از جمله دکورال، رنگ پوردری یا آنادایز روی سطح پروفیل های آلومینیوم تولید شده انجام پذیرد که هر کدام فرایندهای خاص خود را دارند.
دستگاه اکسترودر یا ماشین اکستروژن چیست؟
اگر بخواهیم اکسترودر را به سادگی توصیف کنیم باید بگوییم ماشینی است که برای تکمیل فرآیند اکستروژن استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از سیستمی از بشکه ها و سیلندرها، بیلت ها را در کوره پیش گرم، تحت حرارت نرم کرده و سپس با کمک فشاری هیدرولیکی آن را از قالب اکستروژن عبور می‌دهد تا پروفیل آلومینیوم را مطابق شکل قالب مورد نظر ایجاد کند.
انواع روش‌های اکستروژن کدامند؟
خواندیم که پرس اکستروژن یک فرآیند تولید است که از طریق فشار دادن فلز پایه ی پیش گرم شده به طرف یک قالب اکستروژن، منجر به تولید اجسام با شکل و مشخصات خاص می شود که در ارتباط با آلومینیوم، محصول نهایی را اکترود آلومینیوم یا پروفیل آلومینیوم می‌نامیم.
با وجود اینکه در ارتباط با پرس اکستروژن پروفیل آلومینیوم بیشتر نام پرس اکستروژن گرم را شنیده ایم و به ذهنمان می رسد، خوب است بدانید که این فرآیند به نوع خود می تواند انواع مختلفی داشته باشد که شامل: اکستروژن سرد، گرم، اصطکاک و میکرو. بیاید در ادامه با هر یک از این روش‌ها آشنا شویم:
اکستروژن سرد
در روش کستروژن سرد، فلز در حالی که در دمای اتاق یا نزدیک به آن است، از داخل قالب عبور می‌کند. فلز مورد استفاده در اکستروژن سرد به طور معمول به صورت بیلت یا راب می‌آید، که در فیدر قالب ریخته می شود و از این طریق فشار آنها را به یکدیگر متصل می کند تا یک جسم جامد به شکل جدید ایجاد کند.
برخی از رایج ترین فلزات مورد استفاده در اکستروژن سرد عبارتند از: آلومینیوم، فلز مس، نیوبیم، فولاد، سرب، قلع.
اکستروژن گرم
از سوی دیگر، برخلاف روش سرد، اکستروژن گرم در ابتدا شامل حرارت دادن (پیش گرم کردن) فلز در دماهای بالا و سپس عبور دادن آن به داخل قالب در حالت نرم و گرما دیده است.
بسته به نوع فلز، دما ممکن است از 650 درجه فارنهایت (منیزیم) تا 1300 درجه فارنهایت (فولاد) متغیر باشد. برای تولید کنندگان پروفیل آلومینیوم بسیار مهم است که هنگام انجام اکستروژن گرم از دمای مناسب استفاده کنند. اگر فلز پایه تا دمای تبلور مجدد خود گرم نشود، ممکن است برای عبور از قالب دچار مشکل شود. هنگامی که فلز گرم می شود تا دمای مناسب گرم می شود، با این حال، اکستروژن گرم روشی دقیق و موثر برای تغییر شکل فلز است.
برخی از متداول ترین فلزات مورد استفاده در اکستروژن گرم عبارتند از: منیزیم، فلز مس، فولاد، آلومینیوم، نیکل.
اکستروژن اصطکاکی
علاوه بر دو مورد پیشین، روشی به نام اکستروژن اصطکاکی نیز وجود دارد. این فرآیند اکستروژن مدرن که توسط موسسه جوشکاری در دهه 1990 اختراع شد، شامل چرخش خودکار راب‌ها یا بیلت‌های فلزی بر اساس موقعیت قالب است. با چرخش قالب، از اصطکاک فلز روی فلز در اطراف ورودی قالب گرما تولید می‌کند. این گرما به فلز اجازه می دهد تا راحت تر از قالب عبور کند. اکستروژن اصطکاکی یک فرآیند موثر و کارآمد است که در بین تولیدکنندگان محبوبیت پیدا کرده است.
میکرو اکستروژن
در نهایت، جای دارد تا به روش میکرو اکستروژن که نوع نسبتا جدیدی از فرآیند اکستروژن است اشاره کنیم. این روش که با توانایی ایجاد اجسام کوچک و کوچک شناخته می شود، به طور خاص، از سطح مقطع قالب از فلز پایه با اندازه ای فقط 1 میلی متر پشتیبانی می کند. یعنی به طور اختصاصی توانایی تولید محصولاتی با ابعاد بسیار کم را دارد.
مانند اکستروژن اصطکاکی، این یک فرآیند مدرن است که در دهه 1990 اختراع شد. اما به دلیل ماهیت بسیار فنی ساخت چنین قالب‌های کوچکی که می‌توانند چنین فشاری را تحمل کنند، محبوبیت مشابهی با همتای اصطکاکی خود کسب نکرده است. البته، این ممکن است با پیشرفت های جدید با میکرو اکستروژن تغییر کند.
سخن پایانی
در این مقاله از دانشنامه میهن آلومینیوم غدیر به بررسی چیستی مهمترین فرآیند در تولید پروفیل آلومینیوم پرداختیم؛ فرآیند اکستروژن آلومینیوم که با نام پرس اکستروژن نیز شناخته شده است.
دانستیم که این روش و فرآیند صنعتی تولید پروفیل آلومینیوم که از سالیان سال پیش پایه گذاری و ابداع شده است، امروزه همچنان در حال پیشرفت و ارتقاست، به صورتی که امکان تولید پروفیل های بسیار ظریف حتی تا ابعاد 1 میلی متر نیز مقدور شده است.
احتمالا هم برای شما نیز این فکر پیش آمده است که در آینده نه چندان دور چه قابلیت هایی ممکن است به این فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم افزوده شود! ما نیز مانند شما کنجکاو هستیم!
