اکستروژن آلومینیوم یکی از مهم ترین فرآیندهای تولید در صنایع مختلف محسوب می شود که در آن، آلومینیوم با استفاده از فشار و حرارت از طریق قالب های خاص به اشکال متنوعی تبدیل می شود. این فرآیند برای تولید قطعاتی با طراحی های پیچیده و مقاومت بالا به کار می رود. در این روش، آلومینیوم به صورت بلوک یا میله درون قالب اکستروژن قرار گرفته و با اعمال فشار و حرارت، به شکل دلخواه فشرده می شود.
این فناوری در صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا، ساختمان سازی و تجهیزات الکترونیکی کاربرد گسترده ای دارد. اکستروژن آلومینیوم از مزایایی نظیر دقت بالا، تولید قطعات سبک وزن، استحکام بالا در برابر خستگی و حرارت، و توانایی تولید انبوه بهره مند است.
قالب های اکستروژن برای تولید پروفیل های آلومینیومی در مدل ها و کاربردهای متنوعی طراحی می شوند. این قالب ها شامل:
هر یک از این قالب ها ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند که به تناسب نیازهای تولید انتخاب می شوند. تنوع در طراحی این قالب ها امکان تولید پروفیل های متنوع و باکیفیت را فراهم می آورد.
این نوع قالب برای تولید پروفیل های ساده و بدون حفره (پروفیل های سالید) به کار می رود. پروفیل های سالید، که گاهی با نام پروفیل آلومینیومی شناخته می شوند، نیازی به ایجاد حفره ندارند. برای تولید این نوع پروفیل ها از یک قالب و بخش دیگری به نام بِکر استفاده می شود. وظیفه بکر هدایت دقیق پروفیل در فرآیند اکستروژن است.
قالب های اکستروژن سالید به همراه رینگ هایی با سایزبندی مختلف روی دستگاه اکستروژن نصب می شوند. انتخاب رینگ باید بر اساس اندازه قالب و پروفیل باشد تا هماهنگی کامل حاصل شود و کیفیت محصول نهایی تضمین گردد.
برای پروفیل های حفره دار، مانند پروفیل های شیار دار یا لوله ای، از قالب های سنبه و ماتریس استفاده می شود. در این فرآیند، بیلت آلومینیومی ابتدا از ماتریس عبور کرده و سپس به سنبه تزریق می شود. این نوع قالب ها برای تولید پروفیل هایی مانند لوله های آلومینیومی، قوطی ها، و پروفیل های شیار دار کاربرد دارند.
این نوع قالب ها نیز برای تولید پروفیل های سالید به کار می روند و مزایای خاصی دارند. یکی از ویژگی های کلیدی این قالب ها کاهش فشار وارده بر قالب است که از ایجاد ترک یا شکستگی جلوگیری می کند. این ویژگی باعث افزایش عمر مفید قالب و بهبود کیفیت تولید می شود.
برای افزایش عمر مفید قالب های اکستروژن و حفظ کیفیت تولید، رعایت برخی اصول و نکات فنی بسیار حائز اهمیت است. در ادامه به توضیح جزئیات هر یک از این موارد پرداخته ایم:
موادخورها در قالب های اکستروژن باید به گونه ای طراحی شوند که جریان مواد به صورت یکنواخت و کنترل شده به تمام بخش های پروفیل هدایت شود. عدم طراحی صحیح موادخورها می تواند منجر به ناهماهنگی در ضخامت یا ایجاد تنش های داخلی در پروفیل شود. طراحی مناسب، توزیع فشار و دما را در سراسر قالب متعادل کرده و از خرابی زودهنگام قالب جلوگیری می کند.
در قالب هایی که دارای سنبه هستند، مواد باید به طور دقیق و با فشار یکنواخت به سنبه ها هدایت شوند. این امر از اعمال نیروی اضافی به قالب جلوگیری کرده و طول عمر سنبه و قالب را افزایش می دهد. توجه به موقعیت، زاویه، و عمق سنبه ها در طراحی قالب از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
بیرینگ ها نقش کلیدی در هدایت و تثبیت مواد هنگام خروج از قالب دارند. انتخاب ابعاد مناسب و استفاده از مواد با کیفیت برای بیرینگ ها می تواند از سایش زودرس جلوگیری کند. همچنین، طراحی دقیق بیرینگ ها تضمین می کند که پروفیل خروجی یکنواخت و بدون اعوجاج باشد.
ضخامت قالب باید به اندازه ای باشد که توانایی تحمل فشارهای وارد شده در فرآیند اکستروژن را داشته باشد. ضخامت کم یا طراحی غیرمهندسی می تواند منجر به تغییر شکل یا ترک در قالب شود. استفاده از مواد با استحکام بالا و طراحی مهندسی شده می تواند به جلوگیری از این مشکلات کمک کند.
اندازه قالب باید با نوع و ابعاد پروفیل آلومینیومی مورد نظر هماهنگ باشد. طراحی دقیق و تناسب قالب با دستگاه اکستروژن از اعمال فشارهای اضافی و آسیب های مکانیکی جلوگیری می کند.
یک طراحی اصولی و دقیق که تمامی جزئیات فشار، دما، و توزیع مواد را در نظر بگیرد، یکی از مهم ترین عوامل در افزایش کارایی و طول عمر قالب است. طراحی های نامناسب یا بدون تحلیل می توانند باعث تولید پروفیل های بی کیفیت و آسیب سریع به قالب شوند.
رعایت این نکات در کنار برنامه ریزی منظم برای بررسی، نگهداری و تعمیر قالب ها تضمین می کند که فرآیند اکستروژن به صورت پایدار و با حداکثر بهره وری انجام شود.
ساخت قالب اکستروژن فرآیندی دقیق و چندمرحله ای است که پس از تأیید نقشه پروفیل توسط تیم فنی آغاز می شود. این مراحل به منظور اطمینان از کیفیت و دقت قالب طراحی شده اند و به شرح زیر است:
طراحی قالب بر اساس نمونه پروفیل یا نقشه ارائه شده انجام می شود. در این مرحله، تیم طراحی با استفاده از نرم افزارهای تخصصی مانند AutoCAD و نرم افزارهای سه بعدی، نقشه قالب را تهیه می کند.
فولاد خام مطابق با ابعاد و مشخصات پروفیل مورد نظر برش داده می شود. این مرحله نیازمند دقت بالایی است تا مواد اولیه دقیقاً متناسب با نیاز قالب تهیه شوند.
در این مرحله، فولاد برش خورده تحت فرآیندهای تراشکاری و کلفت کاری قرار می گیرد. هدف این مرحله شکل دهی اولیه به قالب و ایجاد فضای کافی برای مراحل بعدی ماشین کاری است.
ماشین کاری دقیق با استفاده از دستگاه های CNC و در برخی موارد ماشین کاری دستی انجام می شود. این مرحله شامل:
در این مرحله، فولاد تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا سختی و مقاومت آن افزایش یابد. این کار باعث می شود قالب توانایی تحمل فشارها و دماهای بالای فرآیند اکستروژن را داشته باشد.
از دستگاه های وایرکات (Wire Cut) برای برش دقیق مقاطع پیچیده قالب استفاده می شود. این روش امکان ایجاد جزئیات کوچک و دقیق را فراهم می کند و از تغییر شکل قالب جلوگیری می کند.
برای ایجاد حفره ها و شیارهای دقیق در قالب، از فرآیند اسپارک کاری استفاده می شود. این مرحله معمولاً برای جزئیاتی که دسترسی سختی دارند یا نیاز به دقت بالا دارند، به کار می رود.
فولاد قالب پس از مراحل سخت کاری ممکن است دچار تنش های داخلی شود. تنش گیری حرارتی یا مکانیکی این تنش ها را حذف کرده و از تغییر شکل قالب در فرآیند تولید جلوگیری می کند.
سنگ کاری به منظور صاف و صیقلی کردن سطح قالب انجام می شود. این فرآیند باعث کاهش اصطکاک مواد با سطح قالب و افزایش کیفیت پروفیل های تولیدی می شود.
در این مرحله، قالب با دقت بررسی و در صورت نیاز اصلاح می شود. فیلرکاری باعث می شود که قالب کاملاً آماده برای تولید انبوه باشد.
آخرین و مهم ترین مرحله، تست و تنظیم قالب است. این مرحله که 2 تا 5 روز طول می کشد، شامل:
مراحل دقیق و استاندارد ساخت قالب اکستروژن تضمین می کند که قالب تولید شده از کیفیت بالا، دوام طولانی و کارایی مطلوب برخوردار باشد. توجه به جزئیات در هر مرحله از این فرآیند، نقشی کلیدی در موفقیت پروژه های تولید پروفیل آلومینیوم دارد.
