فرایند تولید و طراحی پروفیل آلومینیوم عمدتا با استفاده از روش اکستروژن انجام می شود. روش اکستروژن یک تکنیک مدرن و پیشرفته است که در آن آلومینیوم تحت فشار از میان قالب های مخصوص عبور داده می شود تا به شکل دلخواه درآید. این روش نسبت به تکنیک های دیگر که در گذشته برای تولید پروفیل های آلومینیومی به کار می رفته اند، جدیدتر و مؤثرتر است.
فرآیند تولید و طراحی پروفیل آلومینیوم
فرآیند اکستروژن به دلیل مزایای قابل توجهی که ارائه می دهد، به عنوان بهترین روش برای تولید پروفیل های آلومینیومی شناخته می شود. این روش به ویژه به دلیل توانایی تولید مقاطع آلومینیومی با اشکال و کاربردهای متنوع، با دقت و کیفیت بالا، محبوبیت یافته است.
در فرآیند تولید پروفیل آلومینیوم با استفاده از اکستروژن، ابتدا بیلت آلومینیوم که به عنوان ماده اولیه در نظر گرفته شده است، به طور یکنواخت حرارت داده می شود. دمای حرارت دهی معمولا در محدوده ۲۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی گراد قرار دارد. حرارت دهی باعث نرم شدن بیلت آلومینیوم می شود و قابلیت آن را برای تغییر شکل افزایش می دهد.
پس از مرحله حرارت دهی، بیلت آلومینیوم تحت فشار بسیار بالا از میان قالب های مخصوص اکستروژن عبور داده می شود. این فشار شدید و حرارت بالا باعث می شود که بیلت به طور کامل تغییر شکل دهد و به فرم مورد نظر تبدیل شود. قالب های اکستروژن طراحی شده اند تا اشکال و مقاطع مختلف پروفیل آلومینیومی را ایجاد کنند، که این امر به تولید انواع پروفیل ها با کاربردهای مختلف امکان پذیر می سازد.
فرآیند اکستروژن می تواند به صورت ناپیوسته یا نیمه پیوسته انجام شود. در حالت ناپیوسته، هر بار یک قطعه پروفیل تولید می شود، در حالی که در حالت نیمه پیوسته، امکان تولید پروفیل های طولانی تر و متنوع تر وجود دارد. با توجه به انعطاف پذیری بالای آلومینیوم در دماهای اکستروژن، این فرآیند به ویژه برای تولید پروفیل های آلومینیومی مناسب است و اجازه می دهد که مقاطع دقیق و با کیفیت بالا تولید شوند.
در نهایت، پروفیل های آلومینیومی تولید شده از این طریق برای استفاده در انواع صنایع، به ویژه در ساخت و ساز و صنایع دیگر، آماده می شوند. این پروفیل ها به دلیل ویژگی هایی مانند سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، و قابلیت شکل پذیری، در بازار بسیار مورد توجه قرار دارند.
مراحل تولید و طراحی پروفیل آلومینیوم
تولید پروفیل های آلومینیومی با استفاده از فرآیند اکستروژن شامل چندین مرحله مهم است که به طور کلی به شرح زیر می باشد:
طراحی و ساخت قالب پروفیل آلومینیوم
- طراحی قالب: اولین مرحله در تولید پروفیل آلومینیوم، طراحی قالب است. این مرحله شامل تعیین ابعاد، شکل، ضخامت و سایر جزئیات فنی پروفیل می شود. تحلیل دقیق نیازها و عملکرد مورد نظر برای پروفیل، اطلاعات لازم برای طراحی قالب را فراهم می آورد. مهندسان با استفاده از نرم افزارهای مدل سازی سه بعدی مانند SolidWorks و AutoCAD، طراحی قالب را انجام می دهند.
- ساخت قالب: پس از طراحی، قالب ها توسط دستگاه های CNC و ماشین آلات دقیق ساخته می شوند. برای ساخت قالب ها از فولاد آلیاژی یا فولاد ضد زنگ استفاده می شود، زیرا این مواد قادر به تحمل فشار و دمای بالا هستند. قالب اکستروژن از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: قالب اصلی که فرم و ساختار پروفیل را ایجاد می کند و قالب فرم دهی که جزئیات مقطع را مشخص می کند.
- تست و تنظیمات: در این مرحله، قالب ها تست شده و تنظیمات لازم برای بهینه سازی فرآیند تولید انجام می شود. این تست ها شامل بررسی دقت و کیفیت قالب و تطابق آن با مشخصات طراحی است.
انتخاب مواد اولیه (بیلت)
- تعیین استاندارد مواد: مواد اولیه برای تولید پروفیل آلومینیوم باید با دقت انتخاب شوند. این شامل تعیین نوع آلومینیوم خالص و افزودنی های مختلف مانند آلیاژها، مواد روان کننده و رنگ دهنده ها می باشد. انتخاب مواد باید بر اساس فاکتورهایی مانند شکل پذیری، قابلیت جوشکاری، قابلیت ماشینکاری، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و کاربرد نهایی صورت گیرد.
- آلیاژهای آلومینیوم: آلیاژهای آلومینیوم بر اساس ترکیب و خصوصیات خود با کدهای چهار رقمی شناسایی می شوند (مثلا 4xxx، 6xxx و 2xxx). برای تولید پروفیل های آلومینیومی در در و پنجره، آلیاژهای سری 6xxx مانند 6060 و 6063 به دلیل شکل پذیری خوب، قابلیت جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی مناسب هستند.
فرآیند اکستروژن
- اکستروژن مستقیم: در این روش، بیلت آلومینیوم از طریق یک سنبه به داخل قالب تزریق می شود. قالب ثابت است و سنبه در راستای خروجی محصول حرکت می کند. به دلیل اصطکاک بالا بین بیلت و دیواره قالب، این روش انرژی بیشتری نسبت به روش غیر مستقیم نیاز دارد، اما در عین حال رایج ترین روش برای تولید پروفیل های آلومینیومی است.
- اکستروژن غیر مستقیم: در این روش، قالب متحرک به سمت بیلت آلومینیوم حرکت می کند و سنبه در جهت مخالف حرکت می کند. این روش با فشار به بیلت مذاب درون محفظه بسته، پروفیل را شکل می دهد. این روش کم تر حرارت تولید می کند و برای تولید پروفیل های خاص با کاربردهای ویژه استفاده می شود.
برش، خنک کنندگی و عملیات پس از فرآیند
- خنک کنندگی: پروفیل های آلومینیومی پس از خروج از قالب باید به طور کامل خنک شوند. این مرحله مهم است زیرا تاثیر زیادی بر کیفیت و خواص نهایی پروفیل دارد.
- برش و تنظیمات نهایی: پس از خنک شدن، پروفیل ها به مرحله برش و تنظیمات نهایی می روند. این شامل برش به طول مورد نظر، حذف عیوب، تقویت و تصحیح ابعاد نهایی است.
- سخت کاری و کشش: مرحله سخت کاری و کشش پس از خنک سازی به افزایش استحکام پروفیل آلومینیومی کمک می کند.
پوشش دهی و پایان دهی
- پوشش دهی: بسته به نیاز و نوع پروفیل، عملیات پایان دهی شامل آنادیزینگ، پوشش دهی و رنگ آمیزی ممکن است انجام شود. این مراحل بهبود ویژگی های سطحی پروفیل و افزایش دوام آن را به همراه دارند.
این مراحل به طور کلی، پروفیل های آلومینیومی با کیفیت بالا و با ویژگی های مطلوب برای استفاده در انواع مختلف صنایع، از جمله صنعت ساختمان، تولید می کنند.
پروسه اکستروژن آلومینیوم
بیلت آلومینیوم پس از عملیات حرارتی (گرمای مخروطی) برش داده می شود و با استفاده از روان کننده برای جلوگیری از چسبندگی به قالب، پوشانده می شود. سپس، با فشار به درون قالب داغ تزریق شده و بعد از خروج، با استفاده از آب یا هوا سرد می شود. پس از این مرحله، به میز برش منتقل می شود و سپس مراحل پردازش بیشتر مانند رنگ آمیزی و آنودایز کردن انجام می شود تا سطح مورد نظر و خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی مطلوب به دست آید.