Для производства экструзии сначала требуется подготовить ряд спецификаций и чертежей, чтобы полностью удовлетворить требованиям по качеству. Расчеты и оценки нужны для обеспечения точной формы и допусков. Как только вопросы по проектированию улажены, начинается собственно производственный процесс. Экструзия начинается с заготовки – куска алюминия, из которого формируется профиль. Заготовку необходимо размягчить теплом перед экструзией.
Вначале разогретая заготовка помещается в экструзионный пресс – мощное гидравлическое устройство, в котором плунжер с пресс-шайбой проталкивает размягченный металл сквозь точное отверстие, также известное как матрица (фильера), после которого заготовка и принимает нужную форму. Стандартная длина варьируется от 26 дюймов (660 мм) до 72 дюймов (1,830 мм). Внешний диаметр от 3 дюймов (76 мм) до 33 дюймов (838 мм); наиболее часто используются диаметры от 6 дюймов (155 мм) до 9 дюймов (228 мм).
1. Процесс экструзии на самом деле начинается с проектирования, поскольку именно параметры детали, её предназначение во многом определяет множество параметров производства. Вопросы, касающиеся механообработки, финишной обработки и области применения определяют сплав заготовок. Назначение профиля определяет его форму, а, следовательно, и форму матрицы.
Сплавы – это металлические материалы, состоящие из более, чем одного металла. Сплавы для экструзии алюминия содержат небольшое количество (обычно менее 5%) таких элементов как медь, марганец, кремний, магний или цинк. Эти элементы улучшают естественные свойства алюминия и влияют на технологический процесс экструзии.
Длина заготовки зависит от многих факторов, включая требуемую длину готового профиля, скорость экструзии, длину отводящего конвейера и параметры пресса.
2. Заготовка – это исходное сырье для экструзии. Она может быть цельной или полой, обычно цилиндрической формы; загружается в контейнер экструзионного пресса. Обычно изготавливается литьем, но также применяют ковку и порошковую прессовку. Часто заготовки нарезаются из более длинномерных чушек алюминиевого сплава.
3. Во время экструзии заготовка остается твердой, хотя и несколько размягчается в нагревательной печи. Температура плавления алюминия зависит от чистоты металла и составляет примерно 1,220° F (660° C). Металл нагревается в печи до тех пор, пока не достигнет требуемой температуры.
При экструзии обычно заготовку нагревают до температур от 700°F (375°C) до, в зависимости от сплава, 930°F (500°C).
4. Выбранную матрицу необходимо очистить и подготовить. Для подготовки к экструзии матрицу и прочие инструменты прогревают. Это улучшает прохождение спрессованного алюминия и повышает общее качество профиля на выходе.
5.Экструзия алюминиевого профиля сочетает разнообразие форм профиля с высокой скоростью производства, что делает ее наиболее экономичным процессом формовки. Поскольку алюминиевые сплавы при экструзии должны нагреваться как минимум до 450 °C и эта температура должна поддерживаться, крайне важно наносить смазку или разделяющий состав между пресс-шайбой и алюминиевой заготовкой
6. Алюминиевая заготовка становится пластичной при формовке. Экструзию можно сравнить с выдавливанием зубной пасты из тюбика. При повышении давления на закрытый край тюбика паста выдавливается через открытый край, принимая форму круглого отверстия. Если отверстие сплющить, паста будет вытекать в виде ленты. Можно получать сложную форму при использовании отверстий сложной формы. Например, пекари используют кондитерские шприцы с различными наборами насадок. Они проводят экструзию крема для украшения пирогов.
Процесс экструзии начинается в тот момент, когда плунжер начинает давить на заготовку в контейнере. Различные конструкции прессов способны развить давление от 100 до 15,000 тонн. Этот давление определяет, насколько большую экструзию может провести этот пресс. Размер экструзии определяется ее максимальным размером поперечного сечения, иногда диаметром описывающей ее окружности (CCD).
Когда пресс начинает давить на заготовку, она врезается в матрицу, становясь короче и шире до тех пор, пока не упрется в стенки контейнера. Затем, по мере увеличения давления, размягченный (но все еще твердый) металл начинает продавливаться сквозь фигурное отверстие матрицы, образуя полностью сформированный профиль.
Скорость экструзии зависит от используемого сплава и формы матрицы. Твердый сплав, которому придают сложную форму, может выталкиваться прессом со скоростью 1-2 фута в минуту; мягкий сплав и простая форма могут давать скорость экструзии 180 футов в минуту и даже больше.
7. В зависимости от размера заготовки и формы матрицы можно получить непрерывную экструзию до 200 футов длиной на каждом цикле пресса. Свеже сформированная экструзия поступает на отводящий конвейер. Способ охлаждения экструзии зависит от сплава – либо естественным путем, либо с применением воздуха или воды. Это критичный шаг для обеспечения требуемых свойств металла после старения. Затем экструзия поступает на рольганги для охлаждения.
8. Растяжные и/или правильные машины применяются после охлаждения, для выпрямления и исправления возможных скручиваний экструзии (также растяжная машина может использоваться для холодной обработки металла) Далее по конвейеру экструзия подается на пилу
9. Обычно, чистовая распиловка нужна для нарезки профиля под указанный заказчиком размер. Чаще всего на данный момент используются дисковые пилы, похожие на радиально-отрезные станки, которые распиливают профиль перпендикулярно его длине. Другие типы пил могут опускаться на профиль (например, ленточно-отрезные пилы), или действовать как круглопильный станок со столом, поднимая циркулярную пилу для выполнения распила, затем опускаясь обратно в стол. Типичная циркулярная пила имеет диаметр 16 – 20 дюймов и более сотни твердосплавных зубьев. Для больших прессов используются пилы большего размера. Смазываемые пилы снабжены устройствами подачи смазки через зубья пилы для оптимальной эффективности и поверхности распила. Автоматические зажимы фиксируют профиль при распиловке.
10. После достаточного старения, в печи или при комнатной температуре, профили отправляются в другие цеха завода для отделки, упаковки и подготовки к отправке заказчику. Профили укладываются таким образом, чтобы быть исключить повреждения поверхности, скручивание или прочие опасности. Клиенты могут указать свои требования к упаковке или сам тип профиля может потребовать особый способ упаковки для удобства хранения или доставки.