1. Характеристики прецизионных прессованных материалов из алюминия и алюминиевых сплавов
Этот тип продукции имеет особую форму, тонкую толщину стенки, малый удельный вес и очень жесткие требования к допускам. Такие изделия обычно называют прецизионными (или сверхточными) профилями (трубами) из алюминиевого сплава, а технология производства таких изделий называется прецизионной (или сверхточной) экструзией.
Основными характеристиками специальных прецизионных (или сверхточных) прессованных профилей из алюминиевых сплавов являются:
(1) Существует множество разновидностей, небольших партий, и большинство из них являются материалами для экструзии специального назначения, которые используются практически во всех сферах жизни и во всех аспектах жизни людей, включая все продукты экструзии, такие как трубы, прутки, профили и проволока, включающие различные сплавы и состояния. Из-за небольшого поперечного сечения, тонкой толщины стенок, легкого веса и небольших партий, как правило, нелегко организовать производство.
(2) Сложные формы и специальные контуры, в основном фасонные, плоские, широкие, крылатые, зубчатые, пористые профили или трубы. Площадь поверхности на единицу объема большая, а технология производства сложная.
(3) Широкое применение, особые эксплуатационные и функциональные требования. Для того чтобы удовлетворить требованиям использования продукта, выбирается множество состояний сплава, охватывающих почти все сплавы от 1××× до 8××× серий и десятки состояний обработки с высоким техническим содержанием.
(4) Изысканный внешний вид и тонкая толщина стенок, как правило, менее 0,5 мм, некоторые даже достигают около 0,1 мм, вес на метр составляет всего от нескольких граммов до десятков граммов, но длина может достигать нескольких метров или даже сотен метров.
5) Требования к точности размеров и геометрическим допускам сечения очень строгие. В целом, допуски небольших прецизионных профилей из алюминиевого сплава более чем в два раза строже, чем допуски специальных классов в стандартах JIS, GB и ASTM. Допуск толщины стенки обычных прецизионных профилей из алюминиевого сплава должен составлять от ±0,04 мм до 0,07 мм, в то время как допуск размера сечения сверхточных профилей из алюминиевого сплава может достигать ±0,01 мм. Например, вес прецизионного алюминиевого профиля, используемого для потенциометра, составляет 30 г/м, а диапазон допусков размера сечения составляет ±0,07 мм. Допуск размера поперечного сечения прецизионных алюминиевых профилей для ткацких станков составляет ±0,04 мм, отклонение угла составляет менее 0,5°, а степень изгиба составляет 0,83×L. Другим примером является сверхтонкая плоская трубка высокой точности для автомобилей шириной 20 мм, высотой 1,7 мм, толщиной стенки 0,17±0,01 мм и 24 отверстиями, которые представляют собой типичные сверхточные профили из алюминиевого сплава.
(6) Он имеет высокое техническое содержание и очень сложен в производстве, а также имеет особые требования к экструзионному оборудованию, инструментам, заготовкам и производственным процессам. На рисунке 1 представлен пример сечения некоторых небольших прецизионных профилей из алюминиевого сплава.
2. Классификация специальных прецизионных прессованных материалов из алюминиевых сплавов
Прецизионные или сверхточные алюминиевые сплавы широко используются в электронных приборах, коммуникационном оборудовании и передовой науке, национальной обороне и военной промышленности, точных механических приборах, слаботочном оборудовании, аэрокосмической промышленности, атомной промышленности, энергетике, подводных лодках и кораблях, автомобилях и транспортных средствах, медицинском оборудовании, аппаратных средствах, освещении, фотографии и электронных приборах. В целом прецизионные или сверхточные алюминиевые сплавы можно разделить на две категории в зависимости от их внешних характеристик: первая категория - это профили с малыми размерами. Этот тип профиля также называется сверхмалым профилем или мини-формой. Его общий размер обычно составляет всего несколько миллиметров, минимальная толщина стенки составляет менее 0,5 мм, а удельный вес составляет от нескольких граммов до десятков граммов на метр. Из-за их малого размера на них обычно требуются жесткие допуски. Например, допуск размеров поперечного сечения составляет менее ±0,05 мм. Кроме того, требования к прямолинейности и кручению экструдированных изделий также очень строгие.
Другой тип — это профили, которые не очень малы по размеру поперечного сечения, но требуют очень строгих допусков по размерам, или профили, которые имеют сложную форму поперечного сечения и тонкую толщину стенки, хотя размер поперечного сечения большой. На рисунке 2 показана труба специальной формы (промышленный чистый алюминий), экструдированная японской компанией на горизонтальном гидравлическом прессе 16,3 МН со специальной разъемной матрицей для конденсатора автомобильного кондиционера. Сложность экструзионного формования этого типа профиля не меньше, чем у предыдущего типа сверхмалого профиля. Экструдированные профили с большим размером сечения и очень строгими требованиями к допускам требуют не только передовой технологии проектирования пресс-форм, но и строгой технологии управления для всего производственного процесса от заготовки до готового продукта.
С начала 1980-х годов, благодаря практическому применению технологии непрерывной экструзии Conform и развитию промышленных технологий, экструзия малых и сверхмалых профилей быстро развивалась. Однако, в силу различных причин, таких как ограничения оборудования, требования к качеству продукции и достижения в технологии экструзии, производство малых профилей на обычном экструзионном оборудовании по-прежнему составляет большую долю. На рисунке 2 показаны прецизионные профили экструзии обычных разъемных матриц. Срок службы пресс-формы (особенно прочность и износостойкость шунтового моста и сердечника пресс-формы) и поток материала во время экструзии становятся основными факторами, влияющими на ее производство. Это связано с тем, что при экструзии профиля размер сердечника пресс-формы мал, а форма сложна, а прочность и износостойкость являются важными факторами, влияющими на срок службы пресс-формы, срок службы пресс-формы напрямую влияет на себестоимость производства. С другой стороны, многие прецизионные профили имеют тонкие стенки и сложную форму, а поток материалов во время процесса экструзии напрямую влияет на форму и размерную точность профилей.
Чтобы предотвратить попадание оксидной пленки и масла на поверхности заготовки в изделие и обеспечить равномерное и надежное качество изделия, нагретую до заданной температуры заготовку можно очистить перед экструзией (так называемая горячая очистка), а затем быстро поместить в экструзионную камеру для экструзии. При этом экструдированную прокладку следует содержать в чистоте, чтобы предотвратить прилипание масла и грязи к прокладке в процессе снятия избыточного давления после одной экструзии и установки прокладки в следующую экструзию.
В соответствии с точностью размеров сечения и допуском формы и положения, специальная прецизионная экструзия алюминиевого сплава может быть разделена на специальные прецизионные профили из алюминиевого сплава и малые (миниатюрные) сверхвысокоточные профили из алюминиевого сплава. В целом, их точность превышает национальный стандарт (такой как GB, JIS, ASTM и т. д.), сверхвысокая точность называется специальными прецизионными профилями из алюминиевого сплава, например, допуск размеров превышает ±0,1 мм, допуск толщины стенки сломанной поверхности находится в пределах ±0,05 мм ~ ±0,03 мм для профилей и труб.
Если его точность более чем в два раза превышает национальный стандарт сверхвысокой точности, его называют малым (миниатюрным) профилем из алюминиевого сплава сверхвысокой точности, например, допуск формы ±0,09 мм, допуск толщины стенки ±0,03 мм ~ ±0,01 мм для малого (миниатюрного) профиля или трубы.
3. Перспективы развития прецизионных прессованных материалов из алюминия и алюминиевых сплавов
В 2017 году производство и продажа материалов для обработки алюминия в мире превысили 6000 кт/год, из которых производство и продажа материалов для экструзии алюминия и алюминиевых сплавов превысили 25000 кт/год, что составляет более 40% от общего объема производства и продаж алюминия. Алюминиевые экструдированные средние прутки составили 90%, из которых общие профили и прутки, а также малые и средние профили гражданского строительства составили более 80% прутка, большие и средние профили и специальные специальные профили и прутки составили всего около 15%. Трубы составляют около 8% экструдированного материала из алюминиевого сплава, в то время как профильные трубы и специальные специальные трубы составляют всего около 20% труб. Из вышеизложенного видно, что крупнейшими по объему производства и продаж материалами для экструзии алюминия и алюминиевых сплавов и наиболее широко используемыми являются малые и средние профили гражданского строительства, общие профили и прутки и трубы. А специальные профили, прутки и трубы составляют всего около 15%, основными характеристиками таких изделий являются: со специальными функциями или производительностью; Предназначенные для определенной цели; Имеющие большой или малый размер спецификации; С чрезвычайно высокой точностью размеров или требованиями к поверхности. Поэтому разнообразие больше, а партия меньше, необходимо увеличивать специальные процессы или добавлять какое-то специальное оборудование и инструменты, производство сложное и техническое содержание высокое, себестоимость производства увеличивается, а добавленная стоимость увеличивается.
С развитием науки и техники, а также постоянным повышением уровня жизни людей предъявляются все более высокие требования к объему производства, качеству и ассортименту продукции из алюминия и алюминиевых сплавов, особенно в последние годы, появление персонализации продукции способствовало разработке специальных профилей и труб с индивидуальными характеристиками и конкретными целями использования.
Сверхточные профили широко используются в электронных приборах, коммуникациях, почтовом и телекоммуникационном оборудовании, прецизионном оборудовании, прецизионных приборах, слаботочном оборудовании, аэрокосмической промышленности, атомных подводных лодках и кораблях, автомобильной промышленности и других областях малых, тонкостенных, сечений очень точных деталей. Обычно требования к допускам очень строгие, например, допуск размера контура сечения составляет менее ±0,10 мм, допуск толщины стенки составляет менее ±0,05 мм. Кроме того, плоскостность, скручивание и другие допуски формы и положения экструдированных изделий также очень строгие. Кроме того, в процессе экструзии специальных малых сверхточных профилей из алюминиевого сплава оборудование, пресс-форма, процесс имеют очень строгие требования. В связи с быстрым развитием современной промышленности, передовыми оборонными и научными исследованиями и другими начинаниями, а также с повышением степени персонализации, количество, разнообразие и качество малых сверхточных профилей становятся все более высокими, хотя в последние годы было разработано и произведено много высококачественных малых сверхточных профилей из алюминиевого сплава, но они все еще не могут удовлетворить потребности рынка. В частности, все еще существует большой разрыв между отечественными технологиями и оборудованием для производства малых сверхточных профилей из алюминиевого сплава и передовым международным уровнем, который не может удовлетворить спрос внутреннего и внешнего рынка и должен быть наверстан.
4. Заключение
Алюминий и алюминиевые сплавы специальной точности экструзии (профили и трубы) являются своего рода сложной формы, тонкой толщины стенки, допуск размеров и требования к точности формы и положения очень требовательны, высокое техническое содержание, сложное производство высококачественных, тонких материалов, является национальной экономикой и национальной обороной незаменимыми ключевыми материалами, очень широкий спектр применения, многообещающие перспективы развития материала. Производство этого продукта предъявляет особые требования к заготовке, инструменту и экструзионному оборудованию и процессу экструзии, и ряд ключевых технических проблем должны быть решены для получения превосходной продукции в партиях.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 07.04.2024
