Nos últimos anos, a extrusão de alumínio tem sido um aspecto fundamental da inovação e produção de produtos. É uma parte importante da nossa vida diária, pois os fabricantes utilizam este processo para criar vários componentes para residências, locais de trabalho e muito mais.
Embora peças de alumínio extrudado sejam usadas em todos os lugares, elas raramente são notadas por muitos. Devido às suas propriedades notáveis, a tecnologia de extrusão de alumínio é utilizada em diversas indústrias. Este artigo discute a tecnologia de extrusão de alumínio, suas técnicas, vantagens e desvantagens e importantes considerações sobre o projeto de extrusão. Vamos começar!
O que é extrusão de alumínio?
No processo de extrusão de alumínio, a liga de alumínio é aquecida e prensada através de uma matriz com formato de seção transversal pré-fabricada. Um aríete sólido empurra o alumínio através da matriz e o puxa ao longo de uma mesa de saída durante o processo. Normalmente, você pode alterar a abertura da matriz para criar diferentes formatos e tamanhos de acordo com as especificações do seu produto.
Este processo é uma técnica simples; é fácil de entender em um nível básico. A força usada na extrusão de alumínio é semelhante à usada para apertar um tubo de pasta de dente com os dedos. Além disso, o bico extrusor tem função semelhante à abertura do tubo de pasta de dente. O extrudado é um extrudado longo e sólido porque a abertura é um círculo sólido.
Várias técnicas de extrusão de alumínio
Existem duas técnicas principais para extrusão de alumínio: extrusão direta e indireta.
Extrusão direta de alumínio
Esta é a técnica mais comumente usada para extrusão de alumínio. A extrusora de alumínio coloca o tarugo/alumínio aquecido em um recipiente com paredes aquecidas enquanto um aríete móvel força o metal através da abertura da matriz. Esta etapa cria alta pressão.
Além disso, os maquinistas normalmente colocam blocos de material entre o alumínio aquecido (o bloco) e o aríete para evitar que entrem em contato. A maioria dos fornecedores e fabricantes referem-se a esta técnica como um processo de extrusão direta/para frente porque o alumínio e o aríete avançam na mesma direção.
Extrusão indireta de alumínio
A extrusão indireta ou reversa é completamente diferente da técnica direta. Neste processo, o alumínio aquecido e o recipiente movem-se simultaneamente enquanto a matriz permanece na mesma posição. Os maquinistas costumam usar um “bastão” para esse processo. O comprimento da haste deve ser maior que o comprimento do recipiente. Portanto, a haste empurra o bloco de alumínio através da matriz estacionária.
A extrusão reversa cria menos atrito em comparação com a técnica de extrusão direta. Possui melhor regulação de calor. Este resultado pode ser devido à força aplicada ser relativamente constante. Além disso, a temperatura constante garante melhor estrutura do grão e melhores propriedades mecânicas. Portanto, a qualidade do produto para extrusões indiretas é geralmente confiável.
Quais formas podem ser extrudadas?
O processo de extrusão de alumínio oferece possibilidades ilimitadas em termos de formatos, disponíveis em diversas especificações e tamanhos. A extrusão é uma parte essencial de diversas indústrias; portanto, é muito difícil listar todas as espécies. As principais categorias de extrusão incluem:
- Moldes ocos: Formas como tubos ou perfis com diferentes seções transversais (ou seja, retângulos, círculos, quadrados, etc.)
- Formas semissólidas: essas formas incluem canais, ângulos e outras formas parcialmente abertas.
- Formas sólidas: Isso inclui hastes sólidas e hastes com diferentes seções transversais (ou seja, quadrados, círculos, retângulos, etc.).
- Perfis de extrusão de alumínio personalizados: esses tipos de formas geralmente têm múltiplas extrusões. Eles também podem ser formas interligadas com vários perfis de cores. Estas formas correspondem exatamente às especificações do designer.
Um guia passo a passo para o processo de extrusão de alumínio
Passo 1: Prepare o bico de extrusão
O primeiro passo é fazer um dado redondo ou usar um existente, se disponível. Pré-aqueça a matriz exatamente a 450-500°C antes de iniciar o processo de extrusão. Isso garante que o metal passe uniformemente e maximize a vida útil da matriz. Após o processo de pré-aquecimento, você pode inserir a matriz na extrusora.
Passo 2: Pré-aqueça o bloco de alumínio
Em seguida, o bloco cilíndrico é cortado de um tronco de material esticado e depois pré-aquecido num forno a 400-500°C. Essa técnica prepara o bloco e o torna maleável para o processo. Ela garante que não derreteu.
Passo 3: Mova o bloco para a extrusora
Após o pré-aquecimento, transferir o bloco mecanicamente para a prensa. Contudo, adicione lubrificante antes de carregar o bloco na prensa. Além disso, certifique-se de aplicar um agente desmoldante no aríete de prensa. Isso ajuda a evitar que o bloco e o carimbo se juntem.
Neste ponto o bloco moldável está pronto na extrusora. Aqui o cilindro hidráulico pode exercer uma pressão de exatamente 15.000 toneladas. Esta pressão pressiona o bloco maleável para dentro do recipiente. O material de alumínio se expande até preencher as paredes do recipiente.
Passo 4: Pressione o material extrudado contra a matriz
O material de alumínio que preenche as paredes do recipiente é pressionado contra a matriz de extrusão. Você deve aplicar pressão continuamente ao material. Portanto, o material extrudado sai pela abertura da matriz totalmente formado.
Etapa 5: Extrusão de têmpera
Um extrator agarra o perfil e o mantém no lugar depois que ele sai da prensa. Ele protege o perfil ao sair da prensa enquanto a liga passa por um processo de “têmpera” ao percorrer a mesa. O perfil esfria uniformemente em banho-maria ou com ventilador.
Passo 6: Corte a extrusão no comprimento da mesa
Assim que o perfil de alumínio atingir todo o comprimento da mesa, corte-o com uma serra quente. No entanto, tenha em mente que a temperatura é crítica em todas as etapas do processo de extrusão. Apesar do processo de têmpera, o perfil nem sempre esfria completamente.
Passo 7: Deixe a extrusão esfriar até a temperatura ambiente
Após a conclusão do processo de cisalhamento, os perfis são levados da mesa de entrega para um nível de resfriamento. Os perfis permanecem aí até atingirem a temperatura ambiente. Assim que atingirem a temperatura ambiente, o alongamento começa.
Passo 8: Transfira as extrusões para a maca e estique-as na orientação correta
Nesta fase você descobrirá certas torções no formato do alumínio extrudado que precisam ser corrigidas. Seria útil se você tivesse um tensor para reparar essas torções. Segure manualmente cada perfil em diferentes extremidades enquanto puxa até que fique completamente reto. Este processo ajuda a adaptar a extrusão à especificação desejada.
Etapa 9: Transfira a extrusão para a serra alvo e corte no comprimento certo
Agora que as extrusões estão completamente endireitadas e endurecidas, você pode colocá-las na mesa da serra. Em seguida, corte as extrusões no comprimento desejado. Esses comprimentos geralmente ficam entre 2,4 e 6,4 metros. Após a conclusão do processo de serragem, coloque essas extrusões no forno para que atinjam a dureza correta (T6 ou T5).
Passo 10: Realizar operações secundárias (tratamento térmico, fabricação e acabamento superficial)
Depois de concluído o processo de extrusão, é possível melhorar as propriedades destes perfis através do tratamento térmico. Após o tratamento térmico, considere fabricar as extrusões se as dimensões precisarem ser corrigidas. Além disso, adicionar acabamentos superficiais ajuda a melhorar a aparência estética e a resistência à corrosão do alumínio extrudado.
Que fatores afetam o alumínio extrudado?
Embora as etapas de extrusão do processo de extrusão de alumínio explicadas acima pareçam simples e automatizadas, estas etapas podem ser muito complicadas. O processo de extrusão é bastante complexo e depende da relação entre inúmeros parâmetros que precisam ser gerenciados. Isso inclui o seguinte:
1. Velocidade de extrusão
Em geral, a velocidade de extrusão é diretamente proporcional à temperatura no recipiente e à pressão do metal. Para manter um processo estável e fornecer um segmento extrudado consistente, a velocidade, a temperatura e a pressão devem estar adequadamente correlacionadas.
2. Relação de extrusão
A taxa de extrusão de um molde é um indicador da quantidade de trabalho mecânico realizado durante o processo de extrusão. Quando a taxa de extrusão de uma seção é relativamente baixa, o trabalho mecânico mínimo é realizado nas áreas do molde onde está envolvida a maior massa de metal. Por outro lado, se a taxa de extrusão for elevada, será necessária mais pressão. A pressão é usada para empurrar o metal através de pequenas aberturas.
3. Temperatura do boleto
A temperatura ideal do tarugo garante condições de superfície adequadas e tolerâncias aceitáveis. Também garante o tempo de ciclo mais curto possível. É sempre preferível ter a temperatura mais baixa possível para a extrusão do lingote. Temperaturas muito altas fazem com que o metal flua mais livremente. O metal pode resistir à entrada em áreas apertadas. Portanto, as dimensões do molde podem estar fora das tolerâncias especificadas. Da mesma forma, altas temperaturas podem causar rachaduras no metal em bordas finas e cantos afiados.
4. Prensa de extrusão
Devido à variação na extrusão, o peso por pé desempenha um papel importante na extrusão de alumínio. Como esperado, a extrusão de peças mais leves requer prensas menores. Contudo, prensas de maior capacidade podem ser necessárias por outros motivos.
Um exemplo comum é um molde oco maior e de paredes finas. Apesar do baixo peso por pé, a força de pressão necessária da extrusora pode ser maior. O efeito é semelhante ao da taxa de extrusão. Um fator mais alto torna a peça mais difícil de extrudar. Isto, por sua vez, tem impacto na produção de imprensa.
5. Moldagem por extrusão
A forma determina a complexidade e o custo de extrusão de um componente. O processo de extrusão de alumínio pode produzir uma variedade de formatos, mas tem algumas limitações. Por exemplo, formas sólidas simples podem ser extrudadas de forma muito mais fácil, rápida e econômica do que formas semi-ocas. Quanto mais complicada a forma, mais difícil e cara será a extrusão.
Depois de concluir com êxito os processos de extrusão e têmpera, você também deve monitorar com cuidado e precisão estes parâmetros:
- Dimensões e tolerâncias do produto
- Macroestrutura das barras/tubos/perfis
- Acabamento de superfície
- Propriedades mecânicas
- Outros aspectos especiais de qualidade
Opções de pós-tratamento disponíveis para alumínio extrudado
As opções de pós-tratamento dos perfis extrudados ajudam a melhorar suas propriedades. Estas são algumas dessas possibilidades:
Processo de tratamento térmico para metais
Para melhorar a resistência à tração e o limite de escoamento, você pode tratar termicamente as ligas de alumínio das séries 5000, 6000 e 7000. Para isso, é necessário colocar esses perfis em fornos onde envelhecem rapidamente.
Usinagem mecânica
A usinagem de alumínio extrudado não é um processo único; é uma série de métodos que ajudam a melhorar a superfície do alumínio extrudado. Isso inclui corte, polimento, lixamento e esmerilhamento. Ao contrário das aplicações químicas, você deve usar abrasivos para aplicar força mecânica à superfície do alumínio e alisá-la. Isso ajuda a melhorar a superfície e prepará-la para outra operação de acabamento.
Tratamento da superfície
As barras de alumínio podem ser submetidas a diversos tratamentos de superfície. Isto pode melhorar a aparência destes perfis extrudados e a sua resistência à corrosão.
●Anodização
A anodização é um processo que fortalece a camada de óxido de alumínio existente naturalmente. Isto é feito melhorando sua resistência à corrosão. Além disso, a anodização do alumínio torna o metal mais resistente ao desgaste, fortalece a emissão superficial e cria uma superfície porosa que pode absorver vários corantes.
●Pintura
Os fabricantes costumam pintar perfis extrudados por razões estéticas. No entanto, isso também ajuda a prolongar a vida útil e reduzir os custos de manutenção. Você também pode pintar perfis de alumínio extrudado em cores diferentes para protegê-los da corrosão.
● Raios
O jateamento ajuda a remover resíduos e incrustações que permanecem em um componente usinado após o tratamento térmico. Este processo adiciona textura à superfície enquanto remove outros contaminantes que podem permanecer após o tratamento térmico. O jateamento facilita outras etapas de trabalho, como processamento e pintura, e confere aos seus perfis de alumínio extrudado um acabamento estético e fosco.
Vantagens e desvantagens dos perfis de alumínio extrudado
A maioria dos fabricantes prefere o processo de extrusão de alumínio a outros métodos de produção porque oferece uma combinação excepcional de resistência e leveza. Contudo, do ponto de vista industrial, o processo de extrusão de alumínio oferece vantagens adicionais. Aqui estão alguns desses benefícios:
- O alumínio extrudado é normalmente mais rígido e resistente.
- Baixos custos industriais.
- Alta flexibilidade de uso.
- Geralmente representam uma opção de fabricação econômica e competitiva para usinagem de seções transversais complexas.
- Os produtos extrudados possuem um acabamento superficial perfeito e são mais estáveis que os fabricados em alumínio fundido.
No entanto, é importante notar que apesar das suas enormes vantagens, o processo de extrusão de alumínio também apresenta algumas desvantagens.
- As extrusões de alumínio são geralmente limitadas pela capacidade do recipiente de aço da prensa extrusora.
- A matriz de extrusão é frequentemente exposta a condições de trabalho adversas, como altas temperaturas e fricção, causando desgaste rápido. Isso geralmente afeta a resistência e a vida útil do molde.
Aplicações de peças de alumínio extrudado
As propriedades do material tornam a extrusão de alumínio um processo de fabricação eficaz e eficiente para muitas indústrias. A resistência à tração e a relação resistência-peso do material o tornam perfeito para extrusão de carcaças de transmissão, chassis de veículos, blocos de motor e muitas outras peças importantes.
A extrusão de alumínio desempenha um papel importante na produção de reatores nucleares, dispositivos de resfriamento em eletrônicos, sistemas de ar condicionado e tubos condensadores. O alumínio extrudado possui propriedades não magnéticas e, portanto, é adequado para cabos residenciais, cabos coaxiais e caixas de alumínio.
Além disso, este material de alumínio é ideal para aplicações externas devido à sua resistência à corrosão e ferrugem. É importante observar que os perfis de alumínio possuem altas propriedades reflexivas. Isso os torna ideais para proteger produtos contra radiação infravermelha, luz e ondas de rádio.
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Concluindo
A extrusão de alumínio é um processo de produção econômico que pode produzir diversos produtos com diferentes formatos. Este processo pode ser usado para produzir vários formatos simples ou complexos com excelentes propriedades de produto. Você pode criar perfis de 8 a 25 pés que podem ser fabricados, tratados termicamente e acabados com opções de acabamento para melhor atender às especificações do seu produto. No entanto, para obter melhores resultados, você deve seguir cuidadosamente as etapas de extrusão e as dicas de design.
Perguntas frequentes
Quais ligas de alumínio são adequadas para extrusão?
O alumínio 6063 é ideal para o processo de extrusão. No entanto, 6061 geralmente é mais forte. Portanto, se a resistência é um requisito fundamental para uma aplicação, o 6061 é a escolha adequada entre os dois.
Que fatores afetam o custo da extrusão de alumínio?
Os fatores cruciais que afetam o custo da extrusão de alumínio são os custos de matrizes e ferramentas, custos contínuos de alumínio, custos de mão de obra e produção, acabamento superficial e operações secundárias e volume de produção.
Qual alumínio é melhor para extrusão entre 6061 e 7075?
Ambas as ligas de alumínio são adequadas para extrusão porque são tratáveis termicamente. O alumínio 6061 é mais adequado para extrusão devido à sua alta condutividade térmica. Embora o 7075 seja muito mais forte que o 6061, ele derrete rapidamente em temperaturas mais baixas.
