Extrusión de aluminio: una guía completa del proceso

extrusión de aluminio

En los últimos años, la extrusión de aluminio ha sido un aspecto clave de la innovación y producción de productos. Es una parte importante de nuestra vida diaria, ya que los fabricantes utilizan este proceso para crear diversos componentes para hogares, lugares de trabajo y más.

Aunque las piezas de aluminio extruido se utilizan en todas partes, muchas personas rara vez las notan. Debido a sus notables propiedades, la tecnología de extrusión de aluminio se utiliza en diversas industrias. Este artículo analiza la tecnología de extrusión de aluminio, sus técnicas, ventajas y desventajas, y consideraciones importantes sobre el diseño de extrusión. ¡Vamos a empezar!

¿Qué es la extrusión de aluminio?

Definición de extrusión de aluminio

En el proceso de extrusión de aluminio, la aleación de aluminio se calienta y se prensa a través de una matriz con una forma de sección transversal prefabricada. Un ariete sólido empuja el aluminio a través del troquel y lo arrastra a lo largo de una mesa de salida durante el proceso. Normalmente, puede cambiar la apertura del troquel para crear diferentes formas y tamaños según las especificaciones de su producto.

Este proceso es una técnica sencilla; Es fácil de entender en un nivel básico. La fuerza utilizada en la extrusión de aluminio es similar a la que se utiliza para apretar un tubo de pasta de dientes con los dedos. Además, la boquilla del extrusor tiene una función similar a la de abrir un tubo de pasta de dientes. El extruido es largo y sólido porque la abertura es un círculo sólido.

Varias técnicas de extrusión de aluminio.

Existen dos técnicas principales para la extrusión de aluminio: extrusión directa e indirecta.

extrusión directa de aluminio

Extrusión directa de aluminio

Esta es la técnica más utilizada para la extrusión de aluminio. La extrusora de aluminio coloca el tocho/aluminio calentado en un recipiente con paredes calentadas mientras un ariete en movimiento fuerza el metal a través de la abertura de la matriz. Este paso crea alta presión.

Además, los maquinistas suelen colocar bloques de material entre el aluminio calentado (el bloque) y el ariete para evitar que entren en contacto. La mayoría de los proveedores y fabricantes se refieren a esta técnica como un proceso de extrusión hacia adelante porque el aluminio y el ariete avanzan en la misma dirección.

extrusión indirecta de aluminio

Extrusión indirecta de aluminio

La extrusión indirecta o inversa es completamente diferente a la técnica directa. En este proceso, el aluminio calentado y el recipiente se mueven simultáneamente mientras la matriz permanece en la misma posición. Los maquinistas suelen utilizar un "palo" para este proceso. La longitud de la varilla debe ser mayor que la longitud del contenedor. Por lo tanto, la varilla empuja el bloque de aluminio a través del troquel estacionario.

La extrusión inversa crea menos fricción en comparación con la técnica de extrusión directa. Tiene una mejor regulación del calor. Este resultado puede deberse a que la fuerza aplicada es relativamente constante. Además, la temperatura constante garantiza una mejor estructura del grano y mejores propiedades mecánicas. Por lo tanto, la calidad del producto para extrusiones indirectas es generalmente confiable.

¿Qué formas se pueden extruir?

El proceso de extrusión del aluminio ofrece posibilidades ilimitadas en cuanto a formatos, disponibles en diferentes especificaciones y tamaños. La extrusión es una parte esencial de varias industrias; por lo tanto, es muy difícil enumerar todas las especies. Las principales categorías de extrusión incluyen:

  • Moldes huecos : Formas como tubos o perfiles con diferentes secciones transversales (es decir, rectángulos, círculos, cuadrados, etc.)
  • Formas semisólidas : estas formas incluyen canales, ángulos y otras formas parcialmente abiertas.
  • Formas sólidas : esto incluye varillas sólidas y varillas con diferentes secciones transversales (es decir, cuadrados, círculos, rectángulos, etc.).
  • Perfiles de extrusión de aluminio personalizados : este tipo de formas suelen tener múltiples extrusiones. También pueden tener formas entrelazadas con varios perfiles de color. Estas formas corresponden exactamente a las especificaciones del diseñador.

Una guía paso a paso del proceso de extrusión de aluminio.

Proceso de extrusión de aluminio

Paso 1: preparar la boquilla de extrusión

El primer paso es hacer un dado redondo o utilizar uno existente si está disponible. Precaliente el troquel exactamente a 450-500°C antes de iniciar el proceso de extrusión. Esto garantiza que el metal pase uniformemente y maximiza la vida útil del troquel. Después del proceso de precalentamiento, puedes insertar el troquel en la extrusora.

Paso 2: precalienta el bloque de aluminio

A continuación, se corta el bloque cilíndrico a partir de un tronco de material estirado y luego se precalienta en un horno a 400-500°C. Esta técnica prepara el bloque y lo vuelve maleable para el proceso. Ella garantiza que no se derritió.

Paso 3: mueve el bloque al extrusor

Después del precalentamiento, transfiera el bloque mecánicamente a la prensa. Sin embargo, agregue lubricante antes de cargar el bloque en la prensa. Además, asegúrese de aplicar un agente desmoldante al ariete de la prensa. Esto ayuda a evitar que la almohadilla y el sello se peguen.

En este punto el bloque moldeable está listo en el extrusor. Aquí el cilindro hidráulico puede ejercer una presión de exactamente 15.000 toneladas. Esta presión presiona el bloque maleable dentro del recipiente. El material de aluminio se expande hasta llenar las paredes del recipiente.

Paso 4: presione el material extruido contra el troquel

El material de aluminio que llena las paredes del recipiente se presiona contra la matriz de extrusión. Debes aplicar presión continuamente sobre el material. Por lo tanto, el material extruido sale completamente formado por la abertura de la matriz.

Paso 5: Extrusión de temple

Un extractor agarra el perfil y lo mantiene en su lugar después de que sale de la prensa. Protege el perfil a la salida de la prensa mientras la aleación pasa por un proceso de “templado” a su paso por la mesa. El perfil se enfría uniformemente en un baño de agua o con un ventilador.

Paso 6: corte la extrusión a la longitud de la mesa

Una vez que el perfil de aluminio alcance toda la longitud de la mesa, córtelo con una sierra caliente. Sin embargo, tenga en cuenta que la temperatura es fundamental en cada paso del proceso de extrusión. A pesar del proceso de templado, el perfil no siempre se enfría por completo.

Paso 7: Deje que la extrusión se enfríe a temperatura ambiente.

Una vez finalizado el proceso de corte, los perfiles se llevan de la mesa de entrega a un nivel de enfriamiento. Los perfiles permanecen ahí hasta que alcanzan la temperatura ambiente. Una vez que alcanzan la temperatura ambiente, comienza el estiramiento.

Paso 8: transfiera las extrusiones al bastidor y estírelas en la orientación correcta

En esta etapa descubrirá ciertas torceduras en la forma del aluminio extruido que deben corregirse. Sería útil si tuviera un tensor para solucionar estos problemas. Sujete manualmente cada perfil por diferentes extremos mientras tira hasta que quede completamente recto. Este proceso ayuda a adaptar la extrusión a la especificación deseada.

Paso 9: transfiera la extrusión a la sierra de destino y córtela a la medida

Ahora que las extrusiones están completamente enderezadas y endurecidas, puedes colocarlas sobre la mesa de la sierra. Luego corte las extrusiones a la longitud deseada. Estas longitudes oscilan generalmente entre 2,4 y 6,4 metros. Una vez finalizado el proceso de aserrado, coloca estas extrusiones en el horno para que alcancen la dureza correcta (T6 o T5).

Paso 10: Realizar operaciones secundarias (tratamiento térmico, fabricación y acabado superficial)

Una vez finalizado el proceso de extrusión, es posible mejorar las propiedades de estos perfiles mediante un tratamiento térmico. Después del tratamiento térmico, considere fabricar extrusiones si es necesario corregir las dimensiones. Además, agregar acabados superficiales ayuda a mejorar la apariencia estética y la resistencia a la corrosión del aluminio extruido.

¿Qué factores afectan el aluminio extruido?

Aunque los pasos de extrusión del proceso de extrusión de aluminio explicados anteriormente parecen simples y automatizados, estos pasos pueden resultar muy complicados. El proceso de extrusión es bastante complejo y depende de la relación entre numerosos parámetros que deben gestionarse. Esto incluye lo siguiente:

aluminio extruido

1. Velocidad de extrusión

En general, la velocidad de extrusión es directamente proporcional a la temperatura en el recipiente y a la presión del metal. Para mantener un proceso estable y proporcionar un segmento extruido consistente, la velocidad, la temperatura y la presión deben correlacionarse adecuadamente.

2. Relación de extrusión

La velocidad de extrusión de un molde es un indicador de la cantidad de trabajo mecánico realizado durante el proceso de extrusión. Cuando la velocidad de extrusión de una sección es relativamente baja, el mínimo trabajo mecánico se realiza en aquellas zonas del molde donde está involucrada la mayor masa de metal. Por otro lado, si la velocidad de extrusión es alta, se requerirá más presión. Se utiliza presión para empujar el metal a través de pequeñas aberturas.

3. Temperatura del billete

La temperatura óptima del tocho garantiza condiciones superficiales adecuadas y tolerancias aceptables. También garantiza el menor tiempo de ciclo posible. Siempre es preferible tener la temperatura más baja posible para la extrusión de lingotes. Las temperaturas muy altas hacen que el metal fluya más libremente. El metal puede resistir la entrada en áreas estrechas. Por lo tanto, las dimensiones del molde pueden estar fuera de las tolerancias especificadas. Asimismo, las altas temperaturas pueden hacer que el metal se agriete en los bordes finos y las esquinas afiladas.

4. Prensa de extrusión

Debido a la variación en la extrusión, el peso por pie juega un papel importante en la extrusión de aluminio. Como era de esperar, la extrusión de piezas más ligeras requiere prensas más pequeñas. Sin embargo, pueden ser necesarias prensas de mayor capacidad por otras razones.

Un ejemplo común es un molde hueco más grande y de paredes delgadas. A pesar del bajo peso por pie, la fuerza de presión requerida del extrusor puede ser mayor. El efecto es similar al de la tasa de extrusión. Un factor más alto hace que la pieza sea más difícil de extruir. Esto, a su vez, tiene un impacto en la producción de prensa.

5. Moldeo por extrusión

La forma determina la complejidad y el coste de extruir un componente. El proceso de extrusión de aluminio puede producir una variedad de formas, pero tiene algunas limitaciones. Por ejemplo, las formas sólidas simples se pueden extruir de manera mucho más fácil, rápida y económica que las formas semihuecas. Cuanto más complicada sea la forma, más difícil y costosa será la extrusión.

Después de completar con éxito los procesos de extrusión y revenido, también debe controlar de forma cuidadosa y precisa estos parámetros:

  • Dimensiones y tolerancias del producto.
  • Macroestructura de barras/tubos/perfiles
  • Acabado de la superficie
  • Propiedades mecánicas
  • Otros aspectos especiales de calidad.

Opciones de postratamiento disponibles para aluminio extruido

Las opciones de postratamiento para perfiles extruidos ayudan a mejorar sus propiedades. Estas son algunas de estas posibilidades:

Proceso de tratamiento térmico de metales.

Para mejorar la resistencia a la tracción y el límite elástico, se pueden tratar térmicamente las aleaciones de aluminio de las series 5000, 6000 y 7000. Para ello, es necesario colocar estos perfiles en hornos, donde envejecen rápidamente.

Mecanizado mecánico

El mecanizado de aluminio extruido no es un proceso único para todos; Se trata de una serie de métodos que ayudan a mejorar la superficie del aluminio extruido. Esto incluye cortar, pulir, lijar y esmerilar. A diferencia de las aplicaciones químicas, se deben utilizar abrasivos para aplicar fuerza mecánica a la superficie de aluminio y alisarla. Esto ayuda a mejorar la superficie y prepararla para otra operación de acabado.

Aluminio extruido en diferentes colores.

Tratamiento de superficies

Las barras de aluminio pueden someterse a diferentes tratamientos superficiales. Esto puede mejorar la apariencia de estos perfiles extruidos y su resistencia a la corrosión.

●Anodizado

La anodización es un proceso que fortalece la capa de óxido de aluminio existente naturalmente. Esto se hace mejorando su resistencia a la corrosión. Además, el aluminio anodizado hace que el metal sea más resistente al desgaste, fortalece la emisión de la superficie y crea una superficie porosa que puede absorber varios tintes.

●Pintura

Los fabricantes suelen pintar perfiles extruidos por motivos estéticos. Sin embargo, esto también ayuda a prolongar la vida útil y reducir los costes de mantenimiento. También puedes pintar los perfiles de aluminio extruido en diferentes colores para protegerlos de la corrosión.

● Rayos

El chorro de arena ayuda a eliminar los residuos y las incrustaciones que quedan en un componente mecanizado después del tratamiento térmico. Este proceso agrega textura a la superficie y al mismo tiempo elimina otros contaminantes que pueden quedar después del tratamiento térmico. El granallado facilita otros pasos del trabajo, como el procesamiento y el pintado, y confiere a sus perfiles de aluminio extruido un acabado estético y mate.

Ventajas y desventajas de los perfiles de aluminio extruido.

Aplicaciones de piezas de aluminio extruido

La mayoría de los fabricantes prefieren el proceso de extrusión de aluminio a otros métodos de producción porque ofrece una combinación excepcional de resistencia y peso ligero. Sin embargo, desde un punto de vista industrial, el proceso de extrusión de aluminio ofrece ventajas adicionales. Éstos son algunos de esos beneficios:

  • El aluminio extruido suele ser más rígido y resistente.
  • Bajos costes industriales.
  • Alta flexibilidad de uso.
  • Generalmente representan una opción de fabricación económica y competitiva para mecanizar secciones transversales complejas.
  • Los productos extruidos tienen un acabado superficial perfecto y son más estables que los fabricados con aluminio fundido.

Sin embargo, es importante señalar que a pesar de sus enormes ventajas, el proceso de extrusión de aluminio también tiene algunas desventajas.

  • Las extrusiones de aluminio generalmente están limitadas por la capacidad del contenedor de acero de la prensa de extrusión.
  • El troquel de extrusión suele estar expuesto a duras condiciones de trabajo, como altas temperaturas y fricción, lo que provoca un rápido desgaste. Esto a menudo afecta la resistencia y la vida útil del molde.

Aplicaciones de piezas de aluminio extruido

Las propiedades del material hacen de la extrusión de aluminio un proceso de fabricación eficaz y eficiente para muchas industrias. La resistencia a la tracción y la relación resistencia-peso del material lo hacen perfecto para la extrusión de carcasas de transmisión, chasis de vehículos, bloques de motor y muchas otras piezas importantes.

La extrusión de aluminio juega un papel importante en la producción de reactores nucleares, dispositivos de refrigeración en electrónica, sistemas de aire acondicionado y tubos de condensadores. El aluminio extruido tiene propiedades no magnéticas y, por tanto, es adecuado para cables residenciales, cables coaxiales y carcasas de aluminio.

Además, este material de aluminio es ideal para aplicaciones en exteriores debido a su resistencia a la corrosión y al óxido. Es importante señalar que los perfiles de aluminio tienen altas propiedades reflectantes. Esto los hace ideales para proteger productos contra la radiación infrarroja, la luz y las ondas de radio.

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Concluyendo

La extrusión de aluminio es un proceso de producción económico que puede producir varios productos con diferentes formas. Este proceso se puede utilizar para producir diversas formas simples o complejas con excelentes propiedades del producto. Puede crear perfiles de 8 a 25 pies que se pueden fabricar, tratar térmicamente y terminar con opciones de acabado para satisfacer mejor las especificaciones de su producto. Sin embargo, para obtener mejores resultados, debe seguir cuidadosamente los pasos de extrusión y los consejos de diseño.

Preguntas frecuentes

¿Qué aleaciones de aluminio son adecuadas para la extrusión?

El aluminio 6063 es ideal para el proceso de extrusión. Sin embargo, 6061 es generalmente más fuerte. Por lo tanto, si la resistencia es un requisito clave para una aplicación, el 6061 es la elección adecuada entre los dos.

¿Qué factores afectan el costo de la extrusión de aluminio?

Los factores cruciales que afectan el costo de la extrusión de aluminio son los costos de matrices y herramientas, los costos continuos del aluminio, los costos de mano de obra y producción, el acabado de superficies y las operaciones secundarias, y el volumen de producción.

¿Qué aluminio es mejor para extrusión entre 6061 y 7075?

Ambas aleaciones de aluminio son adecuadas para la extrusión porque son tratables térmicamente. El aluminio 6061 es el más adecuado para la extrusión debido a su alta conductividad térmica. Aunque el 7075 es mucho más fuerte que el 6061, se derrite rápidamente a temperaturas más bajas.

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