1. Alumiinin ja alumiiniseosten erityisten tarkkuuspuristusmateriaalien ominaisuudet
Tämän tyyppisellä tuotteella on erityinen muoto, ohut seinämän paksuus, kevyt yksikköpaino ja erittäin tiukat toleranssivaatimukset. Tällaisia tuotteita kutsutaan yleensä alumiiniseoksesta valmistetuiksi tarkkuus- (tai ultratarkkuus-)profiileiksi (putkiksi), ja tällaisten tuotteiden valmistustekniikkaa kutsutaan tarkkuus- (tai ultratarkkuus-)ekstruusioksi.
Alumiiniseoksesta valmistettujen erikoistarkkuus- (tai ultratarkkuus-) pursotteiden pääominaisuudet ovat:
(1) On olemassa monia lajikkeita, pieniä eriä, ja useimmat niistä ovat erikoistarkoituksiin tarkoitettuja suulakepuristusmateriaaleja, joita käytetään lähes kaikilla elämänaloilla ja kaikilla ihmisten elämän osa-alueilla, mukaan lukien kaikki suulakepuristustuotteet, kuten putket, tangot, profiilit ja langat, joissa on erilaisia seoksia ja olomuotoja. Pienen poikkileikkauksen, ohuen seinämän paksuuden, keveyden ja pienten erien vuoksi tuotannon järjestäminen ei yleensä ole helppoa.
(2) Monimutkaiset muodot ja erikoisääriviivat, enimmäkseen muotoillut, litteät, leveät, siivekkäät, hammastetut, huokoiset profiilit tai putket. Pinta-ala tilavuusyksikköä kohti on suuri ja tuotantotekniikka on vaikeaa.
(3) Laaja käyttöalue, erityiset suorituskyky- ja toiminnalliset vaatimukset. Tuotteen käyttövaatimusten täyttämiseksi valitaan useita seostilaa, jotka kattavat lähes kaikki seokset 1××× - 8××× -sarjoista ja kymmeniä käsittelytiloja, joilla on korkea tekninen sisältö.
(4) Hieno ulkonäkö ja ohut seinämän paksuus, yleensä alle 0,5 mm, jotkut jopa noin 0,1 mm, paino metriä kohden on vain muutamasta grammasta kymmeniin grammoihin, mutta pituus voi olla useita metrejä tai jopa satoja metrejä.
5) Poikkileikkauksen mittatarkkuus- ja geometrisen toleranssin vaatimukset ovat erittäin tiukat. Yleisesti ottaen pienten alumiiniseosprofiilien toleranssit ovat yli kaksi kertaa tiukemmat kuin JIS-, GB- ja ASTM-standardien erikoislaatujen toleranssit. Yleisten tarkkuusalumiiniseosprofiilien seinämän paksuuden toleranssin on oltava ±0,04–0,07 mm, kun taas erittäin tarkkojen alumiiniseosprofiilien poikkileikkauksen toleranssi voi olla jopa ±0,01 mm. Esimerkiksi potentiometrissä käytetyn tarkkuusalumiinisen profiilin paino on 30 g/m ja poikkileikkauksen koon toleranssialue on ±0,07 mm. Kutomakoneissa käytettävien tarkkuusalumiinisen profiilien poikkileikkauksen koon toleranssi on ±0,04 mm, kulmapoikkeama on alle 0,5° ja taivutusaste on 0,83 × L. Toinen esimerkki on autojen erittäin tarkka, erittäin ohut ja litteä putki, jonka leveys on 20 mm, korkeus 1,7 mm, seinämän paksuus 0,17 ± 0,01 mm ja jossa on 24 reikää. Nämä ovat tyypillisiä erittäin tarkkoja alumiiniseosprofiileja.
(6) Sen tekninen sisältö on korkea ja sitä on erittäin vaikea valmistaa, ja sillä on erityisvaatimuksia puristuslaitteille, työkaluille, aihioille ja tuotantoprosesseille. Kuva 1 on esimerkki joidenkin pienten tarkkuusalumiiniseosprofiilien poikkileikkauksesta.
2. Alumiiniseoksesta valmistettujen erityisten tarkkuuspuristusmateriaalien luokittelu
Tarkkuus- tai ultratarkkuusalumiiniseospursotuksia käytetään laajalti elektronisissa instrumenteissa, tietoliikennelaitteissa ja huipputieteessä, maanpuolustuksessa ja sotilasteollisuudessa, tarkkuusmekaanisissa instrumenteissa, heikkovirtalaitteissa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, ydinvoimateollisuudessa, energia- ja voimateollisuudessa, sukellusveneissä ja laivoissa, autoissa ja kuljetusvälineissä, lääketieteellisissä laitteissa, rautatyökaluissa, valaistuksessa, valokuvauksessa ja elektronisissa laitteissa. Yleisesti ottaen tarkkuus- tai ultratarkkuusalumiiniseospursotukset voidaan jakaa kahteen luokkaan niiden ulkonäön ominaisuuksien mukaan: ensimmäinen luokka on pienikokoiset profiilit. Tämän tyyppistä profiilia kutsutaan myös ultrapieneksi profiiliksi tai miniprofiiliksi. Sen kokonaiskoko on yleensä vain muutama millimetri, vähimmäisseinämän paksuus on alle 0,5 mm ja kappalepaino useista grammoista kymmeniin grammoihin metriä kohden. Pienen kokonsa vuoksi niille vaaditaan yleensä tiukkoja toleransseja. Esimerkiksi poikkileikkausmittojen toleranssi on alle ±0,05 mm. Lisäksi pursotettujen tuotteiden suoruus- ja vääntövaatimukset ovat erittäin tiukat.
Toinen tyyppi ovat profiilit, joiden poikkileikkauskoko ei ole kovin pieni, mutta jotka vaativat erittäin tiukat mittatoleranssit, tai profiilit, joilla on monimutkainen poikkileikkausmuoto ja ohut seinämäpaksuus, vaikka poikkileikkauskoko on suuri. Kuvassa 2 on japanilaisen yrityksen 16,3 MN:n vaakasuoralla hydraulipuristimella ja erityisellä halkaistulla muotilla puristama erikoismuotoinen putki (teollisuuskäyttöön tarkoitettu puhdas alumiini) autojen ilmastointilaitteen lauhdutinta varten. Tämän tyyppisen profiilin pursotusmuovauksen vaikeus on yhtä suuri kuin edellisen tyyppisen erittäin pienen profiilin. Suuren poikkileikkauksen ja erittäin tiukkojen toleranssivaatimusten omaavat pursotetut profiilit vaativat paitsi edistynyttä muotinsuunnittelutekniikkaa myös tiukkaa hallintatekniikkaa koko tuotantoprosessille aihiosta valmiiksi tuotteeksi.
1980-luvun alkupuolelta lähtien pienten ja erittäin pienten profiilien ekstruusio on kehittynyt nopeasti Conform-jatkuvan ekstruusiotekniikan käytännön soveltamisen ja teollisen teknologian kehityksen ansiosta. Erilaisista syistä, kuten laitteiden rajoituksista, tuotteiden laatuvaatimuksista ja ekstruusiotekniikan kehityksestä, pienten profiilien tuotanto perinteisillä ekstruusiolaitteilla muodostaa kuitenkin edelleen suuren osan. Kuva 2 esittää perinteisten halkaistujen muottien ekstruusion tarkkuusprofiileja. Muotin käyttöikä (erityisesti ohitussillan ja muotin ytimen lujuus ja kulutuskestävyys) sekä materiaalivirta ekstruusion aikana ovat tärkeimmät tuotantoon vaikuttavat tekijät. Tämä johtuu siitä, että profiilia ekstruudettaessa muotin ytimen koko on pieni ja muoto monimutkainen, ja lujuus ja kulutuskestävyys ovat tärkeitä muotin käyttöikään vaikuttavia tekijöitä. Muotin käyttöikä vaikuttaa suoraan tuotantokustannuksiin. Toisaalta monilla tarkkuusprofiileilla on ohuet seinät ja monimutkaiset muodot, ja materiaalivirta ekstruusioprosessin aikana vaikuttaa suoraan profiilien muotoon ja mittatarkkuuteen.
Jotta oksidikalvo ja öljy eivät pääse aihion pinnalta valumaan tuotteeseen ja jotta tuotteen laatu olisi tasainen ja luotettava, asetettuun lämpötilaan lämmitetty aihio voidaan kuoria ennen puristamista (kutsutaan kuumakuorimiseksi) ja sitten nopeasti laittaa puristussylinteriin puristamista varten. Samanaikaisesti puristettu tiiviste on pidettävä puhtaana, jotta öljy ja lika eivät tartu tiivisteeseen ylipaineen poistamisen ja seuraavan puristuksen yhteydessä tapahtuvan tiivisteen asennuksen aikana.
Poikkileikkauksen mittatarkkuuden sekä muodon ja sijainnin toleranssin mukaan erikoistarkkuusalumiiniseosten pursotus voidaan jakaa erikoistarkkuusalumiiniseosprofiileihin ja pieniin (miniatyyri) erittäin tarkkoihin alumiiniseosprofiileihin. Yleisesti ottaen sen tarkkuus ylittää kansalliset standardit (kuten GB, JIS, ASTM jne.). Erittäin tarkkoja alumiiniseosprofiileja kutsutaan erikoistarkkuusalumiiniseosprofiileiksi, esimerkiksi mittatoleranssi on yli ±0,1 mm ja seinämän paksuuden toleranssi murtopinnalla on ±0,05 mm ~ ±0,03 mm.
Kun sen tarkkuus on yli kaksinkertainen kansalliseen standardiin verrattuna erittäin tarkkaan tarkkuuteen, sitä kutsutaan pieneksi (miniatyyri) erittäin tarkaksi alumiiniseosprofiiliksi, kuten muototoleranssi ±0,09 mm, seinämän paksuuden toleranssi ±0,03 mm ~ ±0,01 mm pienelle (miniatyyri) profiilille tai putkelle.
3. Alumiinin ja alumiiniseosten erityisten tarkkuuspuristusmateriaalien kehitysnäkymät
Vuonna 2017 alumiinin jalostusmateriaalien tuotanto ja myynti maailmassa ylitti 6 000 kt/v, josta alumiinin ja alumiiniseosten puristusmateriaalien tuotanto ja myynti ylitti 25 000 kt/v, mikä on yli 40 % alumiinin kokonaistuotannosta ja -myynnistä. Keskikokoisten alumiinitankojen osuus oli 90 %, josta yleisprofiilit ja -tangot sekä pienet ja keskisuuret rakennusprofiilit muodostivat yli 80 %, kun taas suurten ja keskisuurten profiilien ja erikoisprofiilien ja -tankojen osuus oli vain noin 15 %. Putkien osuus alumiiniseoksesta puristetusta materiaalista oli noin 8 %, kun taas muotoiltujen putkien ja erikoisputkien osuus oli vain noin 20 %. Edellä esitetystä voidaan nähdä, että alumiinin ja alumiiniseosten puristusmateriaalien suurin tuotanto ja myynti sekä yleisimmin käytetyt tuotteet ovat pienet ja keskisuuret rakennusprofiilit, yleisprofiilit ja -tangot ja -putket. Erikoisprofiilien, -tankojen ja -putkien osuus oli vain noin 15 %. Tällaisten tuotteiden pääominaisuudet ovat: erityistoiminnot tai -suorituskyky; tiettyyn tarkoitukseen tarkoitettu; Suuri tai pieni spesifikaatiokoko; erittäin korkeat mittatarkkuus- tai pintavaatimukset. Siksi lajike on suurempi ja erä pienempi, joten tarvitaan lisää erikoisprosesseja tai erikoislaitteita ja -työkaluja, mikä vaikeuttaa tuotantoa ja lisää teknistä sisältöä, mikä nostaa tuotantokustannuksia ja lisää lisäarvoa.
Tieteen ja teknologian kehityksen sekä ihmisten elintason jatkuvan parantamisen myötä alumiini- ja alumiiniseosten puristustuotteiden tuotannolle, laadulle ja monipuolisuudelle on asetettu yhä korkeampia vaatimuksia. Erityisesti viime vuosina tuotteiden personoinnin esiinmarssi on edistänyt erityisten profiilien ja putkien kehittämistä, joilla on yksilölliset ominaisuudet ja erityiskäyttötarkoitukset.
Erittäin tarkkoja profiileja käytetään laajalti elektronisissa instrumenteissa, tietoliikenne-, posti- ja televiestintälaitteissa, tarkkuuskoneissa, heikkovirtalaitteissa, ilmailu- ja avaruustekniikassa, ydinsukellusveneissä ja laivoissa, autoteollisuudessa ja muilla aloilla, joilla valmistetaan pieniä, ohutseinäisiä ja erittäin tarkkoja osia. Yleensä toleranssivaatimukset ovat erittäin tiukat, esimerkiksi poikkileikkauksen ääriviivan koon toleranssi on alle ±0,10 mm ja seinämän paksuuden toleranssi alle ±0,05 mm. Lisäksi suulakepuristettujen tuotteiden tasaisuus-, kiertymis- ja muut muoto- ja sijaintitoleranssit ovat myös erittäin tiukat. Lisäksi erityisten pienten erittäin tarkkojen alumiiniseosprofiilien suulakepuristusprosessissa laitteille, muotille ja prosessille asetetaan erittäin tiukat vaatimukset. Nykyaikaisen teollisuuden nopean kehityksen, huippuluokan maanpuolustuksen ja tieteellisen tutkimuksen sekä muiden toimien ja personoinnin asteen parantumisen ansiosta pienten erittäin tarkkojen profiilien määrä, valikoima ja laatu ovat yhä korkeammat. Vaikka viime vuosina on kehitetty ja tuotettu paljon korkealaatuisia pieniä erittäin tarkkoja alumiiniseosprofiileja, ne eivät vieläkään pysty vastaamaan markkinoiden tarpeisiin. Erityisesti kotimaisen teknologian ja laitteiden välillä pienten erittäin tarkkojen alumiiniseosprofiilien tuotannossa on edelleen suuri kuilu kansainväliseen edistyneeseen tasoon, joka ei pysty vastaamaan kotimaisten ja ulkomaisten markkinoiden kysyntään ja on kurottava umpeen.
4. Johtopäätös
Alumiinin ja alumiiniseosten erikoistarkkuuspursotustuotteet (profiilit ja putket) ovat monimutkaisen muotoisia, ohuen seinämän paksuuden, mittatoleranssin ja muodon ja sijainnin tarkkuuden vaatimukset ovat erittäin vaativat, teknisesti vaativat, vaativat hienojakoisten materiaalien tuotantoa. Ne ovat kansantalouden ja maanpuolustuksen kannalta välttämättömiä avainmateriaaleja. Niiden käyttöalueet ovat erittäin laajat ja kehitysnäkymät lupaavat. Tämän tuotteen tuotannossa on erityisvaatimuksia aihioille, työkaluille ja puristuslaitteille sekä puristusprosessille. Erinomaisten tuotteiden saamiseksi erissä on ratkaistava useita keskeisiä teknisiä ongelmia.
Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista
Julkaisun aika: 07.04.2024
