Ein detaillierter Leitfaden zum Design von Aluminiumextrusionen

Aluminium-Extrusion beinhaltet das Formen des Rohmaterials in verschiedene Formen und Profile durch Einpressen in die Matrize. Das Material fließt durch den Matrizenhohlraum und verformt sich, während es von einer anderen Seite austritt. Es gibt jedoch Einschränkungen bei den Formen, die es erzeugen kann, die berücksichtigt werden müssen Aluminium-Strangpressdesign. Diese Überlegungen beziehen sich auf Merkmale Ihres Extrusionsdesigns, die Bemaßung, die Matrizenkompatibilität, die praktische Grenze des Extrusionsquerschnitts usw. 

Ein perfektes Extrusionsdesign gewährleistet die Herstellbarkeit, verbessert die Genauigkeit, reduziert die Kosten und Zykluszeit und minimiert den Materialabfall. 

Beginnen Sie mit dem Extrusionskreisdurchmesser

Der kreisförmige Extrusionsdurchmesser bezieht sich auf den Durchmesser eines Kreises, in den das größere Extrusionselement hineinpasst. Die Wahl dieses Durchmessers hängt davon ab, wie groß die Düse und die Maschinen sind, die sie aufnehmen können.

Wählen Sie daher den umschreibenden Durchmesser für Ihr Teiledesign, bevor Sie das Profil und andere Funktionen erstellen. Optimieren Sie Ihre Zeichnung, wenn möglich, für kleinere Durchmesserwerte, um die Kosten zu senken und die Extrusionszyklen zu beschleunigen.

Umschreibender Durchmesser bei Aluminiumextrusion

Darüber hinaus können Sie die Verfügbarkeitstabelle anfordern bei Aluminiumextrusionsunternehmen oder Ihren Hersteller, um deren Leistungsfähigkeit zu erfahren. 

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Gleichmäßige Dicke oder geringe Abweichung

Obwohl es möglicherweise nicht möglich ist, für jedes Merkmal im gesamten Querschnitt die gleiche Dicke beizubehalten, versuchen Sie, sie so nahe wie möglich beizubehalten. Achten Sie dabei möglichst auf Einheitlichkeit. Große Unterschiede in der Dicke führen zu übermäßiger Verformung und Materialrissen. 

Das Dickenverhältnis zweier extrudierter, aneinandergrenzender Wände muss kleiner als 2:1 sein. Fügen Sie daher in den Übergangsbereichen, in denen die Dicke zunimmt oder abnimmt, eine Kurve hinzu.

Dicke im Aluminium-Strangpressprofildesign

Die gleichmäßige Wandstärke ermöglicht außerdem eine gleichmäßige Aushärtung der Teile nach dem Extrudieren aus der beheizten Matrize. Je nach Form und Größe des Aluminium-Extrusionsprofils gibt es jedoch eine Grenze für die Mindestwandstärke. 

Verwenden Sie Rippenfunktionen, um ein Verdrehen zu vermeiden

Die Rippenfunktion trägt dazu bei, die Materialverdrehungen während der Verformung zu reduzieren. Daher sollten dünne Bereiche mit Rippen versehen werden. Folglich stabilisieren Rillen und Stege im Aluminium-Strangpressprofildesign den Verformungsprozess. 

Rippendesign aus extrudiertem Aluminium

Verbindungen im Aluminium-Strangpressprofil-Design

Die Herstellung eines einzelnen Produkts aus mehreren extrudierten Aluminiumteilen ist eine wichtige Methode zur Herstellung komplexer Teile. Wenn Sie solche Teile entwerfen, vermeiden Sie Reibungsverbindungen. Reibung kann die Extrusionskraft beeinflussen. Stattdessen können Sie Schraub-, Bolzen-, Clipverbindungen usw. wählen. Diese Verbindungsarten bieten ausreichende Festigkeit und beeinträchtigen den Extrusionsprozess nicht. 

Beispiele für das Verbinden von Aluminium-Extrusionspressen 

Andere Arten von Gelenken 

• Überlappungsverbindung
• Stoßverbindung
• Eckverbindung
• Schwalbenschwanzverbindung
• Nut- und Federverbindung
• Schrägfalzverbindung usw. 

Vermeiden Sie scharfe Ecken und fügen Sie abgerundete Ecken hinzu

Wenn Ihr Design scharfe Ecken an der Schnittstelle zu einem anderen Teil, am Ende der Kanten oder in der Spezialfunktion hat, ersetzen Sie diese durch eine einfache und abgerundete Ecke. So kann die Matrizenzunge den Bereich während des Extrusionsprozesses leicht erfassen.

Ecken in Aluminium-Strangpress-Ausführung 

In der üblichen Konstruktionspraxis lassen sich runde Ecken mit einem Radius von 0.5 bis 1 mm leicht extrudieren. Darüber hinaus werden Dogbone-Ecken auch verwendet, um scharfe Ecken zu ersetzen.

Breiten- und Höhenverhältnis eines Kanals 

Das Verhältnis von Breite zu Höhe für Kanäle bei Aluminiumextrusionen sollte etwa 1:3 betragen, wobei bis zu 1:2 akzeptabel ist, wenn die Basis eine große Öffnung hat. Höhere Verhältnisse (lange Höhe im Vergleich zur Basisbreite) erschweren die Extrusion, da sie entweder nicht für den Prozess geeignet sind oder kundenspezifische Matrizen erfordern.

Kanäle im Aluminium-Strangpressprofil

Berücksichtigen Sie außerdem den Abstand zwischen den Flanschen der Kanalhöhen, falls Sie Schrauben am Sockel anbringen müssen.

Berechnungen im Zusammenhang mit dem Design von Aluminiumextrusionen

Ein perfektes Aluminium-Strangpressprofildesign erfordert mehrere mathematische Berechnungen und stellt die erforderliche Festigkeit und Leistung sicher. Zum Beispiel Sicherheitsfaktoren, Biegespannung, Gewicht pro Fuß usw.

• Gewicht/Fuß

Es bezieht sich darauf, wie viel Gewicht in einem Fuß Extrusionsquerschnitt steckt. Zur Gewichtsangabe werden häufig Pfund oder kg verwendet. Folglich verlangsamt ein höheres Verhältnis die Extrusionsrate. 

• Sicherheitsfaktor

Es handelt sich um das Verhältnis der maximalen Kraft, die ein extrudiertes Teil aushalten kann, und der tatsächlichen Kraft während der Anwendung (erforderliche Kraft für die gewünschte Leistung). Normalerweise wird für kundenspezifische Aluminiumextrusionen ein Sicherheitsfaktor von 2 oder mehr empfohlen.

• Biegespannungsbegrenzung 

Ermitteln Sie zunächst die Belastung, der das extrudierte Profil standhalten muss, ohne zu versagen. Berechnen Sie dann, wie viel Biegespannung für diese Grenze erforderlich ist.

• Ablenkung

Wird eine Stütze, ein Balken oder ein anderes Element unter Last beschädigt und wie hoch ist die zulässige Verformung? Berechnen Sie dies und optimieren Sie Ihr Aluminium-Strangpressprofildesign entsprechend.

• Knicklast

Es handelt sich dabei um eine Druckbelastung, bei der Säulen, Balken oder andere Strukturen innerhalb des Extrusionsprofils instabil werden und aufgrund seitlicher Verformung versagen.

Darüber hinaus enthält die folgende Tabelle den allgemeinen mathematischen Ausdruck zur Berechnung der oben genannten Faktoren.

Berechnungsformeln 

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Tipps und Praktiken zum Entwurf von Extrusionsdüsen

Das Hauptziel eines effektiven Matrizendesigns besteht darin, einen Entwurf zu erstellen, der herstellbar ist und bei dem alle Teile einen gleichmäßigen Materialfluss ermöglichen. Folglich geht es auch darum, Genauigkeit und effiziente Produktion sicherzustellen.

Im Folgenden finden Sie einige wichtige Überlegungen zum Entwurf von Extrusionsdüsen: 

Betrachten Sie Arten von Aluminium-Extrusionsdüsen

Arten von Extrusionsdüsen

Drei verschiedene Arten von Aluminium-Extrusionsdüse sind bei der Herstellung von Hohl-, Halbhohl- und Vollmatrizen beliebt. 

• Hohlstempel: Diese Arten von Matrizen Erzeugen Sie innere Hohlräume mithilfe einer Matrizenkappe und eines Dorns. Hohlmatrizen eignen sich für röhrenförmige und komplexe Profile.
• Massive Matrizen: Diese sind für massive Querschnitte (ohne Hohlräume oder Kanäle) wie Stäbe, Stangen etc. vorgesehen. Bei der Massivmatrizen-Extrusion wird eine externe Materialzuführung verwendet.
• Halbhohle Matrizen: Sie enthalten eine Mischung aus Hohl- und Vollprofilen, was ideal für Teile mit Hohlräumen und Vollprofilen ist. Hierzu werden ein Träger, Material und eine Matrizenkappe benötigt. 

Steifigkeit und Festigkeit der Matrize

Sie können ein herstellbares Matrizendesign mit einem präzisen Dorn, einer Unterlage, einer Matrizenplatte und einem weiteren Aufbau erstellen, aber prüfen Sie auch, ob Ihre Matrize dem Druck während der Extrusion standhält oder nicht. Verschiedene Faktoren wie Matrizenmaterial, der Abstand zwischen den Löchern und die Materialstärke wirken sich auf die Matrizenfestigkeit aus. Darüber hinaus sind Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl, glatter Stahl (H13) und Wolframkarbid die üblichen Materialoptionen für Extrusionsmatrizen. 

Oberflächenfinish

Die Oberflächenqualität der Matrizenhöhle, des Dorns und anderer Komponenten, die direkt mit dem Materialfluss in Berührung kommen, bestimmt die Oberflächenbeschaffenheit extrudierter Teile. Berücksichtigen Sie daher die gewünschte Glätte und gestalten Sie die Matrize entsprechend fertig.

Berücksichtigen Sie mögliche Mängel

Mit dem Matrizendesign sind zahlreiche potenzielle Defekte verbunden, wie z. B. Materialaufwicklung, Streifenbildung, Rissbildung usw. Berücksichtigen Sie daher die Ursache dieser Defekte und optimieren Sie Ihr Design, um sie zu vermeiden. 

(Weiterlesen: Anwendungen zur Aluminiumextrusion)

Suchen Sie nach extrudierten Aluminiumteilen?

Beispiele für Aluminium-Strangpressteile

Wir haben viele Designrichtlinien und Überlegungen zum Aluminium-Strangpressprofil besprochen, um die Herstellbarkeit sicherzustellen. Darüber hinaus hilft die Umsetzung dieser Richtlinien auch dabei, die gewünschte Leistung zu erzielen und die Produktionskosten zu senken. Wenn Sie immer noch Schwierigkeiten haben, das Design zu optimieren, wenden Sie sich an unsere Experten bei ProleanTech. 

Aluminium-Extrusionsservice 

Unsere Ingenieure beraten Sie gerne, wie Sie die Extrusion optimieren, die Kosten senken und eine höhere Genauigkeit erreichen können. Darüber hinaus kann unsere hauseigene Matrizenfertigungsanlage langlebige Matrizen zum Extrudieren der entworfenen Teile herstellen. Unsere automatisierte Extrusionsfertigungsfabrik und erfahrene Fachkräfte sorgen für qualitativ hochwertige Ergebnisse, die Ihren Erwartungen entsprechen. Darüber hinaus sind wir in der Aluminiumextrusion China Sektor seit mehr als einem Jahrzehnt und bietet maßgeschneiderte Lösungen für globale Branchen. 

Laden Sie also Ihr Design hoch und nutzen Sie unsere Extrusionsdienstleistungen für Ihr Projekt. 

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Fazit 

Der umschreibende Durchmesser der Extrusion, eine gleichbleibende Wandstärke oder geringe Abweichungen beim Dickenübergang, möglichst wenige scharfe Ecken, Stützfunktionen und andere Aspekte sind für ein perfektes Aluminium-Extrusionsdesign unerlässlich. Dies stellt nicht nur die Herstellbarkeit des entworfenen Teils sicher, sondern reduziert auch die Produktionskosten und Zykluszeit, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Kontrollliste 

✔ Wandstärkenvariation und -übergang

✔ Abstand zwischen geometrischen Merkmalen 

✔Verhältnis von Kanalbasis und -höhe 

✔ Bemaßung und Toleranzen aller Merkmale 

✔ Passung, Verbindungen und Montage 

✔ Oberflächenfisch (Ra-Wert und ästhetischer Code)

✔ Art und Güte der Aluminiumlegierung

✔ Notationen und Industriestandards 

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Mindestwandstärke bei Aluminium-Strangpressprofilen?

Bei Aluminium-Strangpressprofilen muss eine Dicke von 0.5 mm eingehalten werden, wobei die Dicke bis zu 2 mm betragen kann. Die genauen Werte variieren jedoch je nach Legierungstyp und Profilform. 

Ist die Matrizenkonstruktion der Konstruktion des extrudierten Teils ähnlich?

Nein! Sie sind verwandt, aber nicht identisch. Beim Matrizendesign geht es darum, ein Matrizenwerkzeug mit einem bestimmten Profil für einen optimalen Materialfluss zu erstellen, während sich Teiledesigns auf Herstellbarkeit, Funktionalität und ästhetische Aspekte konzentrieren.

Welche Arten von Aluminium-Strangpressprofilen lassen sich leicht herstellen?

Die gleichmäßigen und symmetrischen Formen wie Flachstäbe, Rohre, Winkel und Kanäle lassen sich aufgrund des besseren Materialflusses leicht extrudieren.