Una guida dettagliata sulla progettazione dell’estrusione di alluminio

Estrusione di alluminio comporta la modellazione della materia prima in diverse forme e profili mediante l'applicazione nello stampo. Il materiale scorre attraverso la cavità dello stampo e si deforma mentre esce da un altro lato. Tuttavia, ci sono delle limitazioni nelle forme che può creare, che devono essere considerate in progettazione di estrusione di alluminio. Queste considerazioni sono correlate alle caratteristiche del progetto di estrusione, al dimensionamento, alla compatibilità delle matrici, al limite pratico della sezione trasversale dell'estrusione, ecc. 

Un design di estrusione perfetto garantisce la producibilità, aumenta la precisione, riduce i costi e i tempi di ciclo e riduce al minimo lo spreco di materiale. 

Inizia con il diametro del cerchio di estrusione

Il diametro circolare di estrusione si riferisce al diametro di un cerchio in cui si adatta la caratteristica più grande dell'estrusione. La scelta di questo diametro dipende da quanto grande può essere la matrice e da quanto grande può essere la macchina.

Quindi, scegli il diametro circoscritto per il design della tua parte prima di creare il profilo e altre caratteristiche. Se possibile, ottimizza il tuo disegno per valori di diametro più piccoli per ridurre i costi e accelerare i cicli di estrusione.

Diametro circoscritto nell'estrusione di alluminio

Inoltre, puoi richiedere la tabella delle disponibilità a aziende di estrusione di alluminio o al produttore per conoscerne le capacità. 

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Spessore uniforme o bassa variazione

Sebbene potrebbe non essere possibile mantenere lo stesso spessore per ogni caratteristica in tutta la sezione trasversale, prova a mantenerli il più possibile simili. Nel frattempo, dai priorità all'uniformità, se possibile. La grande variazione di spessore provoca una deformazione eccessiva e la rottura del materiale. 

Il rapporto di spessore di due pareti adiacenti estruse deve essere inferiore a 2:1. Di conseguenza, aggiungere una curva nelle aree di transito in cui lo spessore aumenta o diminuisce.

Spessore nella progettazione dell'estrusione di alluminio

Lo spessore uniforme della parete consente inoltre alle parti di indurirsi in modo uniforme dopo essere state estruse dalla matrice riscaldata. Nel frattempo, esiste un limite per lo spessore minimo della parete a seconda della forma e delle dimensioni dell'estrusione di alluminio. 

Utilizzare le caratteristiche delle costole per evitare torsioni

La caratteristica delle nervature aiuta a ridurre le torsioni del materiale durante la deformazione, quindi includere nervature per aree sottili. Di conseguenza, scanalature e reti nel design dell'estrusione di alluminio stabilizzano il processo di deformazione. 

Progettazione delle nervature in estrusione di alluminio

Giunti nella progettazione di estrusioni di alluminio

Creare un prodotto singolo da più parti in alluminio estruso è un metodo fondamentale per formare parti complesse. Se si progettano tali parti, evitare giunti di attrito. L'attrito può influenzare la forza di estrusione. Invece, è possibile scegliere giunti a vite, bullonatura, a clip, ecc. Questi tipi di giunti forniscono una resistenza sufficiente e non influenzano il processo di estrusione. 

Esempi di giunzione di estrusione di alluminio 

Altri tipi di giunti 

• Articolazione del giro
• Giunto di testa
• Giunto angolare
• Giunto a coda di rondine
• Giunto maschio e femmina
• Giunto per sciarpa, ecc. 

Evita angoli acuti e aggiungi angoli arrotondati

Se il tuo design ha angoli acuti nell'interfaccia con un'altra parte, estremità dei bordi o nella caratteristica speciale, sostituiscili con un angolo semplice e arrotondato. In questo modo, la linguetta della matrice può facilmente catturare l'area durante il processo di estrusione.

Angoli in design estruso in alluminio 

Nelle comuni pratiche di progettazione ingegneristica, un angolo arrotondato con raggio da 0.5 a 1 mm è facile da estrudere. Inoltre, gli angoli dogbone sono utilizzati anche per sostituire gli angoli acuti.

Rapporto tra larghezza e altezza di un canale 

Il rapporto tra larghezza e altezza per i canali nell'estrusione di alluminio dovrebbe essere di circa 1: 3, mentre è accettabile fino a 1:2 se la base ha una grande apertura. I loro rapporti più alti (altezza lunga rispetto alla larghezza della base) rendono l'estrusione difficile, o non adatta al processo o richiedendo matrici personalizzate.

Canali in estrusione di alluminio

Inoltre, se è necessario fissare i bulloni sulla base, tenere in considerazione lo spazio tra le flange delle altezze dei canali.

Calcoli relativi alla progettazione dell'estrusione di alluminio

Un design perfetto di estrusione di alluminio comporta diversi calcoli matematici e la garanzia della resistenza e delle prestazioni richieste. Ad esempio, fattori di sicurezza, stress di flessione, peso per piede, ecc.

• Peso/piede

Si riferisce a quanto peso c'è in un piede di sezione trasversale di estrusione, spesso vengono utilizzate unità di libbra o kg per esprimere il peso. Di conseguenza, il rapporto più alto rende la velocità di estrusione più lenta. 

• Fattore sicurezza

È il rapporto tra la forza massima che una parte estrusa può sopportare e la forza effettiva durante l'applicazione (forza richiesta per le prestazioni desiderate). In genere, si consiglia un fattore di sicurezza di 2 o più per l'estrusione di alluminio personalizzata.

• Limitazione dello stress di flessione 

Innanzitutto, identifica il carico che il profilo estruso deve sopportare senza rompersi. Quindi, calcola quanta sollecitazione di flessione è richiesta per quel limite.

• deviazione

Una colonna, delle travi o altri elementi possono presentare difetti sotto carico e qual è la defezione ammissibile? Calcola questo e ottimizza di conseguenza il tuo progetto di estrusione in alluminio.

• Carico di punta

Si tratta di un carico compressivo a cui la colonna, le travi o altre strutture all'interno del profilo estruso diventano instabili e cedono a causa della deformazione laterale.

Inoltre, la tabella seguente delinea l'espressione matematica generale per calcolare i fattori di cui sopra;

Formule di calcolo 

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Suggerimenti e pratiche per la progettazione di matrici di estrusione

L'obiettivo principale di un design di matrice efficace è creare un progetto che sia realizzabile e che tutte le parti consentano un flusso di materiale a una velocità simile. Di conseguenza, si tratta anche di garantire l'accuratezza e l'efficienza della produzione.

Di seguito sono riportate alcune considerazioni chiave per la progettazione della matrice di estrusione; 

Considera i tipi di matrici di estrusione di alluminio

Tipi di filiera di estrusione

Tre diversi tipi di file stampo per estrusione di alluminio sono molto diffusi nella produzione di stampi cavi, semicavi e pieni. 

• Matrici cave: Alcuni degli tipi di stampi producono cavità interne utilizzando un tappo di matrice e un mandrino. Le matrici cave sono adatte per profili tubolari e complessi.
• Stampi solidi: Sono adatti per sezioni trasversali solide (senza cavità o canali), come barre, tondini, ecc. Nell'estrusione con stampi solidi viene utilizzato un alimentatore di materiale esterno.
• Matrici semi-cave: Includono un mix di sezioni cave e piene, ideale per parti con sia cavità che caratteristiche solide. Per questo sono necessari un bolster, un materiale e un die cap. 

Rigidità e resistenza dello stampo

Potresti creare un design di matrice realizzabile con un mandrino accurato, un rinforzo, una piastra di matrice e un'altra configurazione, ma controlla anche se la tua matrice può sopportare la pressione durante l'estrusione o meno. Vari fattori come il materiale della matrice, lo spazio tra i fori e lo spessore del materiale influenzano la resistenza della matrice. Inoltre, acciaio per utensili, acciaio rapido, acciaio liscio (H13) e carburo di tungsteno sono le opzioni di materiale comuni per le matrici di estrusione. 

Finitura di superficie

La qualità di finitura della cavità dello stampo, del mandrino e di altri componenti che entrano direttamente in contatto con il flusso di materiale determina le finiture superficiali delle parti estruse. Quindi, considera la levigatezza desiderata e rifinisci lo stampo di conseguenza.

Considerare i potenziali difetti

Ci sono molti potenziali difetti associati alla progettazione dello stampo, come l'avvolgimento del materiale, le striature, le crepe, ecc. Quindi, considera la causa di questi difetti per ottimizzare la progettazione per evitarli. 

(Leggi di più: Applicazioni di estrusione di alluminio)

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Esempi di componenti estrusi in alluminio

Abbiamo discusso molte linee guida e considerazioni sulla progettazione dell'estrusione di alluminio per garantire la producibilità. Inoltre, l'adozione di tali linee guida aiuta anche a ottenere le prestazioni desiderate e a ridurre i costi di produzione. Se hai ancora difficoltà a ottimizzare la progettazione, consulta i nostri esperti di ProleanTech. 

Servizio di estrusione di alluminio 

I nostri ingegneri possono offrirti consulenza su come ottimizzare per una facile estrusione, ridurre i costi e ottenere una migliore precisione. Oltre a ciò, la nostra struttura interna di produzione di matrici può produrre matrici durevoli per estrudere le parti progettate. La nostra fabbrica di produzione di estrusione automatizzata e i professionisti esperti garantiscono risultati di alta qualità per soddisfare le tue aspettative. Inoltre, siamo stati nel estrusione di alluminio Cina settore da oltre un decennio, fornendo soluzioni personalizzate per le industrie globali. 

Quindi, carica il tuo design e sfrutta il nostro servizi di estrusione per il tuo progetto. 

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Conclusione 

Diametro circoscritto all'estrusione, spessore della parete uniforme o piccola variazione nella transizione dello spessore, angoli acuti minimi, caratteristiche di supporto e altre varie considerazioni sono essenziali per un design di estrusione di alluminio perfetto. Ciò non solo garantisce la producibilità del pezzo progettato, ma riduce anche i costi di produzione e il tempo di ciclo senza comprometterne le prestazioni.

Lista di controllo 

✔ Variazione dello spessore della parete e transizione

✔ Spaziatura tra le caratteristiche geometriche 

✔Rapporto tra base e altezza del canale 

✔ Dimensionamento e tolleranze di tutte le caratteristiche 

✔ Montaggio, giunzioni e assemblaggio 

✔ Pesci di superficie (valore Ra e codice estetico)

✔ Tipo e grado della lega di alluminio

✔ Notazioni e standard di settore 

DOMANDE FREQUENTI

Qual è lo spessore minimo della parete per la progettazione di estrusioni di alluminio?

Per l'estrusione di alluminio deve essere mantenuto uno spessore di 0.5 mm, mentre possono essere spesse fino a 2 mm. Tuttavia, i valori esatti variano a seconda del tipo di lega e della forma del profilo. 

Il design dello stampo è simile a quello del pezzo estruso?

No! Sono correlati ma non identici tra loro. La progettazione dello stampo comporta la creazione di uno strumento di stampo di un profilo particolare per un flusso di materiale ottimale, mentre la progettazione delle parti si concentra sulla producibilità, sulla funzionalità e sugli aspetti estetici.

Quali tipi di forme di estrusione di alluminio sono facili da realizzare?

Le forme uniformi e simmetriche, come barre piatte, tubi, angoli e canali, sono facili da estrudere grazie al migliore flusso del materiale.