چه در زمینه اکستروژن های آلومینیومی تازه کار باشید و چه یک طراح اکستروژن باتجربه، مهم است بدانید که ساخت دقیق قالب اکستروژن آلومینیوم باید با ظرافت و دقت بسیاری انجام شود. و همچنین مهم است که بدانید چطور اشکال مختلف قالب اکستروژن آلومینیوم ساخته میشوند. و اینکه چرا این تفاوت ها بر هزینه ساخت قالب تأثیر می گذارد.

سرمایه‌گذاری اولیه در قالب اکستروژن آلومینیومی ممکن است گران به نظر برسد. اما زمان‌های تولید کوتاه‌ تر و هزینه‌های کلی تولید پایین‌تر، آن را به یک برنده واضح برای بسیاری از کاربردهای این محصول تبدیل می‌کند.

قالب اکستروژن چیست؟

قالب های اکستروژن اساساً دیسک های فولادی ضخیم و دایره ای هستند که حاوی یک یا چند دهانه برای ایجاد اکستروژن مورد نظر هستند. آنها به طور معمول از قالب فولاد H-13 ساخته می شوند. و تحت حرارت قرار می گیرند تا در برابر فشار و گرمای آلومینیوم داغ که از طریق قالب رانده می شود، مقاومت کنند.

ممکن است به نظر برسد که آلومینیوم یک فلز بسیار نرم است، اما واقعیت این است که فشار زیادی لازم است تا یک شمش آلومینیوم را از طریق یک قالب نازک و چند سوراخ برای ایجاد شکل مورد نظر عبور دهید. در واقع، 100000 تا 125000 psi نیرو لازم است تا یک شمش را از داخل یک پرس 8 اینچی عبور دهیم.

برای قرار دادن این نیرو در زمینه، یک واشر برقی برای تمیز کردن ماشین آب را با سرعت 2500 psi به بیرون می راند. افزایش این فشار تا 5000 psi می تواند آجر ساختمان را از بین ببرد. فشار تولیدی در پرس اکستروژن 20 برابر این مقدار است.

دسته بندی های قالب اکستروژن

در حالی که اشکال زیادی وجود دارد که می توان با استفاده از اکستروژن آلومینیومی ایجاد کرد، قالب های مورد استفاده در سه دسته قرار می گیرند: قالب های جامد، قالب های توخالی و قالب های نیمه توخالی.

قالب های جامد

یک قالب جامد شکل نهایی را ایجاد می کند که هیچ حفره / دهانه محصوری مانند میله، تیر یا زاویه ندارد. به این ترتیب، ساخت یک قالب جامد معمولاً نسبت به سایر انواع قالب ارزان‌تر است. برای تولید یک پروفیل جامد به مجموعه ای از قطعات به نام “پشته قالب” نیاز است. این صفحه پشتی از موارد زیر تشکیل میشود:

• ( feeder plate) صفحه فیدر جریان فلز را از طریق دهانه قالب کنترل می کند.
• صفحه قالب، شکل را ایجاد می کند
• (backer) صفحه پشتی از زبانه قالب برای جلوگیری از فروپاشی یا انحراف پشتیبانی می کند.
• بولستر از بار اکستروژن منتقل شده از صفحه قالب و پشتی پشتیبانی می کند.

قالب های توخالی

یک قالب توخالی پروفیل هایی با یک یا چند حفره ایجاد می کند، مانند یک لوله ساده با یک فضای خالی یا یک پروفیل پیچیده با حفره های بسیار دقیق. برای تولید یک شکل توخالی نیاز به یک مجموعه قالب متفاوت است که در ادامه توضبح داده میشود.

• سنبه در داخل قالب قرار دارد و دارای دو یا چند حفره برای ایجاد ویژگی های داخلی پروفیل و کنترل جریان فلز است. در طول اکستروژن، شمش آلومینیومی توسط هر حفره جدا می شود و قبل از ورود به ناحیه یاتاقان، دوباره به محفظه جوش می پیوندد. حفره ها توسط تارهایی از هم جدا می شوند که به آن پاها نیز می گویند که از بخش هسته یا سنبه پشتیبانی می کنند. به دلیل این اجزای اضافی، یک قالب توخالی هزینه مواد و ابزار بالاتری دارد و معمولاً هر چه فضاهای خالی بیشتری در آن گنجانده شود گرانتر می شود.
• Die Cap یک قالب چند تکه است که شکل را می سازد.
• بولستر از بار اکستروژن منتقل شده از کلاهک قالب و سنبه پشتیبانی می کند.

قالب های نیمه توخالی

یک قالب به شکل نیمه توخالی را که تقریباً توخالی است بیرون می کشد و تا حدی یک فضای خالی را در بر می گیرد. شبیه به یک قالب توخالی اکستروژن، مجموعه قالب نیمه توخالی شامل یک سنبه با سوراخ های پورت است، اما بدون هسته برای ایجاد یک فضای خالی کامل، و همچنین یک کلاهک و تقویت کننده قالب.

در حالی که یک قالب جامد ممکن است تا حدی یک فضای خالی را نیز در بر بگیرد، تفاوت در نسبت مساحت فضای خالی به اندازه شکافی است که زبانه به بدنه اصلی قالب متصل است. این نسبت را نسبت زبان می نامند. برای قالب‌های نیمه توخالی، نسبت زبانه بزرگ‌تر از قالب‌های جامد است، که در زمان ساخت پیچیدگی بیشتری ایجاد می‌کند و به نوبه خود هزینه بیشتری را ایجاد می‌کند.

طول عمر قالب اکستروژن چقدر است؟

تجمع گرما و فشار ناهموار ناشی از طراحی پروفیل – استفاده از دیواره های نازک، شکل های نامتعادل و پاهای بیرون زده – بزرگترین قاتل برای طول عمر قالب اکستروژن هستند. یک اکسترودر با تجربه، قالب را برای کنترل گرما و فشار ناهموار و کاهش سرعت اکستروژن برای افزایش عمر قالب طراحی می کند، اما در نهایت قالب ها باید جایگزین شوند. خوشبختانه برای طراحان، اکثر اکسترودرها هزینه جایگزینی قالب را پرداخت میکنند.

با این حال، یک طراح باید قبل از ارسال طرح به یک اکسترودر آلومینیومی متوجه بشود که کدام تصمیمات طراحی به طور چشمگیری بر هزینه ابزارآلات اولیه آنها تأثیر می گذارد. در صورت امکان، تغییرات در طراحی پروفایل، تنظیمات تحمل و آلیاژ می‌تواند هزاران دلار در هزینه ابزارآلات صرفه‌جویی کند.