مراحل ساخت قالب اکستروژن [پروفیل‌های آلومینیوم]

قالب اکستروژن یکی از اصلی ترین و اساسی ترین فرآیندهای تولید پروفیل‌های آلومینیوم و سایر فلزات است. در فرآیند اکستروژن، مواد اولیه به شکل نیمه گرما و یا گرما به داخل یک قالب (دی) تزریق شده و از طریق فشار مکانیکی و گرما، از طریق یک ماتریس قالب شکل داده می‌شوند. این فرآیند به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساختمان‌سازی، الکترونیک و سایر صنایع برای تولید پروفیل‌ها، لوله‌ها، ورق‌ها و اشیاء دیگر از فلزات، پلاستیک و مواد دیگر استفاده می‌شود. از برتری‌های اکستروژن می‌توان به سرعت بالا، خطر کمتر از خطاهای تولید، قیمت نسبتاً پایین و امکان شکل‌دهی به تمامی هندسه‌ها و ابعاد مورد نیاز اشیاء اشاره کرد.

مراحل ساخت قالب اکستروژن؟

فرآیند اکستروژن و پروفیل‌های آلومینیوم تا حدودی ممکن است مورد توجه عموم قرار نگیرد و معروفیت و شهرت زیادی در مقایسه با برخی فرآیندهای دیگر نداشته باشند. اما از آن‌جایی که اکستروژن به عنوان یکی از اصلی‌ترین روش‌های تولید پروفیل‌های آلومینیوم و فلزات دیگر استفاده می‌شود و نقش حیاتی در صنایع مختلف از جمله خودرو، خانه‌سازی، الکترونیک و صنایع دیگر دارد، بدون شک از اهمیت و ضرورت این فرآیند برای تولید اجزا و قطعات مختلف نیز باید آگاه باشیم. به طور کلی، اکستروژن یکی از روش‌های موثر و توانمند در تولید پروفیل‌های متنوع از فلزات و مواد دیگر محسوب می‌شود.

اهمیت دیگر فرآیندها و مراحل پروسه تولید پروفیل آلومینیوم نباید نادیده گرفته شود و تمامی این مراحل با یکدیگر در تولید پروفیل‌های کیفی و انطباق‌پذیر نقش مهمی دارند. اما بی‌شک ساخت قالب اکستروژن، به ویژه به صورت اختصاصی و سفارشی، از اهمیت بسزایی برخوردار است زیرا این قالب‌ها مسئول ایجاد شکل و ابعاد دقیق پروفیل‌های آلومینیوم هستند.

با توجه به گستردگی و تنوع استفاده‌های پروفیل‌های آلومینیوم در صنایع مختلف، ایجاد قالب‌های اکستروژن مناسب و بهینه در هماهنگی با نیازهای مشتریان و محصولاتی که تولید می‌شوند، امری بسیار حیاتی است. در واقع، قالب‌سازی اکستروژن به عنوان یک فرایند پیچیده و با تکنولوژی پیشرفته، نیازمند دقت، دانش فنی و تجربه بالا است تا بتوان به طور دقیق شکل و ابعاد مورد نیاز پروفیل را تولید کرد. به همین دلیل، ساخت قالب‌های اکستروژن به صورت اختصاصی و بر اساس نیازهای ویژه مشتریان، می‌تواند به بهبود کیفیت و دقت تولید پروفیل‌های آلومینیوم کمک بسیاری کند.

هر شکل خاص و یا طراحی خاص از پروفیل آلومینیوم برای تولید نیاز به یک قالب اکستروژن اختصاصی دارد. این قالب‌های اکستروژن برای تولید پروفیل‌های با ابعاد، شکل و جزئیات خاص طراحی می‌شوند تا بتوان پروفیل‌های دقیق مورد نیاز تولید کرد. بنابراین، قالب اکستروژن اختصاصی برای هر نوع پروفیل آلومینیوم اساسی و ضروری است تا به صورت دقیق و با کیفیت بالا تولید شود.

کارخانه های تولیدی پروفیل با قالب اکستروژن

بعضی از کارخانه‌های تولید پروفیل در صنایع مختلف، مانند صنایع خودروسازی، ساخت قالب اکستروژن خودکفا هستند. این وجود بخش قالب‌سازی درونی در کنار کارخانه‌های تولید پروفیل، به آن‌ها امکان می‌دهد تا طیف گسترده‌تری از پروفیل‌های آلومینیوم را تولید و ارائه کنند. این مزیت بالا از توانایی ساخت قالب‌های اکستروژن خود به هر شکل و ابعادی که لازم است، به کارخانه‌ها امکان می‌دهد که به صورت خودکفا و مستقل تر از دیگر کارخانه‌ها بر روی تولید پروفیل آلومینیوم تمرکز کنند. این به آن‌ها کمک می‌کند که بازارهای مختلف را پوشش دهند و درخشانترین محصولات خود را ارائه کنند.

برخی از کارخانه‌ها انتخاب می‌کنند قالب سازی اکستروژن را برون‌سپاری کنند و به دیگر شرکت‌ها و طراحان متخصص محول کنند. این روش به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در زمان کوتاه‌تر و با هزینه کمتر به قالب‌های اکستروژن با کیفیت بالا دسترسی پیدا کنند. همچنین این روش این امکان را به آن‌ها می‌دهد که از تجربه و تخصص دیگران در زمینه قالب‌سازی بهره‌برداری کنند و از نکات مهم و بروز در این زمینه بهره‌مند شوند. به هر حال، تصمیم برون‌سپاری یا داخلی کردن عملیات قالب‌سازی اکستروژن بستگی به وضعیت و نیازهای خاص هر کارخانه و شرایط بازار دارد.

در زمینه اکستروژن آلومینیوم، مهم است که هر کسی که در این حوزه کار می‌کند، با روش‌ها و عوامل مختلفی که در طراحی قالب اکستروژن و ایجاد اشکال مختلف پروفیل‌ها موثر هستند آشنا باشد. طراحی قالب اکستروژن برای ایجاد اشکال مختلف پروفیل‌ها به این عوامل بستگی دارد:

1. شکل و ابعاد پروفیل: شکل و ابعاد پروفیل مورد نظر تعیین کننده طراحی قالب اکستروژن است. قالب باید به اندازه‌ای طراحی شود که بتواند پروفیل مطابق با نیازهای دقیق تولید شود.
2. پیچیدگی شکل پروفیل: اگر پروفیل دارای اشکال پیچیده و جزئیات دقیق باشد، طراحی قالب اکستروژن نیز پیچیده‌تر خواهد بود و این ممکن است به هزینه بیشتر در ساخت قالب منجر شود.
3. تعداد پرده‌ها و مکانیزم‌های خاص: اگر پروفیل دارای پرده‌ها یا مکانیزم‌های خاصی برای تولید باشد، قالب اکستروژن نیاز به طراحی و ساخت قطعات خاص و پیچیده‌تر دارد که ممکن است هزینه را افزایش دهد.

بدین ترتیب، تعیین کننده‌های اصلی برای هزینه ساخت قالب اکستروژن عبارتند از پیچیدگی شکل پروفیل، تعداد پرده‌ها و خصوصیات خاص، اندازه و ابعاد دقیق پروفیل و تعداد محصولاتی که قصد تولید آنها را دارید. به همین دلیل، در طراحی و ساخت قالب اکستروژن، باید به این نقاط توجه و به دقت برنامه‌ریزی و طراحی شود.

هرچند سرمایه‌گذاری اولیه در قالب اکستروژن آلومینیومی ممکن است گران به نظر برسد، اما زمان کوتاه‌تر و هزینه‌های کلی تولید پایین‌تر این قالب را به یک فرصت واضح و مناسب در راستای تولید گستره عظیمی از پروفیل آلومینیوم تبدیل می‌کند. با داشتن یک قالب اکستروژن مناسب و درست، کارخانه‌ها قادر خواهند بود که به صورت مداوم و با کیفیت بالا پروفیل‌های مختلف را تولید کرده و بازارهای گوناگون را پوشش دهند. این خود به خود باعث افزایش سهولت و کارآیی در فرآیند تولید و کاهش هزینه‌ها می‌شود و در نتیجه بهبود قابل ملاحظه‌ای در عملکرد و سودآوری کارخانه‌ها خواهد داشت. از این رو، سرمایه‌گذاری در طراحی و ساخت قالب‌های اکستروژن با بازده کم و طولانی مدت به عنوان یک فرصت سرمایه‌گذاری در صنایع پروفیل آلومینیوم محسوب می‌شود.

قالب اکستروژن چیست؟

قالب اکستروژن یک قالب خودکفا یا مربوط به فرایند تولید پروفیل‌های آلومینیوم توسط روش اکستروژن است. اکستروژن یک فرایند تولید است که در آن مواد گرم نرم مثل آلومینیوم به وسیله نیروی اکسترودر از محفظه یا قالب اکستروژن عبور داده شده و به شکل پروفیل یا شکل دیگری اکستروژ شده و بعد از سرد شدن کارها، قابل استفاده می‌شوند. قالب اکستروژن باید طراحی شده و ساخته شده باشد تا بتواند مواد گرم را به شکل مورد نظر اکستروژ کند. قالب‌های اکستروژن معمولاً از فولاد یا فلزات دیگر ساخته می‌شوند و باید دارای دقت و دوام بالایی باشند تا بتوانند محصولات با کیفیت و دقیق تولید کنند. طراحی مناسب قالب اکستروژن یک عامل کلیدی در انجام عملیات اکستروژن با کیفیت و کارآمد است و باید با در نظر گرفتن نیازهای مشتریان و استانداردهای صنعتی مربوطه صورت گیرد.

در ساخت قالب‌های اکستروژن، اغلب از دیسک‌های فولادی ضخیم و دایره‌ای شکل استفاده می‌شود. این دیسک‌ها معمولا از جنس فولاد H-13 ساخته می‌شوند که یک فولاد آلیاژی با خواص مناسب برای ساخت قالب‌های گرم و دائمی است. فولاد H-13 دارای خواصی مانند مقاومت بالا در برابر حرارت و فشار، مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش، و پذیرش خوبی برای عملیات حرارتی مختلف می‌باشد. از این رو، فولاد H-13 برای ساخت قالب‌های اکستروژن که با شرایط حرارتی سخت و فشار بالا مواجه می‌شوند، مناسب است و به عنوان یک پیشنهاد قابل اعتماد مورد استفاده قرار می‌گیرد

دیسک‌های فولادی برای ساخت قالب‌های اکستروژن معمولا دارای یک یا چند دهانه می‌باشند تا بتوانند نمایه‌های مورد نظر برای پروفیل‌های آلومینیوم را ایجاد کنند. این دهانه‌ها بر اساس شکل و ابعاد نهایی پروفیل طراحی می‌شوند و به منظور اکستروژن و شکل‌دهی به مواد گرم استفاده می‌شوند. هر دهانه در دیسک قالب اکستروژن مسئول ایجاد شکل یک بخش خاص از پروفیل است و باید دقت و ظرافت لازم را در برقراری شکل نهایی پروفیل داشته باشد.

انتخاب و تعداد دهانه‌ها بستگی به نوع و ابعاد پروفیل مورد نظر دارد و طراحی دقیق آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است تا بتوان بهترین نتیجه را در فرآیند اکستروژن به دست آورد.

دیسک‌های فولادی که برای ساخت قالب‌های اکستروژن استفاده می‌شوند، تحت عملیات حرارتی مختلف قرار می‌گیرند تا مقاومت آن‌ها در برابر فشار و گرمای آلومینیوم داغ را افزایش دهند. این عملیات حرارتی معمولا شامل تفنگ‌کاری، تصفیه حرارتی، و بخار آبی است. تفنگ‌کاری به منظور بهبود مقاومت فشاری دیسک، تصفیه حرارتی برای کاهش تنش‌های داخلی و افزایش استحکام، و بخار آبی برای حالت بسته کردن بازه های دمایی و انجام عملیات حرارتی دیسک‌ها استفاده می‌شود. این عملیات حرارتی باعث افزایش مقاومت دیسک‌ها در برابر فشار و حرارت آلومینیوم داغ خواهد شد و به طول عمر و عملکرد بهتر قالب‌های اکستروژن کمک خواهد کرد. با انجام صحیح و دقیق عملیات حرارتی بر روی دیسک‌های فولادی، قالب‌های اکستروژن می‌توانند با کارایی بالا و بهره‌وری بهتری به عملکرد تولید مناسبی دست یابند

آلومینیوم به طور عمومی یک فلز بسیار نرم است، اما وقتی آن را به عنوان بیلت آلومینیومی پیش گرم شده استفاده می‌کنیم و آن را از طریق قالب اکستروژن فشرده می‌کنیم، نیاز به فشار زیادی برای شکل دادن آلومینیوم داغ به شکل پروفیل مورد نظر داریم. این اتفاق به دلیل روند اکستروژن و تغییرات کهنه‌شدگی آلومینیوم در دمای بالا می‌باشد.

وقتی آلومینیوم به دمای بالا گرم شده و از طریق قالب اکستروژن فشرده می‌شود، آن خواص پلاستیکی‌ای که در دمای معمول دارد، به شدت تغییر می‌کند و مقاومت آن به فشار به مراتب افزایش می‌یابد.بنابراین، برای راندن بیلت آلومینیومی و شکل دادن آن به پروفیل آلومینیوم مورد نظر، باید از فشار زیادی استفاده شود تا بتوان آلومینیوم را از طریق قالب اکستروژن به شکل مورد نظر تشکیل داد. این امر نشان از اهمیت فشار و نیروی لازم برای انجام فرایند اکستروژن به صورت صحیح و کیفی دارد و نشان می‌دهد که حساسیت و توجه لازم به شرایط فرآیند اکستروژن بسیار مهم است تا بتوان محصولات با کیفیت بالا تولید کرد.

برای راندن بیلت آلومینیومی از طریق پرس 8 اینچی نیاز به نیروی هیدرولیکی بین 100000 تا 125000 psi داریم. این مقدار فشار بسیار زیادی است که به عنوان مقایسه می‌توان گفت افزایش فشار تا 5000 psi می‌تواند به اندازه کافی برای از بین بردن آجر ساختمان باشد.

انواع قالب اکستروژن

قالب‌های اکستروژن برای تولید پروفیل‌های آلومینیوم در اشکال متفاوت و با ابعاد مختلف نیاز به تنوع و تنوع دارند. این قالب‌ها می‌توانند از لحاظ ساختار و نوع طرح آن‌ها به سه دسته قالب‌های توپر، قالب‌های نیمه توخالی و قالب‌های توخالی تقسیم شوند.

1. قالب‌های توپر: در این نوع قالب‌ها، یک زبان قالب به صورت مسطح و صاف است و پروفیل مورد نظر از آن عبور می‌کند. این قالب‌ها به‌عنوان قالب‌های ساده و اقتصادی استفاده می‌شوند و برای تولید پروفیل‌های با سطوح صاف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
2. قالب‌های نیمه توخالی: در این قالب‌ها، بخشی از مسیر پروفیل از یک زبان ساده عبور می‌کند و بخش دیگر از زیر یک زبان با شکل خاص و یا روکش دار عبور می‌کند. این نوع قالب‌ها برای ایجاد پروفیل‌های با سطوح خاص و زیبا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
3. قالب‌های توخالی: این قالب‌ها دارای سوراخ‌ها، فیش‌ها و خرده‌های توخالی برای ایجاد تغییرات مختلف در پروفیل‌های آلومینیوم هستند. این قالب‌ها برای ایجاد پروفیل‌های با شکل‌های پیچیده و با خواص مکانیکی و ظاهری خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

توجه داشته باشید که استفاده از هر نوع قالب بستگی به نوع و ابعاد پروفیل مورد نظر، خواص مکانیکی مورد نیاز و ظاهر نهایی پروفیل دارد. انتخاب درست بین این سه نوع قالب، می‌تواند به بهبود کیفیت و کارایی فرآیند اکستروژن کمک کند.