Extrusão de perfis de alumínio - (alguns) Princípios Princípios e desafios e desafios António Palma, Portalex Alumínio 21 Março 2014
Agenda O processo de extrusão Principais fatores a controlar Matrizes Caso prático Lisboa, OERC, 21-03-2014
Workshop Produtores mundiais de alumínio 1950-2012 Gráfico 1- Evolução geográfica da produção de alumínio primário. Fonte: http://www.alueurope.eu
O processo de extrusão
Processo de Extrusão A extrusão consiste na passagem a pressão elevada e a quente de um bilete ( ou tarugo ou cilindro) de liga de alumínio, através de uma matriz (ou molde), para obtenção de um perfil com a forma desejada. Prensa Puller Ventiladores Pista Forno Biletes Pista Serra Corte Final Forno Img. 2 Processo de extrusão
Elementos principais no processo de extrusão (de alumínio) Backer Matriz Dummy block Bilete Stem (êmbolo) Bolster Ring Liner Container
Extrusão - Fluxo do metal no container Zonas mortas 3. Fluxo na zona de deformação do bilete 2. Fluxo directo 1. Zonas mortas
Enchimento do container Ciclo normal de pressão Força Trabalho necessário para iniciar deformação Trabalho para ultrapassar a fricção com o liner Trabalho de deformação do alumínio Deslocação do stem
Principais fatores a controlar
Principais fatores que influenciam a qualidade e produtividade Temperatura Matriz Liga Velocidade Arrefecimento Alinhamento Processo / Pessoas
Temperatura ( C) Temperatura, Temperatura, Temperatura 700 ~700 C 600 ~580 C 2-3 hrs Extrusão 500 T solvus 400 300 ~ 250 C 200 440-500 C Gama crítica de temperatura no processo de extrusão em relação à precipitação de partículas grosseiras de Mg 2 Si 185 C 5 hrs 100 0 Vazamento (Casting) Homogeneização Preaquecimento Arrefecimento Envelhecimento Tempo
Temperatura ( C) Temperatura de saída (tão elevada quanto possível), importante para as propriedades mecânicas e qualidade superficial 700 600 500 400 300 ~ 250 C 200 T fusão (440-500 C) Liga T solvus T Saída 6060 480 C >520 C 6063 490 C >520 C 6005/6106 510 C >530 C 6082/6061 535 C >540 C 100 Pré-aquecimento Extrusão Arrefecimento 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Tempo (min)
Efeito do pré-aquecimento do bilete na produtividade V (m/min) Productividade máxima Extrusão limitada pela pressão disponível Extrusão limitada pela qualidade superficial ~1% aumento de velocidade por cada 1 C reduzido na temperatura de pré-aquecimento Temperatura de Pré-aquecimento do bilete ( C)
Matrizes retiradas por superfície (%) Efeito da temperatura e tempo de aquecimento da matriz na qualidade superficial 18 16 T > 460 C 14 12 10 8 t = 8 hrs 6 4 2 T < 460 C t = 3-4 hrs 0 Tempo no forno 4-8 horas Temperatura da matriz à entrada para a prensa 450 10 C
A pressão exercida pelo container na matriz diminui ao longo da extrusão 500 MPa Principio Alumínio a pressão constante Fim 150 MPa Durante o ciclo de extrusão a pressão do container passa de 500 MPa para 150 MPa 350 MPa 350 MPa Matriz Fricção no container Aumento da flexão aqui Backer Pressão da matriz Principio Fim
Linguetas Diferenças frente / trás 500 MPa Princípio Alumínio a pressão constante Fim 350 MPa 350 MPa 150 MPa A pressão do container de 500 MPa é reduzida para 150 MPa Pressão do atrito no container Die Pressão na matriz aumentando aqui as deflexões Backer Princípio Fim
Deflexão das linguetas rotação do bearing Redução da abertura Alteração do ângulo do bearing
Diferenças frente / trás Matrizes tubulares 500 MPa Princípio Alumínio a pressão constante Fim 350 MPa 350 MPa 150 MPa A pressão do container de 500 MPa é reduzida para 150 MPa Pressão do atrito no container Matriz Pressão na matriz aumentando aqui as deflexões Backer Princípio Fim Durante a extrusão
Matrizes
Por vezes o processo é difícil de domesticar
Contribuição da matriz para a qualidade superficial A matriz não pode melhorar um fraco controlo do processo Biletes sujos Biletes com má qualidade Mau controlo da temperatura Más matrizes podem destruir um bom controlo do processo Má conceção Má produção Demasiado polimento
Topografia da superfície de extrusões de alumínio Imagens com microscópio electrónico Linhas de extrusão Faixa colorida Qual das duas depende da matriz?
Tool stack Container Container Ring Matriz tubular Backer Matriz sólida Backer Ring Tool set / montagem Anel de pressão Bolster Bolster Anel de pressão Backer Matriz Grain Platen C L Platen Bilete Stem (êmbolo) Bolster Ring Liner Container
Fluxo da Soldadura (do bilete para o perfil) Porthole Bilete de alumínio P o n t e Macho direcção de extrusão Corpo Câmara de soldadura Placa da matriz Soldadura
Caso prático
1º TESTE: Espessura central fina Concavidade (cova) por baixo
Feedback fabricante: relatório dimensional fotografias começos / matriz
1ª correcção (indicação do fabricante)
Espessura continua baixa! + correções Na placa: No coração:
Após todas estas correcções: Espessura continua baixa
Observação: Espessura diminui (frente / atrás) => O que acontece à matriz em extrusão?
SUPORTE DA LINGUETA!!!
COMPRAR INSERT
Com novo insert: RESULTADO espessura OK
Obrigado pela vossa atenção antonio.palma@portalex.eu