طراحی و ساخت قالب اکستروژن

طراحی و ساخت قالب اکستروژن پروسه‌ای تخصصی، فنی و نیازمند دانش و تجربه است که باید به شکلی حرفه‌ای انجام شود چرا که هر پروژه‌ای در صنایع کاری مرتبط با آلومینیوم، نیازمند قالب مخصوص بخود می‌باشد. در مراحل طراحی فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شوند و برای ساخت هم با توجه به برخی عوامل، بهترین روش انتخاب گردد.

طراحی قالب اکستروژن آلومینیوم، اولین مرحله در ساخت قالب اکستروژن به شمار می‌رود. از آنجایی که هر نوع قالب متناسب با یک پروژه تعریف می‌شود و سپس وارد مراحل طراحی و ساخت می‌گردد، باید در روند تولید آن بسیار دقت داشت.

امروزه از تکنولوژیهای جدید و دستگاه‌های پیشرفته و مدرن در طراحی و ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم کمک می‌گیرند که روند کار را تا حدی ساده‌تر کرده است.

قالب اکستروژن آلومینیوم چیست؟

قالبهای اکستروژن دیسکهای فولادی دایره‌ای شکل با ضخامت معین هستند که در ساختار آنها دهانه‌های مختلفی برای تولید نهایی پروفیل آلومینیوم طراحی شده است. فرم این دهانه‌ها بستگی به سفارش و نیاز مشتریان قابل طراحی است. با توجه به گرمای بالای فرایند اکستروژن، این قالبها را از جنس فولاد می‌سازند تا قابلیت تحمل در برابر گرمای زیاد را داشته باشند.

پارامترهای بسیار مهم در طراحی قالب اکستروژن آلومینیوم

هر کدام از صنایع براساس نیاز خود به نوعی از قالبهای اکستروژن نیاز دارند و به همین دلیل باید در این زمینه دقت بسیار زیادی به خرج داد. در طراحی قالب اکستروژن باید همیشه پارامترهای مختلفی را مدنظر قرار داد تا کیفیت نهایی کاملاً تضمین شده باشد.

در ساخت قالب آلومینیوم و تولید قالب اکستروژن هدف این است که تلرانس بالا رفته و در نهایت کیفیت و شکل محصول نهایی دقیق باشد. در ساخت قالب اکستروژن با استفاده از طرحهای آماده شده بوسیله نرم افزار اتوکد و سپس اطمینان از توانایی تولید طرح توسط تیم فنی مراحل تولید قالب آغاز میگردد. از یاد نبرید که تغییر شکل بر سطح مقطع قالب اکستروژن، موضوع بسیار مهمی است و بر روی تحمل محصول اکسترود شده تاثیر زیادی می گذارد.

ساخت قالب اکستروژن

ملاحظاتی که در ساخت قالب اکستروژن باید رعایت شود بر اساس پارامترهای مختلفی ارزیابی شده و در این زمینه مشتری می‌تواند به نتیجه مطلوب‌تری دست یابد.

برای ساخت قالب اکستروژن می‌بایست پروفیل، آلیاژ و ضخامت پروفیل درخواستی ارزیابی شود. لازم بذکر است قیمت قالب اکستروژن نیز به همین عوامل بستگی دارد. هر یک از پارامترهای گفته شده دارای خدمات پوششی مختلف و همینطور وضعیت دستیابی و سهولت استفاده هستند. برخی از آنها مقاومت بالایی دارند و برخی دیگر می‌توانند در شرایط ضعیف‌تر اجرا شوند.

آلیاژهایی که برای تولید پروفیل آلومینیوم از قالب ساخته شده استفاده می‌شود شامل 4 نوع کلی است، نوع اول میزان مقاومت مکانیکی کمتری دارد اما می‌تواند برای انتقال حرارت بسیار مناسب باشد. این آلیاژ 3000 نامیده می شود. مدل دوم نیز مقاومت مکانیکی کمی دارد و برای ساخت درب و پنجره ها گزینه خوبی است و با شماره 6000 (6063) شناخته می شود، موارد سوم و چهارم به ترتیب برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند و وضعیت مکانیکی آنها به ترتیب متوسط و قوی است. آلیاژهای 4000 و 7000 که در ریخته گری، صنایع هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که بسیار قدرتمند عمل می‌کنند.

جنس قالب اکستروژن

قالبهای اکستروژن از فولاد گرید H13 و نورد گرم ساخته می‌شوند تا بتوانند در برابر فشارهای بسیار زیاد – حدود 15000 تن مقاومت کنند که معمولاً فرایند اکستروژن با چنین اعمال فشار قدرتمندی کار می‌کند.

انواع قالبهای اکستروژن

به طور کلی سه نوع قالب اکستروژن تولید می‌گردد که به کمک آنها انواع محصولات پروفیل آلومینیومی با مقاطع گوناگون ساخته می‌شود. این سه نوع عبارتند از قالب اکستروژن توپر (Solid)، قالب اکستروژن توخالی (Hollow) و قالب اکستروژن نیمه توخالی (Semi-Hollow).

1- قالب اکستروژن توپر

این نوع قالبها پروفیلهایی تولید می‌کنند که هیچ محفظه یا حفره‌ای در دهانه خود ندارند، مثل میله، نبشی و کانالها (Channels). این نوع قالبها به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند: سطح صاف، Pocket و فیدر.

• قالبهای اکستروژن توپر از نوع سطح صاف (Flat-face) به مدلهایی می‌گویند که سطح رویی آنها کاملاً صاف بوده و فرم شکل دهانه با پروفیل اکسترود شده کاملاً یکسان است و بیلت آلومینیومی مستقیماً از درون این حفرات عبور می‌کنند.
• قالب اکستروژن آلومینیوم توپر از نوع Pocket به مدلهایی می‌گویند که حفره ایجاد شده بر روی سطح رویی کمی بزرگتر از عرض پروفیل است. این ویژگی باعث جوش خوردن اتصال بیلتهای آلومینیومی به یکدیگر شده و فرایند اکستروژن ادامه پیدا می‌کند.
• قالب اکستروژن توپر از نوع فیدر (Feeder) یک صفحه فیدر جداگانه دارد که بر روی سطح آن پین می‌شود یا پیچ می‌خورد. این نوع قالبها برای کنترل جزئیات دقیق یا انتقال آلومینیوم به قسمتهای مختلف قالب استفاده می‌گردد. از طرفی این نوع قالبها از تماس مستقیم بین بیلت آلومینیومی و سطح رویی قالب در طی دفرمه شدن بیلت آلومینیومی، جلوگیری می‌کنند.

2- قالب اکستروژن توخالی

طراحی قالب اکستروژن توخالی به منظور تولید محصولاتی است که حداقل یک حفره در ساختار آنها وجود دارد مثل لوله مستطیلی ساده یا پیچیده و اسلاتهای T شکل چند حفره‌ای. این نوع قالبها به همراه قالب باز (Porthole) استفاده می‌شوند که از دو قطعه متصل به هم به نام سنبه و Cap ساخته شده است.

در این قالبها، سنبه (Mandrel)، ساختار داخلی محصول پروفیل آلومینیومی را تشکیل می‌دهد که دارای چندین حفره است. Cap نیز خصوصیات بخش خارجی پروفیل را مشخص می‌کند. به عبارت دیگر وقتی در فرایند اکستروژن، از انواع قالب اکستروژن توخالی استفاده می‌کنند، بیلت داغ آلومینیومی وارد بخش سنبه شده و از Cap خارج می‌شود.

3- قالبهای اکستروژن نیمه تو خالی (Semi-hollow)

این نوع قالبها نیز مشابه با قالبهای توخالی، دارای یک یا چند حفره هستند اما فرم حفرات کاملاً بسته نیست و نیمه بسته است. به همین دلیل گاهی اوقات به این نوع قالبهای اکستروژن، قالب هیبریدی یعنی ترکیبی از نوع توپر و توخالی هم گفته می‌شود.

به عنوان مثال کانالهای آلومینیومی پهن با حفرات نیمه بسته، مقطع توپر هستند اما کانالهای باریک به عنوان نیمه تو خالی در نظر گرفته می‌شوند.

همانطور که مشاهده کردید قالب گیری اکستروژن و فرم محصول نهایی پروفیل آلومینیومی بسته به نوع قالب و فرم دهانه آن دارد. بسته به نیاز هر مشتری از قالبهای مناسب استفاده می‌گردد.

نقش ضخامت پروفیل آلومینیوم در طراحی قالب اکستروژن

یکی از مباحث بسیار مهم در ساخت قالب اکستروژن ضخامت پروفیل اکسترود شده از قالب است که اهمیت زیادی دارد. در صورتی که ضخامت پروفیل تولید شده در قالب اکستروژن کم باشد، مقاومت آن نیز پایین می‌آید و در نهایت سبب تاب خوردگی در فرآیند پرس می‌شود.

هدف از تولید قالب اکستروژن این است که تلرانس بالا برود و در نهایت کیفیت و شکل محصول نهایی نیز دقیق باشد. از یاد نبرید که تغییر شکل بر سطح مقطع قالب اکستروژن، موضوع مهمی است و روی تحمل محصول اکسترود شده تاثیر زیادی می گذارد.

در تولید قالب اکستروژن فرآیند پرس اهمیت زیادی دارد. به طور کلی پرس کردن با سه هدف مهم انجام می‌شود. هدف اول افزایش کیفیت مطلوب سطح نهایی که می بایست با توجه به نیاز مشتری سنجیده شود، مورد دوم در خصوص سهولت نسبی برای بخش سیلان فلز بوده و در نهایت نیز پایداری ابعاد است.

طول عمری هم که برای قالبها در نظر گرفته می‌شود بسته به ظرفیت تولید محصول دارد. میزان انحرافات قالب نیز باید در وضعیت حداقل قرار بگیرد و اصلاحات لازم نیز اجرا شود.

در ساخت قالب اکستروژن نیاز است که شعاع گوشه‌ها مدنظر قرار بگیرد، در واقع ابعادی که در نظر گرفته شده سبب تلرانس بیشتر شده و شکلهای مختلف در این مسیر ارزیابی می‌شوند. خدمات پوششی در این راستا شامل خدمات رنگ پودری، پولیشینگ آلومینیوم، براشینگ آلومینیوم و خدمات آندایزینگ آلومینیوم است.

مراحل ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم

هدف نهایی دیجی آلوم در ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم رسیدن به کیفیت مطلوب است، به طوری که ابعاد، اندازه و تلرانس مورد نظر رعایت شود. وقتی نقشه توسط تیم فنی به تایید نهایی رسیده می‌بایست مراحل زیر به منظور ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم طی شود:

• در مرحله اول نیاز است که طراحی قالب صورت بگیرد که مهمترین بخش از ساخت قالب محسوب می‌شود. این بخش پس از اخذ نمونه پروفیل با نقشه آغاز می‌شود.
• سپس بر اساس مقطع مورد نظر، فولاد برش داده می‌شود، این مرحله نیز اهمیت زیادی دارد.
• تراشکاری و کلفت کاری اولیه به شکل دقیق انجام می‌گیرد.
• در بخش مربوط به ماشینکاری روال به صورت دستی طی شده و از سی ان سی نیز استفاده می‌شود.
• فولاد در وضعیت سخت کاری قرار می‌گیرد.
• مقطع وایرکات شده و شرایط برای اسپارک کاری فراهم می‌شود.
• پس از اینکه اسپارک صورت گرفت نیاز است که از فولاد تنش گیری شود.
• سطح فولاد پس از تنش گیری، سنگ کاری می‌شود.
• نیاز است که قالبها آماده سازی شده و فیلر کاری به صورت دقیق انجام شود.

آنچه در ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم بسیار مهم است، تست و تنظیم قالب است که بین 2 الی 5 روز زمان نیاز دارد تا موقعیت دقیق قالب در فضاهای مختلف سنجیده و تأیید شود.

روشهای ساخت قالب اکستروژن

به طور کلی دو روش برای ساخت قالب اکستروژن وجود دارد که هر یک نکات مثبت و منفی خاص خود را دارند. این دو روش عبارتند از روش سنتی و CAD-CAM.

روش سنتی ساخت قالب آلومینیوم

همانطور که از اسم این روش پیداست، روشی پایه برای تولید قالبهای اکستروژن است. اگر ساخت این قالبها طبق روش سنتی پیش برود، بعد از تراشکاری باید بر روی قالب خط کشی شود تا قسمتهای اضافه را با ماشین کاری جدا کنند.

پس از ماشین کاری هم نوبت به فیلرکاری به کمک سوهان و سنگ انگشتی می‌رسد. این روش هزینه تولید کمتری دارد ولی وابستگی زیادی به ماشین کاری دارد.

بر همین اساس مزیت روش سنتی برای تولید قالب اکستروژن هزینه کمتر آن است. با این حال به دلیل اینکه این روش خاصیت تکرارپذیری ندارد و وابستگی زیادی به ماشین کاری دارد، این موارد را از جمله معایب مهم آن می‌دانند.

روش CAD-CAM برای تولید قالب آلومینیوم

در این روش به کمک ماشین آلات پیشرفته امکان تولید قالبها دقیقاً طبق نظر و اهداف صنعت کاری مشتریان وجود دارد. روش CAD-CAM برگرفته شده از عبارت Computer-aided Design/ Computer-aided Manufacturing می‌باشد. به کمک این روش می‌توانید در مدت زمان کوتاهتر قالب اکستروژن تولید کرد و حتی پیچیده‌ترین پروژه‌های ساخت قالب را با آن انجام داد.

حتی با استفاده از نرم افزارهایی نظیر MECHANICL، POWERMILL و MAGMA در کنار ماشین آلات CNC می‌توانید هر نوع قالب و طرحی که مشتریان نیاز دارند، تولید کنید و از کیفیت بالای آن مطمئن باشید. این نرم افزارها و دستگاه‌های CNC بیش از 12 سال است که در صنعت آلومینیوم و ساخت قالبها استفاده می‌شوند. البته صنایع نظامی و خودروسازی از همان ابتدا از این نرم افزارها استفاده می‌نمودند و شرکتهای تولید کننده مرتبط به کمک آن قالبهای Die Cast و پلاستیک تولید کردند.

در این روش طرح مورد نظر توسط کامپیوتر طراحی شده و به دستگاه‌های CNC ارسال می‌شود. دستگاه‌ CNC هم به طور خودکار، طبق طرح مشخص شده، با سرعت و دقت بسیار بالا شروع به ماشین کاری می‌کند.

البته قبل از ساخت قالب باید فولاد را برش داده و عملیات ماشین کاری و اسپارک، حرارت دهی، سنگ کاری و تنش گیری انجام شود.

در نهایت پس از طی این مراحل، نوبت به مونتاژ قالب و فیلرکاری می‌رسد و تست کیفیت برای تأیید نهایی روی آن انجام می‌گیرد. از جمله مزایای روش CAD-CAM برای ساخت قالب اکستروژن می‌توان به تکرارپذیری فرایند، دقت بسیار زیاد بدون خطای انسانی، عمر طولانی‌تر قالبها و امکان اصلاح قالب‌ها به دلیل شبیه‌سازی و طراحی کامپیوتری اشاره کرد.

از جمله معایب روش CAD-CAM نیز می‌توان بههزینه بالا برای تولید انبوه قالب و زمان طولانی‌تر برای ساخت اشاره داشت.

اهداف نهایی در طراحی و ساخت قالب اکستروژن

در نظر گرفتن تمامی پارامترهای گفته شده و توجه به آنها هنگام طراحی و ساخت قالب اکستروژن، بسیار مهم است. هدف نهایی هم تولید قالبهایی است که مشتریان بتوانند به کمک آنها به سطح مقطع پروفیل آلومینیومی مورد نظر خود از لحاظ ابعاد، سایز و تلرانس های الزامی دست پیدا کنند. این مورد مهم تنها از طریق قالبهایی که به شکل حرفه‌ای طراحی و ساخته شده‌اند امکان پذیر می‌باشد.

هدف بعدی از طراحی و تولید این قالبها، افزایش تلرانس و بهبود کیفیت و شکل نهایی پروفیلها است. برای افزایش تلرانس، تمرکز بر روی فرم و شکل سطح مقطع قالب اکستروژن گذاشته می‌شود چرا که روی درجه تحمل محصول اکسترود شده هم تأثیر می‌گذارد.

هدف نهایی در تولید، انجام فرایند پرس کاری به بهترین شکل است که در طی مراحل طراحی نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. فرایند پرس کاری کمک می‌کند تا کیفیت سطح نهایی قالبها، افزایش پیدا کند که میزان کیفیت نهایی براساس نیاز مشتریان تنظیم می‌گردد. همچنین این فرایند کمک می‌کند تا قالبها پایداری ابعادی بسیار خوبی داشته باشند و سهولت نسبی در بخش سیلان فلز به دست بیاید.

طول عمر قالب اکستروژن چقدر است؟

طول عمری که برای قالب اکستروژن در نظر می‌گیرند متفاوت است چون بستگی به میزان تولید پروفیل از این قالبها دارد. بر همین اساس برای افزایش طول عمر قالبها، لازم است که در طی مراحل طراحی و ساخت، از انحراف قالبها تا حد زیادی جلوگیری شود و در صورت بروز انحراف، اصلاح گردد. همچنین به شعاع گوشه‌ها باید توجه شود چرا که بر روی حد تلرانس قالبها اثر می‌گذارد.

خدمات پوششی و پرداخت نهایی هم جزو عوامل بسیار مهم بر طول عمر قالب اکستروژن است. به همین دلیل در اغلب مواقع با فرایندهایی مثل آندایزینگ، پوشش پودری (برحسب درخواست مشتری)، پرداخت نهایی صورت می‌گیرد.

امروزه  سیستمهای جدید و پیشرفته‌ به سازندگان قالب این امکان را می‌دهد تا پروسه اکسترود را از طریق قالبهای طراحی شده شبیه سازی کنند. با این کار بدون نیاز به تست واقعی و عملی، در محیط این سیستمها شبیه سازی انجام می‌شود تا چنانچه نیاز به اصلاح و تغییر دارند مشخص شود.

در نظر داشته باشید که قالبهای آلومینیومی در طی زمان، فرم اولیه و کارایی خود را از دست می‌دهند. در نتیجه وجود چنین سیستمهایی کمک به افزایش عمر قالبها می‌کند چون نیازی به تست عملی و واقعی نیست.

قیمت ساخت قالب اکستروژن

قیمت قالب اکستروژن برحسب نوع آلیاژ، نوع فرایند ساخت، تعداد مورد نیاز قالبها، نوع طراحی و سایر موارد تعیین می‌گردد. گاهی اوقات مراحل طراحی و ساخت قالب نیاز به زمان طولانی دارند که بستگی به حساسیت و پیچیدگی پروژه خواهد داشت.

گاهی اوقات نیز باید تستهای خروجی متفاوت از محصولات گرفته شود چرا که برخی صنایع، حساسیت کاری بسیار بالایی دارند که بر همین اساس شاید از همان ابتدا نیاز به استفاده از طراحی‌های پیشرفته باشد. به همین دلیل چنانچه نیاز دارید در مورد قیمت نهایی ساخت قالبهای اکستروژن، اطلاعات کسب کنید، توصیه می‌کنیم همین حالا با کارشناسان حرفه‌ای و متخصص ما در دیجی آلوم تماس بگیرید.

ثبت سفارش ساخت قالبهای اکستروژن به راحتی و از طریق تماس با مجموعه بزرگ دیجی آلوم امکان پذیر می‌باشد. ما بهترین مشاوره و راهنمایی را در خصوص بهترین طراحی و فرایند ساخت به شما خواهیم داد.