Bajo presión: cómo se fabrican las características de aluminio
En algún momento probablemente tendré varios proyectos en marcha, a los que, por supuesto, apunto en varios aspectos de la negligencia. Mi gran proyecto actual es aquel en el que finalmente siento que tengo la oportunidad de usar algunos materiales con crédito real de piratería, como perfiles de aluminio con ranuras en T. Todos hemos visto el material, el "Conjunto de montaje industrial", como le gusta llamar a 80/20 su versión. Y todos hemos visto proyectos geniales hechos con él, desde máquinas CNC hasta ferias comerciales, y en estos tiempos de pandemia, incluso a veces como guardias de estornudos en tiendas minoristas.
Los perfiles de aluminio con ranura en T son increíbles para trabajar: fuertes, livianos, se conectan fácilmente con una amplia gama de sujetadores e infinitamente personalizables y reiniciables según sea necesario. De alguna manera no es barato, pero cuando se tiene en cuenta el tiempo ahorrado, puede ser una ventaja neta especificar las cosas para un proyecto. Sin embargo, con el éxito proyectado para mi billetera, estaba buscando alternativas más asequibles.
Mi investigación me ha llevado al confuso y rico mundo de los reflejos de aluminio. Incluso excluyendo artículos mundanos como latas de cerveza y refrescos, probablemente esté rodeado de productos de aluminio prominentes en este momento. Todo, desde los disipadores calientes de las computadoras hasta los marcos de las ventanas y las partes que componen las puertas mosquiteras, están hechos de un aluminio prominente. Entonces, ¿cómo se hace exactamente esta cosa omnipresente?
La Die
El proceso básico para sobresalir el aluminio es aparentemente tan simple de entender como el proceso de extrusión utilizado por una impresora 3D: calentar un material y forzarlo a través de un lanzador con la forma y el tamaño deseados. Pero cuando el PLA es reemplazado por un tronco de aluminio gigante y un cable Bowden y un motor paso a paso con un enorme ariete hidráulico, los detalles oscurecen rápidamente la simplicidad del concepto subyacente.
Muerte con perfil distintivo. Fuente: Phoenix International
El diseño de matrices es quizás la parte más crítica del proceso de extrusión. Los cubos diesel deben soportar fuerzas enormes a altas temperaturas y deben mantener su estabilidad dimensional durante este tiempo. Las matrices salientes comienzan su vida como barras redondas hechas de acero para herramientas de hasta un metro o más de diámetro, pero típicamente alrededor de 30 cm. Los cubos diésel suelen tener un perfil bastante delgado en relación con su diámetro, porque cuanto más largo es el camino que recorre el aluminio a su paso por la matriz, mayor es la fricción que experimenta. Más fricción significa más fuerza, lo que significa prensas más grandes, más desgaste de los lanzadores y costos generalmente más altos.
Los cubos diesel generalmente son creados por fabricantes especiales que emplean ingenieros y maquinistas experimentados. El proceso de hacer un dibujo en un dado generalmente comienza desbastando el espacio en un torno CNC, luego continúa con una serie de operaciones de fresado CNC. El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) se usa ampliamente para obtener el detalle fino necesario para dar un acabado suave y lograr la geometría precisa necesaria para controlar el flujo de aluminio a través del lanzador.
La mayoría de las proyecciones tendrán una o más cámaras huecas, como el lumen de un tubo o, en el caso de nuestros perfiles 80/20, el espacio negativo de las ranuras en T y el calibre central. El dado debe crear aquellas propiedades que requieran que partes del dado “floten” en el flujo entrante de metal ablandado. Los fabricantes logran esto suspendiendo estas características en los brazos que unen el espacio en la parte aguas arriba del dado. La forma y el acabado de la superficie de estos brazos deben diseñarse cuidadosamente para que el metal fluya a su alrededor y se una para crear un flujo de material suave y continuo sin huecos, lo que podría conducir a una debilidad en el producto terminado.
También es importante considerar cuidadosamente las fuerzas hidrodinámicas ejercidas por y sobre el metal que fluye. Si bien el lado de salida del troquel tiene casi exactamente el tamaño y la forma de la protuberancia terminada, el lado de entrada es todo lo contrario. Según algunas estimaciones, la mitad de la energía utilizada al apretar el aluminio supera la fricción entre el metal y el lanzador, por lo que todo lo factible para reducir esas fuerzas es como dinero en el banco. La entrada del troquel debe diseñarse para dirigir el metal entrante de la manera más suave y sencilla posible hacia la forma final, lo cual es parte de la razón por la que los diseñadores de troqueles incluyen ángulos de proyección muy generosos sobre el ancho del troquel.
La presión
Hay varias formas diferentes de abordar el proceso de extrusión, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Una protuberancia directa es básicamente lo que sabe en la impresión 3D, o si alguna vez ha usado una de esas cosas opresivas en un juego de Play-Doh: un caracol de material ablandado se presiona contra un lanzador, que luego fluye a través del troquel. para tomar su forma final. Una proyección indirecta hace girar esto, lo que obliga a que la matriz se mueva en relación con el material. Ambos enfoques tienen sus ventajas y desventajas, y ambos dan como resultado extrusiones con diferentes propiedades metalúrgicas.
En ambos procesos, un gran tronco de aluminio, llamado carcasa soldada, se calienta en un horno de gas o por inducción. La temperatura varía según la aleación específica y la complejidad de la matriz, pero es importante tener en cuenta que la carcasa del soldado no se derrite, solo se ablanda. La matriz y gran parte de la prensa hidráulica también se calientan, para evitar que las tensiones térmicas rompan algo en la maquinaria y para evitar que el aluminio se enfríe demasiado pronto y se pegue al lanzador.
Las prensas de aluminio que sobresalen generalmente tienen una orientación horizontal, con un pistón hidráulico masivo que gira hacia el troquel a través de un espacio estrecho. La carcasa de soldadura precalentada se coloca en el espacio y el ariete hidráulico comienza a presionarlo en el troquel (o, en una proyección indirecta, mueve el troquel sobre el material). El metal ablandado comienza a fluir hacia los espacios del troquel, alrededor de los brazos, y se estrecha en la forma final a medida que sale del troquel.
La protuberancia creciente sale de la prensa y se extingue casi de inmediato con aire o, más a menudo, con un baño de agua. El proceso de extinción es importante porque a medida que la protuberancia sale de la matriz, todavía es blanda y es probable que se deforme. La extinción también establece la estructura cristalina de los metales en la aleación, dando al saliente terminado sus propiedades metalúrgicas deseadas.
Estrés y envejecimiento
Pero incluso con la extinción, las protuberancias que sobresalen del dado en las largas mesas de salida están lejos de ser completas. Las enormes fuerzas ejercidas durante la extrusión junto con las tensiones térmicas de extinción deforman y tuercen inevitablemente los perfiles. Esto se corrige mediante una operación tensa, donde las protuberancias son literalmente recogidas y extendidas a lo largo del largo camino con herramientas hidráulicas. Esto devuelve el perfil a su forma deseada; los pocos cambios porcentuales en la longitud del perfil necesariamente cambian ligeramente las dimensiones del perfil, un hecho del que los diseñadores de dados deben ser responsables.
Curiosamente, las protuberancias frescas deben envejecer ligeramente a altas temperaturas antes de alcanzar su resistencia final específica. Esto se logra en grandes torres de envejecimiento durante horas o días, dependiendo de la aleación. Luego, las protuberancias viejas se cortan a medida, posiblemente con un acabado aplicado (los acabados anodizados transparentes o teñidos son muy populares para las protuberancias 80/20 porque protegen el aluminio de la oxigenación) y se empaquetan para su envío.
Teniendo en cuenta la cantidad de material introducido en una protuberancia de aluminio y la inversión necesaria para alimentar las enormes máquinas que realizan la tarea, es fácil comprender por qué los perfiles 80/20 cuestan lo que cuestan. Así que ahora tal vez solo muerda la bala y pida lo que necesito.
Imágenes destacadas: F&L Industrial Solutions, Inc.
Ruzzolo dice:
Nunca entendí por qué costaban tanto; aparte de los dados, costarían un poco más que su peso en aluminio.
aurizona dice:
Gran parte del costo final se debe a factores monopolísticos. Otro es el rendimiento en% que debe procesarse.
Luego, el costo del proyecto muerto y la vida muerta. Luego agregue el corte y el recorte, la entrega, la calcinación, el endurecimiento, el almacenamiento, etc.
Incluso si el aluminio fuera gratis, puede ver cómo se agregan, como muestran estos videos. Hay algunas características estándar fabricadas por muchas personas; estas son más baratas porque los factores de monopolio son menos importantes y, al ser tamaños estándar, cada troquel produce volúmenes muy grandes de producto.Marcos dice:
Factor de monopolio ??? No es difícil. Estoy empleado como ingeniero de control para una de las empresas más importantes y el campo es bastante competitivo. Nos ocupamos de las cosas más importantes, como los descubrimientos utilizados para tiendas, hospitales, edificios de oficinas, etc. El desperdicio es una gran parte del costo. Gastos de envío, mano de obra, anodizado, todo se suma al coste del producto. La extrusión, aunque es una ciencia, también tiene algo de magia negra involucrada en los diseños de lanzamiento. Es un negocio fascinante, y diseñar y mantener los controles eléctricos es realmente ... bueno ... ¡divertido!
Arthur Wolf dice:
Me hice muchos de estos hace casi 10 años. Calculé en ese momento, sin entrega, la tonelada de varillas sobresalientes me costó un 32% más de lo que valía el aluminio crudo en ese momento. Creo que no mucho.
JRS dice:
No cuestan mucho, son muy utilizados y muy baratos.
aprende a cuadrar tu cerca y sierra dice:
¿No es así? y el 99% de las veces los extremos NO son cuadrados.
Es muy decepcionante cuando gasta tanto y los clasifica según la longitud correcta, solo para enviarlos por correo y colocarlos uno al lado del otro y mostrar todas las diferentes direcciones.
¡DEJE QUE SU DAM SIERRA!
Jason dice:
¿Quizás cambiar de proveedor?
sin cuadrado. dice:
nunca tuvo cuadrados. configúrelos y gírelos 1/4 de vuelta a la vez y observe cómo salen.
cuarenta y dos dice:
Nunca tuve ese problema con 80/20. Construyo lo que quiero en 3D con su complemento de AutoCAD, escupe un BoM completo y 7 días después, obtengo un conjunto completo de lo que diseñé; cortar a medida, perforar y roscar donde sea necesario, con todos los accesorios. Es bastante asombroso.
BillSF9c dice:
Estos se cortan durante el vuelo, así como la madera. El resultado es imperfecto. Es una lástima, pero ese es un tipo de cordillera, un proceso en constante movimiento para ti.
No spam dice:
La ejecución es barata. El tamaño mínimo del pedido es el billete más pequeño, que es de aproximadamente 500 libras. Es caro si solo quieres pequeños cantidades.
Dibujos dice:
¿Lo es?
Estos están hechos casi universalmente de acero para herramientas H13, que es mucho más caro que el aluminio. A veces pueden ser de Inconel, pero eso es para forjar a los mortales, estoy seguro. Lo sé porque los creé recientemente.
Sin embargo, el costo principal son estos en el tiempo experimentado de la máquina y las operaciones posteriores de acabado y pulido necesarias para realizarlos. El costo de la tienda, se factura por hora y se cotiza en términos de cantidad de horas, y generalmente comienza con un mínimo de $ 75 por hora y más; esa cifra se basa en las tarifas normales de la tienda donde vivo, de las que yo sé, y más me imagino sobre los dados para los que trabajé.
Los troqueles simples todavía necesitan más de un turno de 8 horas, dependiendo de la cantidad de acabado que necesiten, y hay muchos pasos para ello: premecanizado de acero para herramientas en bruto para la fijación y el tamaño de la cavidad casi final, luego pagando el tratamiento térmico para endurecer el muere, luego el mecanizado duro final o el trabajo de electroerosión, sin mencionar el costo adicional del tiempo de electroerosión, tanto para el mecanizado de electrodos personalizados para quemar las funciones muertas finales, como la lenta velocidad del trabajo de electroerosión, y los costos realmente se acumulan.
Hay mucho que ver con estos, y apostaría por la mayoría de los lanzadores de extrusión, la electroerosión funciona por cable o muere ennegreciendo la electroerosión, por lo que se puede ver a los trabajadores más experimentados que solo manejan esas cosas, con tarifas de taller más altas.
Muchos de los dados en los que trabajé estaban entre 10 y 15 mil dólares por pieza.
No hay forma de que pueda obtener dados baratos, a menos que vaya a China, en cuyo caso es casi seguro que pagará dos veces, la segunda vez para los estadounidenses o de otra manera arreglará el horrible mal trabajo de los dados chinos en este campo en particular.
Los costos para crear esto son rápidamente claros ahora, espero.
Este no es un mecanizado normal, es una de las cosas de mayor precisión. El costo sigue a eso.
Doug dice:
Intención sarcástica no indicada. ¿Viste ese video, y las únicas inserciones que notaste donde mueren el aluminio y la protuberancia? La empresa respetuosamente rentable puede no estar en su futuro. Intento sarcasmo de mi parte.
Ren dice:
Sin asunto:
Trabajo Una vez pedí soportes de fibra de vidrio producidos por “pulltrusion”.
No he escuchado esa expresión antes o después.huele a bicicletas dice:
https://en.wikipedia.org/wiki/Pultrusion se usa principalmente en compuestos prominentes, que no son tan comunes, ya que el proceso no da la misma resistencia que los arreglos de tela empaquetados al vacío (y mucho más costosos), pero es extrusión de metal ol realmente más barata.
Ren dice:
¡Gracias Bikeperson!
Jeff NME dice:
Este proceso también se utiliza para colocar la funda de PVC en el cableado eléctrico, los cables pasan a través de los troqueles cuando se expulsa el PVC para formar la funda a su alrededor.
Steven-X dice:
Visité a dos de nuestros proveedores de cable. Los cables multiconductores y los pares trenzados son divertidos de observar la fabricación.
El presidente eterno Kim Il Sung dice:
Producción de navel de buceo comercial.
Craig Werner dice:
Cada escalera de fibra de vidrio comienza con Pultruse, producido por mechas de fibra de vidrio, estera y resina extraídos a través de una matriz calentada precisa, curando durante el proceso. La protuberancia de aluminio es un proceso de empuje. La pultrusión es un proceso de tracción. Ambos dependen de un procesamiento preciso.
Ren dice:
Me sorprendió cómo en el video ampliaron los aspectos más destacados para devolverlos a los detalles.
Evan dice:
Me sorprendió que simplemente aplastaran el extremo de la barra, en lugar de usar un soporte personalizado o algo similar. Supongo que es más barato reciclar las pocas pulgadas de trituración que agregar aún más herramientas personalizadas a este proceso.
Craig Werner dice:
Las empresas destacadas a menudo producen bajo pedido y cambian los dados con una frecuencia de 5 a 20 veces por turno de 8 horas, con perfiles a menudo muy diferentes.
Dependiendo del equipo y el diseño de la línea, el material en las mordazas de la camilla es a menudo el mismo material que debe eliminarse como desperdicio del proceso debido a la “soldadura transversal” (más allá de esta publicación para explicar), por lo que los extremos triturados no son desperdicio adicional.
BillSF9c dice:
No es lo mismo que "dibujada", pero una especie de hermana.
Arthur Wolf dice:
¡Hecho de la diversión! Soy el tipo que creó los batidos, y justo en el momento en que comencé ese proyecto y me uní a Reprap, también formaba parte del proyecto contraptor.org y comencé una versión métrica del mismo. Tenía casi una tonelada de aluminio prensado como parte de él, y esquinas perforadas (como una base anti-mostrador) y barras con ranuras en T como esta. Todo en dimensiones de 20 mm y cortado en múltiples longitudes predefinidas de 20 mm. He vendido bastante a lo largo de los años a fabricantes aleatorios, pero todavía tengo algunos cientos de libras almacenadas hoy. Smooth tuvo más éxito que el conjunto de construcción métrica de código abierto, por lo que un proyecto se marchó con el tiempo. No se trata de eso durante mucho tiempo, gracias por hacer trotar mis recuerdos 🙂
Ren dice:
¿Ha intentado poner las existencias restantes en Tindie?
Mike Giles dice:
La pieza se encogerá tan pronto como se enfríe.
La mayoría de las veces no disminuirá por igual.
Cuanto más grande sea la sección, más se encogerá.
Esto significa que la matriz debe proyectarse para compensar la cantidad y la dirección de la contracción.
Un nuevo troquel volverá a mecanizarse varias veces a medida que se afine, especialmente para piezas precisas.Steven-X dice:
Mi primer trabajo fuera de la universidad fue trabajar en un turno de noche en una fábrica de extrusión de vinilo (creamos pistas para ventanas).
Fue un proceso interesante, ya que existía una relación entre la velocidad del tornillo (extrusión) y una velocidad ventajosa (el “tractor”) que tiraba de la extrusión. Podría hacer pequeños ajustes rápidos con tornillos para ayudar a mantener las piezas en tolerancia, aunque el marco tonto (con chorros de aire y rociado de agua) dominaría algunas características, así como el alabeo general.
Era tanto un arte como una ciencia. Nuestro gerente de turno diurno era un maestro en organizarlo. "Aterroricé" a todo el turno hasta que llegó un turno 3D (su chico también estaba bien)
Jim dice:
¿Es básicamente el mismo proceso para una protuberancia de magnesio?
Moryc dice:
Probablemente. Algunos tipos de pasta se elaboran de la misma forma, pero sin colar ni añejar ...
Markus Kuhn dice:
En cambio, la masa se seca y hierve, lo que afecta cada vez más a las dimensiones y la rigidez. (También sabe mejor).
Geoff dice:
La extrusión de Misumi es lo que sucede. Longitudes de corte personalizadas, orificios personalizados, cambios personalizados, todo hecho por número de pieza, no se necesita taller de máquinas y es barato.
Tú quieres dice:
8020.net también hará todo eso
Spencer dice:
Lo mismo ocurre con TSLOTS, la única diferencia es que Bonnell Aluminums posee TSLOTS, por lo que se fabrican internamente.
Otto Mäkelä dice:
Perdiste tu oportunidad de decir "Así que ahora tal vez solo muerda al soldado" ...
RW versión 0.0.1 dice:
No ha cambiado mucho en 3 décadas desde que trabajé en una fábrica de extrusión para trabajos de verano. Sin embargo, no he estado expuesto a muchos de los detalles técnicos, así que no espere que pregunte sobre el diseño de su garaje con gatos de botella para extrusión de arietes.
Jii dice:
Yo también, aunque me parecía más a mí hace 15 años.
Hice trabajos de corte, empaque y clasificación. Visité la fábrica nuevamente hace aproximadamente un año para algunas cosas de recopilación de datos que no terminé haciendo debido a otros compromisos, pero obtuve un recorrido.
Ganso Andeluse dice:
Definitivamente, existen algunas alternativas más baratas, y para mis usos no he notado una diferencia. Odio decirlo, pero creo que 8020 puede ser entre un 5% y un 10% más alto solo para el reconocimiento de marca.
IDENTIFICACIÓN dice:
Sugeriría que esto no es solo para el reconocimiento. 8020 es una empresa enorme en comparación con las alternativas, con el mayor número de proyectos de componentes. Sus clientes objetivo son negocios y empresas, donde justificarlo rápidamente suele ser más importante que ahorrar entre un 5% y un 10% en los costes de los componentes. Los complementos de AutoCAD cuestan dinero para desarrollar y los componentes deben adaptarse muy bien a los modelos. 8020 está bien diseñado y tiene una sólida garantía de calidad.
La mayoría (no todos) de los competidores son esencialmente copias knockout baratas, que existen solo porque pueden culpar al éxito del 8020 al ofrecer “compatibilidad con 8020”. Lo logran copiando los proyectos destacados. Por lo general, tendrá dificultades para encontrar información de ingeniería decente y un componente de selección será mucho más limitado. Si eso funciona para tu propósito, genial.
Ganso Andeluse dice:
Claro, si realmente necesitas ese perfil tan particular, entonces 8020 lo tiene. Pero ese debe ser un caso muy especial. No he experimentado problemas de compatibilidad, por lo que no importa lo impactante que esté, es mucho más asequible. A menos que empuje los límites materiales, no lo pensaría dos veces antes de ahorrar dinero. He visto que muchos proyectos industriales utilizan alternativas al 8020, incluso en la investigación médica.
Automatic Desk es una gran empresa y, en muchas situaciones, alguien insistirá en utilizarla. Eso no lo convierte en la única opción sensata para todos, cuando un programa gratuito puede hacer al menos la mitad.
Honestamente, no tuve el privilegio de trabajar con una empresa a la que simplemente no le importa ahorrar dinero. Apenas puede armar algo por menos de $ 100 de t strut, el 10% se acumula rápidamente. Ingeniería de valor: ¿qué beneficio obtiene al pagar más? ¿El proyecto lo requiere?
Jason dice:
Ese primer video tenía TODAS las palabras.
Dibujos dice:
Para que un artículo de La-Tecnologia aborde la complejidad de este proceso, este bien es excelente, bien hecho para el autor.
Esto es lo que hago para dar vida y perforar, aunque no para extrusión, sino para forjar piezas aeroespaciales de titanio.
Bueno, hasta que me despidan ... pronto.
echodelta dice:
Conozco a alguien que hizo un video profesional. Filmó donde no se permiten cámaras. En la entonces prominente fábrica de aluminio de Alcoa ahora Arconic, se utiliza tecnología muy alta y les gusta mantenerla adentro. Los videos eran de capacitación laboral en Alcoa y presentaban temas como Cómo lidiar con las grietas del lenguaje. No deje que la frambuesa se adhiera al producto.
Fuimos un objetivo precioso durante la guerra fría, ya que aquí se produjeron muchas palas de helicópteros. Ahora tienen la fábrica más grande de aleación de litio y aluminio del mundo. Más fuerte-más ligero que las aleaciones normales. Probablemente todavía existe.
msat dice:
Entonces, ¿cómo se forman los canales huecos? ¿Hay algunos dados con diferentes perfiles apilados junto con los que al final suavizan todo junto?
diseños de caza dice:
Toca el tema de los dados flotantes, pero sería bueno ver más detalles sobre cómo se apoyan los dados centrales. Supongo que un perfil aerodinámico se asemeja a formas que sostienen el centro en alumbre fundida.
Y el calibre central. El dado debe crear aquellas propiedades que requieran que partes del dado "floten" en el flujo entrante de metal ablandado ".
Saabman dice:
Sí, eso casi lo resume.
Aluminum Extrusion Manufacturing 101: Understanding Extrusion Die Types
msat dice:
¡Gracias!
Craig Werner dice:
Para aquellos que pierden más información, consulte AEC.ORG (Consejo de extrusoras de aluminio). Este es un repositorio asombroso de conocimiento sobre los aspectos más destacados del aluminio.
Mai Self dice:
el magnesio es un poco más duro porque tiende a agrietarse con tensiones más altas, por lo que su área de trabajo es mucho más corta con Mg que con Al. Se está trabajando en nuevas aleaciones de Mg que utilizan Mg-Y y Mg-Zn-Y para aumentar la ductilidad durante los procesos de estrés.
Los límites de temperatura ambiente para A (A-60XX) son del orden del 30% (prueba de domo polarizado) [1], aunque Mg es mucho más pequeño (no puedo encontrar rápidamente una referencia para el tiempo de la habitación). Por supuesto, esto cambia en masa a temperaturas más altas, con Mg subiendo hasta un 1000% [2], pero tiene que calentarse y volverse lento, lo que puede dañar el producto final, debido a cambios internos en la propia aleación de Mg (por ejemplo, crecimiento de granos, calcinación de partículas, etc.).
[1] https://www.researchgate.net/profile/Hakan_Gueruen/publication/311510898_Forming-limit_diagrams_and_strain-rate-dependent_mechanical_properties_of_AA6019-T4_and_AA6061-T4_aluminium_sheet_mig//50-50-50-50 50-50 50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50-50- 50 ... de-AA6019-T4-y-AA6061-T4- hoja-de-aluminio-materiales.pdf
[2] https://pdfs.semanticscholar.org/17d1/ba14961dcaa5a9b98e26ba6d0bbc10d6a783.pdfmvadu dice:
https://youtu.be/Olytr4PEDPs tiene todo esto en un video del fabricante "Hydro"
