Понедельник, 16 Сентябрь 2019 13:59

Экструзия материалов: теперь с алюминием

Автор 
Оцените материал
(4 голосов)

Аддитивное производство (AM) влияет на многие отрасли промышленности, но одна из самых больших проблем, которые я знаю, особенно в аэрокосмических компаниях - это невозможность использования традиционных алюминиевых сплавов серий 6000 и 7000 при аддитивном изготовлении деталей, в частности, с помощью сварки в порошковом слое (PBF). Эти сплавы трудно сваривать, и неудивительно, что они также подвержены растрескиванию при плавлении и плавлении частиц алюминиевого порошка с помощью лазера во время плавления в порошковом слое (или при использовании направленного осаждения энергии (DED)). Вот почему AlSi10Mg используется в большинстве систем плавления с порошковым слоем. Это сорт алюминия, который не так подвержен растрескиванию; однако он не обладает такой же прочностью, как алюминий серий 6000 и 7000, который является материалом для многих компаний, пытающихся облегчить компоненты.

 

Когда компания рассматривает возможность перехода от субтрактивного к аддитивному производству, ее первое желание - использовать один и тот же материал и просто обрабатывать его по-разному. Вот дилемма: если AM не может обработать один и тот же материал, то вы не можете оправдать изменение для этой детали. В результате, когда компании проверяют детали, чтобы найти технологии где можно использовать технологию AM, ни одна из алюминиевых деталей серии 6000 или 7000 не проходит через этот фильтр. Но что, если деталь не должна быть алюминиевой?

 


Это то, где наше традиционное мышление ограничивает нас. Многие компании обращаются к алюминию, потому что он недорогой и простой в обработке. В результате, зачастую нет ничего сложного в том, чтобы вытачить деталь из большого блока алюминия независимо от того, сколько производится лома. Но что, если бы мы могли легко обрабатывать другие прочные материалы? Кроме того, что, если количество лома было уменьшено или устранено во время обработки? Это мышление, которое дает AM.

 


Как мы уже говорили в прошлом месяце, экструзия материалов позволяет легко изготавливать пластиковые компоненты из традиционных полимеров, таких как АБС и поликарбонат, а детали, изготовленные из сертифицированных Федеральной авиационной администрацией полимеров, таких как ULTEM 9805, летают на самолетах в течение многих лет. Недавние достижения в технологии обработки теперь позволяют производить аддитивное производство высокотемпературных / высокопрочных / химически стойких полимеров, таких как полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиарилэфиркетон (PAEK), путем экструзии материала. Учитывая их недавнее появление на рынке, детали, изготовленные из этих материалов, отстают от того, что может быть достигнуто с помощью селективного лазерного спекания (лазерная технология сварки в порошковом слое), но все больше и больше приложений становятся доступными благодаря этим достижениям.

 

 

Тем временем такие компании, как MarkForged, нашли способы добавлять непрерывное волокно к деталям, изготовленным в системах экструзии материалов. Это композитное усиление приводит к гораздо более прочным компонентам от экструзии материала, и именно такие системы ставят под сомнение предположения людей о материалах. Например, если бы я мог напечатать корпус, раму, коробку или крышку из усиленного композитом полимера, а не обработать его из алюминия, то почему бы и нет? Экструзия материалов с композитными полимерами становится привлекательным вариантом, если я могу напечатать то, что мне нужно, когда мне это нужно, в любом размере, который я хочу, а также уменьшить лом, использовать меньше материала и сделать его таким же прочным. Конечно, может потребоваться некоторое время, чтобы убедить кого-либо в том, что композитный материал столь же прочен, как и его алюминиевый эквивалент.

 

Полимерная нить, пропитанная мелкими металлическими частицами, наносится послойно, как и любой другой процесс экструзии материала. Многие металлические сплавы выпускаются или находятся в разработке, такие как 316L, H13 и другие инструментальные стали наряду с медью, титаном, суперсплавы на основе никеля и, конечно же, алюминий.

Разумеется, металлические детали, изготовленные методом экструзии материала, не такие плотные, как при лазерной сварке в порошковом слое (производители сообщают о плотности 96–98% по сравнению с 99,5–99,9% в соответствующих листах данных материалов), но они, безусловно, прочные.

 

 

Вероятно, пройдет некоторое время, прежде чем мы сделаем критически важные для полета агрегаты из металла с экструзией материала, но в то же время новый ассортимент материалов, которые могут быть легко обработаны с помощью экструзии материала, включая металлы, создает захватывающие новые возможности для этой технологии AM, существующей десятилетиями.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2018
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 738 раз

1 Комментарий

  • Комментировать Смирнов Антон Четверг, 27 Январь 2022 13:02 написал Смирнов Антон

    Объемная экструзия с ЧПУ - как работает экструзия алюминия



    Алюминий, перерабатываемый, экологически чистый, прочный, легкий. Самое раннее знакомство с экструзией, произошло, когда вы впервые выдавили пластилин через игрушечный пресс. Форма или профиль является результатом формы отверстия, через которое она была продавлена. Процесс экструзии алюминия основан на гидравлическом прессе, который проталкивает алюминий, нагретый до ковкого, но твердого состояния, через стальную головку.

    Технология

    Алюминиевый сплав, отлитый в форме бруска и предварительно нарезанный до одинаковой длины сначала помещается в печь для заготовок, где он нагревается почти до 900 градусов по Фаренгейту. затем заготовка из печи передается на экструзионный пресс. Избыток материала из ранее загруженной заготовки становится отходит, и плунжер проталкивает новую заготовку через контейнер и экструзионный пресс, используя гидравлическую силу в тысячи тонн. мягкий алюминий проталкивается через отверстие стальной матрицы, чтобы создать полностью сформированный профиль.
    На выходе из экструзионного пресса сформированный профиль охлаждается на водяной бане. Это называется закалкой и делается для равномерного охлаждения экструзии с контролируемой скоростью для установления заданных механических свойств. Устройство, называемое съемником, захватывает и закрепляет горячую экструдированную заготовку и направляет профили вниз по выходному столу. Съемник и стол-вытяжка, сложный механический процесс, в котором используются конвейеры и ленточные системы. Они синхронизированы со скоростью экструзионного пресса. В этом процессе очень высока важность контроля температуры и технологического процесса на протяжении всего цикла экструзии – контроль нагрева алюминиевого сплава по мере его прохождения в процессе производства является решающим фактором успеха, который требует непрерывного согласования нескольких переменных.

    Температура технологическом процессе
    Мы уже обсуждали нагрев заготовки до ковкой температуры, но вы также должны знать, что контейнер, экструзионная головка и другие вспомогательные инструменты также предварительно нагреваются до температур, которые позволяют поддерживать рабочую температуру алюминия на желаемом уровне в течение каждого толкать. если эти компоненты процесса не контролируются точно в пределах заданных диапазонов температур, эти компоненты будут влиять на рабочую температуру алюминия. либо добавляя, либо поглощая тепло, необходимое для термообработки раствора. для измерения успешности контроля температуры во время цикла мы обычно используем инфракрасные лазерные камеры контроля температуры. эти камеры расположены для наблюдения за температурой заготовки перед входом в контейнер, температурой профиля на выходе из пресса. во время проталкивания и закалки выходной температуры экструзии. Эти три температурных фактора важны для обеспечения того, чтобы профили соответствовали предполагаемым механическим свойствам вашего экструдированного компонента.

    Окончательный вид экструзии
    Экструзия разрезается по шву заготовки, а выходной стол перемещает экструзию по охлаждающему столу. для дальнейшего обеспечения прямой и правильной экструзии он проходит процесс растяжения, чтобы выпрямить и снять напряжение. выпрямленные профили перемещаются к дальней стороне стола и направляются к распиловочной станции, где они обрезаются до длины, указанной в заказе клиента. затем вырезанные экструзии помещают в печи искусственного старения на несколько часов. Это делается для упрочнения алюминия и получения окончательных механических свойств, указанных в соответствующих стандартах или сплавах.

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии