Guide to the Aluminum Extrusion Process: From Billet to Final Product

Pense em espremer pasta de dente de um tubo. Você pressiona uma extremidade e uma tira longa e moldada sai da outra. Essa é a ideia básica! Usamos essa mesma ideia para transformar um bloco sólido de alumínio em todos os tipos de formas úteis.

Este artigo é para você se você já se perguntou como coisas como caixilhos de janelas, peças de bicicletas ou até mesmo peças para ônibus espaciais são feitas. Vou te guiar por todo o extrusão de alumínio processo passo a passo. Você verá como um processo de extrusão simples cria o mundo ao nosso redor.

O que é o processo de extrusão de alumínio, na verdade?

Em sua essência, a extrusão é um processo onde você força um material através de uma matriz para criar uma forma de seção transversal específica. Imagine que você tem uma bola de massa. Se você empurrá-la através de um cortador de biscoitos, você obtém uma forma de estrela. A extrusão de alumínio é semelhante, mas usamos uma máquina poderosa e muito calor. Este processo nos permite criar um perfil muito longo com a mesma forma de ponta a ponta. O processo de extrusão é muito versátil.

O objetivo de qualquer extrusão de alumínio é transformar um tronco sólido de metal em algo útil. Este metal é geralmente uma liga de alumínio, escolhida por suas propriedades especiais. O resultado é um perfil que pode ser leve, forte e resistente à corrosão. Isso torna a extrusão de alumínio uma parte fundamental da fabricação de uma ampla gama de produtos. Eu vi este processo de extrusão usado para tudo, desde pequenas peças eletrônicas até enormes vigas de construção. É uma maneira eficiente de obter a forma desejada sem desperdiçar muito material. Esta extrusão em si é uma parte fundamental da fabricação moderna.

Como Você Prepara o Tarugo de Alumínio para o Processo de Extrusão?

Tudo começa com um grande tronco de alumínio. Chamamos isso de tarugo. O tarugo é uma peça sólida e cilíndrica de uma liga de alumínio. Pense nisso como a "massa" para o nosso processo de extrusão. Antes de podermos fazer qualquer coisa, temos que aquecer o tarugo. Nós o colocamos em um forno grande e o pré-aquecemos a uma temperatura muito alta, geralmente em torno de 427 a 496°C. Isso não torna o alumínio fundido, mas o amolece.

Tornar o tarugo macio e maleável é fundamental. Um tarugo macio é muito mais fácil de empurrar através da matriz de extrusão. Antes que o tarugo quente entre na prensa, também colocamos uma fina camada de um agente desmoldante sobre ele. Isso age como graxa em uma assadeira. Impede que o tarugo grude na máquina ou na ferramenta. Esta preparação cuidadosa do tarugo garante que o processo de extrusão ocorra sem problemas e que o perfil final tenha um bom acabamento superficial. Este é o primeiro e mais importante passo na extrusão de alumínio.

O que é uma matriz de extrusão e por que o formato da matriz é importante?

A matriz de extrusão é a estrela do show. É um disco de aço especial com uma abertura moldada cortada nele. A forma da matriz é o que dá ao perfil de alumínio sua forma final de seção transversal. Isso se torna o perfil de extrusão. O design da matriz é uma verdadeira arte. As matrizes devem ser feitas de aço muito forte, como o aço ferramenta H13, porque têm que suportar enormes quantidades de calor e pressão. A extrusão em si depende da qualidade desta ferramenta.

A forma da matriz determina tudo sobre a peça de alumínio extrudado final. Se você quiser um tubo oco, a matriz terá duas partes: a matriz principal e um mandril no centro. O alumínio flui ao redor do mandril e então deve soldar-se novamente. A complexidade da parte da matriz define o quão difícil será a extrusão. O tamanho da matriz e a taxa de extrusão - a taxa do tamanho do tarugo para o tamanho da abertura - são fatores críticos que o operador da prensa de extrusão deve gerenciar durante o processo de extrusão.

Como é que uma prensa de extrusão extruda alumínio?

Agora para a ação. O tarugo quente é carregado em uma máquina chamada prensa de extrusão. Esta é basicamente uma prensa hidráulica gigante. O poderoso pistão hidráulico aplica força ao tarugo. Este é um pistão hidráulico maciço, uma verdadeira besta de máquina. Estou falando de pressão de 100 a 15.000 toneladas! É aqui que a magia da força hidráulica acontece, e o alumínio macio não tem para onde ir a não ser para frente.

À medida que o pistão aplica pressão ao tarugo, o alumínio é forçado através de uma matriz. O pistão aplica pressão consistentemente durante todo o empurrão. Ele sai do outro lado como um perfil longo e perfeitamente formado. É como a analogia da pasta de dente que mencionei, a abertura do tubo de pasta de dente sendo a matriz. O tarugo e o pistão movem-se para frente juntos. Toda a extrusão é controlada por um operador qualificado que gerencia a velocidade e a pressão da prensa. Esta poderosa prensa hidráulica é o coração do processo de extrusão.

O que é Extrusão Direta e Como Ela é Diferente?

Na maioria das vezes, usamos um método chamado extrusão direta. Neste processo, o tarugo desliza ao longo do interior do recipiente da prensa enquanto o pistão o empurra por trás. A matriz está na extremidade mais distante e permanece parada. Isso também é chamado de extrusão para frente. É o tipo de extrusão mais simples e comum. É um processo de extrusão muito confiável.

Existe também outro método chamado extrusão indireta. Na extrusão indireta, a matriz está na extremidade do pistão oco e é empurrada para dentro do tarugo estacionário. Como o tarugo não se move, há menos atrito. Isso significa que podemos extrudar mais rápido e a vida útil da ferramenta pode ser maior. No entanto, a prensa para extrusão indireta é mais complexa. Tanto os métodos direto quanto o indireto têm seu lugar no mundo da extrusão de alumínio. A escolha depende da liga e do perfil final desejado.

O que acontece com o perfil de alumínio após a extrusão?

Uma vez que o perfil longo sai da matriz de extrusão, ele ainda está muito quente e macio. Meu trabalho ainda não acabou! Temos que resfriá-lo muito rapidamente. Este processo é chamado de têmpera. A têmpera pode ser feita com um banho de água ou ventiladores de alta velocidade. O objetivo da têmpera é travar os átomos de alumínio no lugar. Este é um passo crítico para obter a resistência e dureza certas no produto final. Todo o processo de extrusão depende deste resfriamento rápido.

À medida que o perfil longo se move ao longo de uma mesa de resfriamento, ele precisa ser cortado em comprimentos mais gerenciáveis. Uma serra quente é usada para cortar a extrusão enquanto ainda está quente. Isso corta a peça longa em seções mais curtas que são mais fáceis de manusear. Essas seções então esfriarão até a temperatura ambiente. Este passo é importante para evitar que as peças longas se deformem ou torçam à medida que esfriam. O controle sobre esta parte da extrusão garante uma boa qualidade dimensional.

Por que o alongamento do alumínio extrudado é tão importante?

Depois que o perfil de alumínio esfria, ele não fica perfeitamente reto. Durante a têmpera, alguma torção ou flexão natural pode acontecer. Para corrigir isso, temos que esticá-lo. Uma máquina especial, chamada esticador, agarra ambas as extremidades da seção de alumínio extrudado. Em seguida, puxa até que fique perfeitamente reto. Este processo também ajuda a aliviar parte da tensão interna que se acumulou durante a extrusão e o resfriamento.

Este passo de estiramento faz mais do que apenas endireitar o perfil. Também torna o alumínio um pouco mais duro, um processo que chamamos de encruamento. Ao puxá-lo, estamos alinhando a estrutura interna do metal. Isso melhora suas propriedades mecânicas, como sua resistência à tração. É um passo simples, mas vital no processo geral de extrusão para garantir que as peças que fabricamos posteriormente se encaixem perfeitamente. Este é um passo fundamental na jornada de extrusão de alumínio.

Como o tratamento térmico fortalece um perfil de alumínio?

Alguns tipos de liga de alumínio precisam de um passo extra para atingir sua força total. Este passo é chamado de tratamento térmico, ou envelhecimento artificial. Após o estiramento, colocamos os perfis de alumínio extrudado em um grande forno de envelhecimento. Este forno é diferente do usado para pré-aquecer o tarugo. Aqui, assamos os perfis a uma temperatura mais baixa (cerca de 177-204°C) por um período de tempo definido.

Este processo de envelhecimento faz com que os elementos da liga saiam do alumínio e formem partículas muito finas. Essas partículas agem como pequenos pedaços de vergalhão no concreto. Eles travam a estrutura cristalina do metal no lugar, tornando o perfil muito mais duro e forte. É assim que obtemos as propriedades metalúrgicas desejadas. Quando uma peça é totalmente tratada termicamente, ela está pronta para trabalhos exigentes. Este é um passo crucial no processo de extrusão de alumínio.

Qual é a Fabricação Final de uma Peça de Alumínio?

Neste ponto, a extrusão é um perfil longo, reto e forte. Mas ainda não é uma peça acabada. A próxima etapa é a fabricação. É aqui que cortamos os comprimentos longos em seus tamanhos finais. Também podemos usinar outros recursos neles, como furos, ranhuras ou roscas. É aqui que o trabalho personalizado realmente acontece. Podemos usar uma máquina CNC para fazer cortes muito precisos. Esta parte do processo de fabricação é tão importante quanto a própria extrusão.

Após a fabricação, as peças geralmente precisam de um bom acabamento superficial. Podemos tombá-las para remover bordas afiadas. Ou, podemos pintá-las ou anodizá-las. Anodizar uma peça significa que criamos uma camada de óxido protetora muito dura na superfície do alumínio. Isso o torna muito resistente a arranhões e ferrugem. Eu vi peças que são mecanicamente acabadas e, em seguida, recebem uma bela cor do processo de anodização. A fabricação transforma uma extrusão simples em um dos muitos produtos de alumínio extrudado que vemos todos os dias.

Onde a extrusão de alumínio é usada na vida real?

A resposta é: em todos os lugares! Como a extrusão de alumínio é tão versátil, podemos extrudar quase qualquer forma que você possa imaginar. Isso significa que o alumínio extrudado é usado em um grande número de indústrias. Você vê perfis de alumínio na construção civil. A extrusão é usada para coisas como caixilhos de janelas, caixilhos de portas e paredes cortina. O método de extrusão é perfeito para criar essas formas longas e consistentes. O processo de extrusão é fundamental aqui.

Na indústria automotiva, os fabricantes de carros usam extrusão de alumínio para fazer peças leves e fortes para carrocerias, blocos de motor e barras de teto. Isso ajuda a tornar os carros mais seguros e com maior eficiência de combustível. A indústria aeroespacial também depende fortemente da extrusão de ligas de alumínio especiais para construir aviões. A relação resistência/peso é perfeita para o voo. De escadas a móveis e dissipadores de calor em seu computador, o processo de extrusão está lá. Estou sempre orgulhoso de ver como esta maneira inteligente de extrudar metal molda nosso mundo moderno. A extrusora é uma ferramenta fundamental.

Aspectos fundamentais a ter em conta

• A extrusão é como espremer pasta de dente através de uma abertura moldada. Ela transforma um tarugo sólido de alumínio em um perfil longo e útil.
• O processo começa aquecendo um tarugo de liga de alumínio para torná-lo macio, mas não fundido.
• Uma poderosa prensa hidráulica usa um pistão para empurrar o tarugo através de uma matriz de extrusão de aço.
• Após a extrusão, o perfil é resfriado rapidamente (temperado), esticado para torná-lo reto e forte e cortado no comprimento.
• O tratamento térmico (envelhecimento) pode ser usado para dar ao alumínio sua força final.
• As etapas finais são a fabricação (corte, furação) e o acabamento (como pintura ou anodização).
• A extrusão de alumínio é usada em todos os lugares, desde edifícios e carros até peças aeroespaciais.