روش های طراحی قالب اکستروژن

قالب های اکستروژن در هر شکلی ساخته می شوند. بعضی از طراحی قالب اکستروژن صاف و هموار می باشند و پروفیل های جامد و مسطح می سازند. قالب های دیگر توخالی هستند که پروفیل های توخالی یا شکل دار را تولید می کنند. به این صورت که بخش هایی از آن دارای اشکالی است، که توسط پروفیل آلومینیوم، شکل مدنظر را می گیرد.

پروسه اکستروژن آلومینیوم شبیه به فشردن خمیر دندان از یک لوله می باشد. جریان دائمی خمیر دندان به داخل قالب در شرایطی که اکستروژن آلومینیومی به شکل قالب در می آید. به طوری که با تغییر شکل آلومینیوم حرارت دیده می توان پروفیل های اکستروژن متفاوتی را ساخت. در ادامه به روش ساخت و طراحی قالب اکستروژن می پردازیم.

2 روش ساخت قالب اکستروژن

به طور کلی دو روش برای ساخت و طراحی قالب اکستروژن وجود دارد.

طراحی قالب اکستروژن به صورت سنتی

روش اول طراحی قالب اکستروژن به روش سنتی می باشد که در این روش قالب ها از طریق ابزار پرس  و دستگاه های بزرگ طراحی و تولید می شوند. یکی از خصوصیات پرس اکستروژن آلومینیوم این است که می توان به نسبت ابعاد بزرگ پروفیل ها، قطعات مرغوبی را تولید کرد. در این روش قالب ساز بر اساس تجربه به طراحی می پردازد. در این وضعیت به دلیل دقت پایین، نوع پروفیل طراحی در 40 درصد مواقع با مشکل مواجه می شود.

روش جدید طراحی قالب اکستروژن با روش CAD/CAM

امروزه برای طراحی قالب اکستروژن از روش دو استفاده می شود. این روش به نام CAD/CAM می باشد. در این روش، طراحی و تولید قالب اکستروژن توسط رایانه صورت می گیرد و در نهایت خروجی شبیه سازی شده برحسب ابعاد و مدل طراحی طریق دستگاه cnc  ساخته می شود. از مزایای این روش می توان به حذف هزینه ها و زمان تولید قالب به روش سنتی اشاره کرد.

این روش یک روش به روز در طراحی قالب اکستروژن می باشد که طراحی قالب ها توسط شبیه یا simulator  ها صورت می گیرد که وضعیت اکستروژن ها را به صورت کامل شبیه سازی می کند. این روش حدود 95 درصد مواقع پاسخگوی نیاز شما می باشد و بدون هیچ مشکلی عملیات طراحی اکستروژن انجام می شود.

طراحی قالب اکستروژن آلومینیوم گرم و سرد

در طراحی قالب اکستروژن آلومینیوم گرم، شمش با حرارت به صورت خمیری شکل در می آید و بعد از این مرحله وارد قالب اکستروژن می شود. اما در اکستروژن آلومینیوم سرد مرحله دوم و تکمیلی روی قطعات اماده شده با روش های دیگر قالب گیری می باشد. اکستروژن آلومینیوم پروسه ای است که، از طریق فشار و برش قطعات فلزی شکل می گیرد. پرس اکستروژن آلومینیوم ابزارآلات ارزانتری دارد و مقرون به صرفه می باشد.

قالب های عنکبوتی

قالب های عنکبوتی اولین بار در امریکا و برای اکستروژن مقاطع بزرگ استفاده شدند. کلر در طراحی قالب اکستروژن، موجب برطرف شدن نقوص و افزایش کاربرد آنها شد. تولید سنبه  قالب به فرم ناقوس و شیب دار کردن محیط قالب برای جا شدن قالب گیری مزایای اعم از مقاومت قالب و کاهش خطر شکستن قالب را دارد. همچنین به دلیل بالا نبودن کیفیت داخل مقطع هزینه تولید قالب و عمر آن بیشتر شده است.

نکات مهم در طراحی قالب اکستروژن

برای طراحی حرفه ای قالب اکستروژن باید برخی موارد رعایت شود، که در ادامه به آنها می پردازیم

1. ضخامت فلز مناسب را تعیین کنید.
2. سعی کنید تا ضخامت فلز را یکنواخت نگه دارید.
3. از ابعاد فلزی برای تحمل ها استفاده کنید.
4. برای تلورانس ها از ابعاد فلزی استفاده کنید.
5. تا جایی که ممکن است از دنده برای هموار کردن گوشه های گرد استفاده کنید و از لبه های تیز استفاده نکنید.

عوامل موثر در طراحی قالب اکستروژن

چهار فاکتور بر عمر و قیمت قالب اکستروژن تاثیر بسزایی دارند. این عوامل عبارتند از:

1. نوع و روش طراحی قالب اکستروژن
2. جنس فولاد به کار رفته در ساخت قالب اکستروژن
3. روش و کیفیت عملیات حرارتی انجام شده بر روی فولاد
4. نگهداری های پس از تولید قالب شامل پولیش کاری و نیتراسیون منظم

انواع قالب‌های اکستروژن

قالب‌های اکستروژن، ابزارهای کلیدی در فرآیند شکل‌دهی فلزات هستند که به تولید پروفیل‌های آلومینیومی با اشکال هندسی متنوع و کاربردهای گسترده کمک می‌کنند. این قالب‌ها بر اساس نوع مقطع نهایی پروفیل، به دسته‌های کلی زیر تقسیم می‌شوند:

1. قالب‌های اکستروژن توپر: ساده‌ترین نوع طراحی قالب اکستروژن محسوب می‌شوند. از نظر ساخت و طراحی، اقتصادی و مقرون به صرفه هستند. برای تولید پروفیل‌های یکدست و بدون حفره مانند میلگرد و لوله آلومینیومی به کار می‌روند.
2. قالب‌های اکستروژن توخالی: برای تولید پروفیل‌هایی با حفره‌های توخالی مانند لوله‌ها و قوطی‌های آلومینیومی (مربع و مستطیل) کاربرد دارند. تنوع بیشتری در مقایسه با قالب‌های توپر ارائه می‌دهند و برای ساخت قطعات توخالی با ضخامت دیواره های مختلف مناسب هستند.
3. قالب‌های اکستروژن نیمه توخالی: تولید پروفیل‌هایی با حفره‌های محصور و شکاف‌های باریک مانند پروفیل‌های نرمال باریک را امکان‌پذیر می‌کنند. این نوع ترکیبی از ویژگی‌های قالب‌های توپر و توخالی را ارائه می‌دهند و برای ساخت قطعاتی که هم به استحکام و هم به فضای توخالی نیاز دارند، ایده‌آل هستند.

مطالب دیگر ما: پیشنهاد می کنیم مقاله “پروفیل آلومینیوم برای نمای ساختمان” را نیز مطالعه فرمائید.

مزایای استفاده از CAD/CAM در طراحی و ساخت قالب‌های اکستروژن:

• دقت و تلرانس بالا: نرم‌افزارهای CAD/CAM به دستیابی به ابعاد و تلرانس‌های دقیق در طراحی قالب اکستروژن کمک می‌کنند و در نتیجه، قطعات نهایی با کیفیت و ظرافت بالا تولید می‌شوند.
• تولید انبوه: امکان شبیه‌سازی و بهینه‌سازی فرآیند اکستروژن در محیطCAD ، تولید انبوه قطعات با کیفیت ثابت را تسهیل می‌بخشد.
• قابلیت کپی و تولید مجدد: سهولت ویرایش و اصلاح طرح‌ها در CAD، فرآیند کپی و تولید مجدد قطعات را بدون نیاز به طراحی مجدد از ابتدا، ساده می‌کند.
• بررسی و اصلاح پیش از ساخت: با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، می‌توان عملکرد قالب را قبل از ساخت فیزیکی آن بررسی و در صورت نیاز، اصلاحات لازم را انجام داد.
• استفاده مجدد از طرح‌ها: ذخیره و آرشیو طرح‌های CAD، امکان استفاده مجدد از آنها در پروژه‌های مشابه و صرفه‌جویی در زمان و هزینه را به همراه دارد.
• قابلیت استفاده برای انواع مواد: نرم‌افزارهای CAD/CAM امروزی، قابلیت کار با طیف گسترده‌ای از مواد را دارند و می‌توان از آنها برای طراحی قالب‌های اکستروژن برای فلزات مختلف استفاده کرد.

قالب‌های پل دار

نسل پیشرفته‌ای از طراحی قالب اکستروژن سنتی هستند که به تولید محصولاتی با سطوح بی‌نظیر می‌پردازند. با وجود قدمت، این قالب‌ها همچنان جایگاه خود را در صنعت حفظ کرده‌اند و به‌ویژه در مواردی که کیفیت سطح محصول حرف اول را می‌زند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در فرآیند اکستروژن با قالب پل دار، آلومینیوم مذاب با فشار از میان روزنه قالب عبور می‌کند و به شکل دلخواه در می‌آید. نکته حائز اهمیت در این روش، خروج ته بیلت آلومینیوم در انتهای هر مرحله است که به خنک شدن آن و حفظ کیفیت سطح محصول کمک می‌کند.

برای حفظ کیفیت سطح محصول، قالب پل دار باید به طور مرتب تمیز و با پک افشانک روغن روانکاری شود. یکی از معایب قالب پل دار این است که ساخت قالب‌های پل دار به دلیل نیاز به ماشین‌کاری‌های دقیق، هزینه‌برتر از سایر انواع قالب‌ها است و نیاز به تولید ته بیلت‌های بزرگ‌تر در مقایسه با سایر روش‌های اکستروژن دارد.

قالب های اکستروژن پنجره ای

قالب های اکستروژن پنجره ای به طور گسترده در صنعت تولید پروفیل آلومینیوم، به ویژه در کشورهای پیشرفته، مورد استفاده قرار می گیرند. این قالب ها به دلیل ارائه مزایای متعدد، به عنوان بهترین گزینه برای تولیدات باکیفیت شناخته می شوند. ساختار این قالب ها، ثبات و استحکام فوق العاده ای را به ارمغان می آورد که برای تولید پروفیل های با ابعاد بزرگ و پیچیده ایده آل است. این قالب ها امکان تولید مقاطعی با حداکثر قطر دایره محیطي مقطع را در مقایسه با قطر کانتینر فراهم می کنند.

علاوه بر وظیفه اصلی خود در شکل دهی به پروفیل، این قالب ها می‌توانند به عنوان قالب‌گیر نیز عمل کنند. طراحی این قالب ها به گونه ای است که با مدل سیلان بهینه سازگاری دارد و منجر به دستیابی به نسبت اکستروژن مطلوب می شود.با استفاده از این قالب ها می توان مقاطعی با اشکال هندسی دشوار و ضخامت دیواره های متفاوت تولید کرد. قالب های اکستروژن پنجره ای در تولید انواع پروفیل آلومینیوم برای درب و پنجره، ساخت نمای ساختمان، تولید پروفیل های صنعتی و ساخت قطعات آلومینیومی برای لوازم خانگی و تجهیزات به کار می روند.

سخن پایانی

قالب‌های اکستروژن، دنیایی پیچیده و متنوع را تشکیل می‌دهند که در قلب صنعت آلومینیوم قرار دارند. از تولید ساده‌ترین پروفیل‌ها تا اشکال هندسی ظریف و پیچیده، این قالب‌ها نقش کلیدی در شکل‌دهی فلزات و خلق محصولات نهایی با کاربردهای گسترده ایفا می‌کنند. انتخاب نوع قالب مناسب، وابسته به عوامل متعددی از جمله شکل نهایی پروفیل، ضخامت دیواره، جنس آلومینیوم و نیازهای کیفی محصول نهایی است.

هر کدام از روش‌های طراحی سنتی و CAD/CAM، مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بین آنها به نیاز و شرایط هر پروژه خاص بستگی دارد. درک عمیق‌تر از این دنیای پیچیده و انتخاب آگاهانه قالب مناسب، کلید دستیابی به موفقیت در تولید پروفیل‌های آلومینیومی با کیفیت بالا و قیمتی مقرون به صرفه است. شرکت بهمن پروفیل یکی از مجموعه های برتر در زمینه ساخت قالب اکستروژن آلومینیوم می باشد که می توانید با دریافت راهنمایی اقدام به طراحی و ساخت محصول مدنظر خود کنید.

سوالات متداول درباره روش های طراحی قالب اکستروژن