許多尋求節(jié)省成本的設計工程師常常忽略了沖壓或機加工零件的擠壓鋁材制造,認為這是一個昂貴和/或具有挑戰(zhàn)性的過程。這可能是一個代價高昂的錯誤。擠壓鋁材使制造商可以生產數(shù)量很少的復雜型材,并且可以為公司節(jié)省生產和整個產品生命周期成本的實際成本。
為什么?輕合金擠壓技術在工程學校中并不總是被廣泛涵蓋,有時會被設計團隊忽略,而采用傳統(tǒng)技術。結果,許多設計師在相關的合金性能,適當?shù)墓罨蜃钚碌南嚓P制造工藝方面沒有強大的背景。
幸運的是,設計工程師可以與鋁型材制造商合作,以減少零件,改善功能并消除加工和工具,從而節(jié)省整個項目的成本。
鋁擠壓節(jié)省成本
首先,了解組件的最終用途和產品要求對于選擇合適的鋁合金至關重要。鋁提供性能如高強度,以及其它益處的重量比,耐腐蝕性和導電性,把它在一個不同的類不是像沖壓軟鋼材料。
以電氣產品為例。如果設計工程師要放入一個擠出物并將其正確封裝,則它可以使組件具有剛性,同時使其外觀和感覺具有更高的價值。例如,一個22口徑的沖壓鋼外殼可能需要加勁的肋條才能變得足夠剛性,以使其在處理時不會彎曲,或者大于允許足夠的散熱性能的機械強度。但是,通過鋁擠壓,由于其基本特性,已經內置了剛性甚至是導熱性和耐腐蝕性之類的元素。
設計人員還可以使用擠壓鋁來創(chuàng)建復雜的形狀,以減少零件數(shù)量,并結合功能以進一步降低制造成本。以接近最終形狀生產的鋁型材可以將孔,槽或螺釘凸臺合并到該形狀中,從而消除了許多次要操作。設計還可以消除焊接組件和鉚接,提高整體強度并降低總體成本。盡管擠出的單個成本可能會比簡單成型的鋼板零件高,但整個系統(tǒng)零件通常要低得多。
此外,擠壓模比注射?;驂鸿T模便宜得多。也可以將沖壓鋼更改為鋁型材以減輕重量,從而節(jié)省運輸成本。但是,在跳過得太遠之前,對設計進行審查很重要。
擠壓鋁型材設計和設計評論
如今的設計師在訪問CAD,CAM和PLM軟件方面處于優(yōu)勢,他們可以在其中創(chuàng)建和測試虛擬空間中的零件。在數(shù)字世界中,隨著問題,解決方案和新想法的出現(xiàn),設計人員可以根據(jù)需要測試公差,要求和調整設計。
在生產團隊中就設計達成一致后,就該與鋁擠壓制造商分享他們的計劃了。
鋁型材設計審查允許制造商與產品開發(fā)工程師合作以優(yōu)化設計。這是開始制造過程之前必不可少的步驟。溝通不暢可能導致的問題降到最低,并且制造商對設計團隊的需求有了更全面的了解。
Becker說:“如果您發(fā)送的CAD文件不正確,或者已經進入生產過程的制造商沒有發(fā)現(xiàn)問題,您將為工作增加更多的成本和時間。”
設計工程師可以通過與鋁擠壓制造商盡可能地保持開放來確保不會發(fā)生此類錯誤。
“我認為設計師通常不愿向制造商尋求建議和早期輸入,”貝克爾補充道。“您可以做的最好的事情之一就是盡早讓制造商參與進來。讓已經生產了上千個零件的制造商來看一下您的設計,并讓他們知道如何使用它,因為他們會看到您所不知道的東西。”
設計獲得批準后,即可開始制造過程。
從鋁錠到鋁擠壓制造過程中的最終產品
壓坯機是鋁擠壓工藝的第一站。
與其他金屬生產工藝(例如壓鑄或落料和沖壓)相比,鋁擠壓工藝可在更少的時間內制造定制模具。
采用經過批準的最終設計,在傳送坯料并用力將其推向模具之前,對坯料和擠壓工具進行預熱。然后將完全成型的型材擠出并冷卻。
展騰鋁型材擠出使用Presezzi HECS高速,多面空氣和水淬火系統(tǒng),每分鐘施加600加侖的水,壓力約為130磅。每平方英寸,取決于要冷卻的合金。快速冷卻可保留擠出輪廓的特性,機械性能和公差,同時防止變形。
然后,將輪廓沿著“拉伸機”拉直,以校正任何可能的變形,然后再將其輸送到鋸床上,以切割成預定的長度。時效處理后可獲得最大的強度,硬度和延展性。
“隨著合金和冷卻技術的新發(fā)展,在許多應用中,無需使用比標準等級鋁成本更高的合金?!?nbsp;“我們可以調整冷卻或時效合金的方式,它可以變得堅固。這樣做具有很大的靈活性和成本節(jié)省?!?/span>
如果需要,可以進一步制造擠壓件。單頭和雙頭斜切切割,攻絲,去毛刺,銑削,鉆孔,沖壓以及精密和長零件CNC加工。長零件CNC加工使用長床身在一次操作中加工長度達19英尺的零件,從而大大減少了加工時間。
一旦未加工的鋁暴露于空氣中,它就會自然鈍化,形成透明的氧化物涂層,通常足以保護表面。如果需要額外的表面保護,則可以選擇油漆,粉末涂料或陽極氧化處理。